Moduli 400G: Confronto tra 400GBASE-LR8 e 400GBASE-LR4

La crescente domanda di larghezza di banda, capacità e minore latenza spingono la migrazione verso reti più veloci per i data center cloud. La velocità dei collegamenti nei data center sono aumentate negli ultimi anni da 25G/100G a 100G/400G. I transceiver ottici 400G hanno attirato molta attenzione, soprattutto OSFP, QSFP-DD e CFP8. FS QSFP-DD LR4 400G e FS QSFP-DD LR8 400G sono progettati in modo unico, per supportare non solo la trasmissione ottica ad alta velocità, ma anche la trasmissione a lungo raggio (LR), come mostrato nella tabella seguente.

Questi due moduli sono progettati per collegamenti Ethernet data center 400G fino a 10 km su SMF con connettori LC duplex. Oltre alle loro funzioni superiori, i prodotti sono progettati per soddisfare le condizioni operative esterne più difficili, tra cui temperatura, umidità e interferenze EMI. Tuttavia, i transceiver LR4 400G e i transceiver LR8 400G si differenziano per le modalità di trasmissione, con conseguenti diversità nel consumo energetico, nell'integrità del segnale, ecc.

Differenza tra 400GBASE-LR4 e 400GBASE-LR8

Il 400GBASE-LR8 è costruito con 8x laser EML che funzionano a 50Gbps PAM4, mentre il 400GBASE-LR4 è costruito con 4x laser EML che funzionano a 100Gbps PAM4. Ma qual è la vera differenza tra 50Gbps PAM4 e 100Gbps PAM4?

Velocità di baud

Il baud è un'unità che rappresenta la velocità di simbolo e sta diventando significativamente importante per la trasmissione 400G. È importante fare una differenza tra velocità di baud e velocità di bit, dato che il PAM4 trasporta 2 bit per simbolo. 50Gbps PAM4 (50 gigabit al secondo con modulazione PAM4) avrà una linea di trasmissione a 25GBdps (Gigabaud al secondo). Ciò significa che la velocità di simbolo per 50Gbps PAM4 rimane a 25 Gigabaud, mentre la velocità di simbolo per 100Gbps PAM4 è di 50 Gbaud.

A parità di rivestimento, componenti fotonici, ASIC/DSP ed elettronica analogica, i transceiver con capacità di lunghezza d'onda superiore o più bit al secondo possono ridurre il costo per bit, il consumo energetico e l'ingombro. Pertanto, 400G QSFP-DD LR4 si comporta meglio di 400G QSFP-DD LR8 in termini di costo per bit e consumo energetico.

Ottica parallela

I transceiver 400G (QSFP-DD e OSFP) hanno sempre 8 corsie di 50Gbps PAM4 sul lato elettrico. Sul lato ottico, 400G QSFP-DD LR8 ha 8 laser di 50Gbps PAM4, e 400G QSFP-DD LR4 ha 4 laser di 100Gbps PAM4, richiedendo una conversione elettrica (Gearbox) da 8×50Gbps PAM4 a 4×100Gbps PAM4. Un numero relativamente maggiore di laser nei moduli 400G LR8 comporta costi di produzione più elevati.

Vantaggi e svantaggi

Sebbene 400GBASE-LR8 (8×50Gbps PAM4) sia ormai maturo e ratificato nell'ambito di IEEE 802.3bs, 400GBASE-LR4 (4x 100Gbps PAM4) è preferito per i suoi vantaggi in termini di costi. LR8 400G offre budget di collegamento migliori in alcuni casi, ma il costo totale del laser è più alto e il packaging ottico è più complesso, causando una produzione inferiore e costi di produzione più elevati. In 400GBASE-LR4, i dati vengono trasmessi a 100Gbps PAM4 per corsia, riducendo notevolmente la portata ottica massima e ponendo sfide estreme all'integrità del segnale. Nei moduli LR4 400G sarà necessario un forte meccanismo FEC per portare la comunicazione a un BER corretto per una normale connessione 400G. Ad esempio, FS QSFP-DD LR4 400G ha un FEC host per supportare una trasmissione in fibra fino a 10 km.

Applicazioni attuali e future

La crescita vertiginosa del traffico nei data center cloud ha portato ad un aumento della domanda di moduli ottici 400G. Caratterizzati da bassa potenza, alta densità e alta velocità, FS QSFP-DD LR4 e FS QSFP-DD LR8 sono ottimali per la trasmissione a lunga distanza nei data center di prossima generazione.

A causa delle differenze sopra menzionate, l'applicazione di questi due moduli cambierà in base alle esigenze dei data center in futuro. Rispetto ai moduli 8×50G, i moduli 4×100G riducono il consumo energetico, riducono la complessità hardware e alleggeriscono i requisiti del gird xWDM, anche se presentano una sfida in termini di portata. Pertanto, 400GBASE-LR4 potrebbe essere mainstream per ridurre i costi in futuro. Allo stesso tempo, la porta elettrica di 400GBSAE-LR4 potrebbe anche essere gradualmente aggiornata sotto forma di 4×100G PAM4 per risparmiare sul consumo energetico e sui costi, eliminando il riduttore.