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

Updated on gen 24, 2023
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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.

  QSFP-DD LR4 400G QSFP-DD LR8 400G
Velocità dati massima 400Gbps 425Gbps
Distanza cavo massima 10km 10km
Media SMF SMF
Connettore LC Duplex LC Duplex
Modulazione ottica 100G PAM4 50G PAM4
Consumo energetico massimo 12W 14W
Protocollo 100Glambda MSA IEEE 802.3bs

 

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.

Parallel Optic

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.

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