เนื่องจากการพัฒนาอีเทอร์เน็ต 100G กลายเป็นกระแส ความต้องการโมดูลออปติคัล 100G จึงเพิ่มขึ้น และในปัจจุบัน โมดูลออปติคัล 100G ถือเป็นส่วนสำคัญของต้นทุนการสร้างเครือข่าย โซลูชันสามวิธีปรากฏขึ้นในพื้นที่ DCI 100G 80km ได้แก่ 100G coherent, 100G PAM4 DWDM และ 100G QSFP28 ZR4
100G QSFP28 ZR4 บทนำ
โมดูลออปติคัล 100G QSFP28 ZR4 ใช้สำหรับเชื่อมต่อสวิตช์ เราเตอร์ อุปกรณ์ส่งสัญญาณ ฯลฯ ในศูนย์ข้อมูลและในระยะทางสูงสุด 80 กม. บนไฟเบอร์โหมดเดียว
โมดูลออปติคัล 100G QSFP28 ZR4 เป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม QSFP28 และ MSA ที่เกี่ยวข้องอย่างสมบูรณ์ตามที่อธิบายไว้ใน SFF-8665/8636 ล่าสุด และใช้ได้กับการวินิจฉัยทางดิจิทัลผ่านอินเทอร์เฟซ I2C นอกจากนี้ยังเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับ IEEE 802.3 100GBASE-ZR4 นอกจากนี้ โมดูลยังรองรับอัตราบอดมาตรฐาน KR4 FEC (Forward Error Correction) ซึ่งจะช่วยตรวจจับและแก้ไขรหัสข้อผิดพลาดที่ฝั่งรับ และปรับปรุงคุณภาพโดยรวมของลิงก์
สถาปัตยกรรม 100G QSFP28 ZR4
100G QSFP28 ZR4 ที่ฝั่งเครื่องส่งสัญญาณ CDR สี่ช่องสัญญาณของข้อมูลอนุกรม (NRZ) จะถูกกู้คืนและส่งต่อไปยังไดรเวอร์เลเซอร์สี่ตัวที่ควบคุมเลเซอร์สี่ตัวที่มีความยาวคลื่นตรงกลาง 1296nm, 1300nm, 1305nm และ 1309nm ตามลำดับ สัญญาณออปติคัลถูกมัลติเพล็กซ์เป็นไฟเบอร์โหมดเดียวผ่านขั้วต่อ LC มาตรฐาน ที่จุดสิ้นสุดการรับ สัญญาณออปติคัลของช่องสัญญาณทั้งสี่จะถูกขยายโดย SOA จากนั้นจึงแยกการแยกส่วนด้วยตัวแยกสัญญาณแสงแบบรวม สัญญาณออปติคัลแต่ละตัวจะถูกกู้คืนโดยเครื่องตรวจจับ PIN จากนั้นจึงส่งผ่านเครื่องขยายสัญญาณทรานส์อิมพีแดนซ์และ CDR ไปยังไดรเวอร์เอาต์พุตที่สอดคล้องกับ CAUI-4 ดังแสดงในรูปที่ 1
การเปรียบเทียบโซลูชัน DCI 100G 80km
การเชื่อมต่อเมโทรและ DCI หมายถึงศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่มากและสวิตช์เครือข่ายขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อภายในเมืองที่ต้องการการเชื่อมต่อแบนด์วิดธ์สูงจำนวนมากที่ 100G บวกกับอัตราข้อมูล ซึ่งต้องใช้โมดูลออปติคัลที่ลดความซับซ้อนของการดำเนินงาน ลดพื้นที่ ต้นทุน และการใช้พลังงาน
100G สอดคล้องกัน
ตามเนื้อผ้า ผู้จำหน่ายสวิตช์ใช้โมดูลออปติคัล CFP/CFP2 ที่เชื่อมโยงกันในอุปกรณ์ DCI ของตน โดยทั่วไปแล้ว เทคโนโลยีที่เชื่อมโยงกันจะใช้สำหรับการส่งผ่านแสงเมโทรระยะไกลโดยใช้เทคนิคการมอดูเลตขั้นสูง เช่น QPSK, 8QAM หรือ 16QAM ซึ่งสามารถเพิ่มอัตราบิตได้เป็นสองเท่า สามเท่าหรือสี่เท่า อย่างไรก็ตาม การมอดูเลตดังกล่าวต้องใช้เทคนิคขั้นสูงในการตรวจจับที่สอดคล้องกันที่ฝั่งตัวรับและ DSP เพื่อแก้ไขการกระจาย แม้ว่าต้นทุนต่อบิตยังคงเป็นข้อกังวล แต่ต้นทุนส่วนประกอบก็สูงและโมดูลออปติคัลต้องการพื้นที่และงบประมาณด้านพลังงานที่เพียงพอ และมีเฉพาะในแพ็คเกจแบบเสียบปลั๊ก CFP และ CFP2 เท่านั้น แน่นอน เป็นไปได้ที่จะแทรกโมดูลที่สอดคล้องกันลงในแผงสวิตช์/เราเตอร์สำหรับสถานการณ์ IPoDWDM อย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานสูงและโมดูล CFP/CFP2 ขนาดใหญ่ จำเป็นต้องใช้ไลน์การ์ดเฉพาะ
100G PAM4 DWDM
การพัฒนาล่าสุดของ 100G QSFP28 PAM4 DWDM เสนอทางเลือกอื่น อย่างไรก็ตาม PAM4 ต้องใช้ระบบขยายและชดเชยการกระจายบนลิงก์ออปติคัลเมื่อระยะการส่งข้อมูลมากกว่า 5 กม. ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนตั้งแต่ต้นจนจบสูงขึ้น ตัวดำเนินการ DCI จำเป็นต้องปรับใช้ Mux/Demux, EDFA และ DCM ที่อาจไม่มีอยู่ในเครือข่ายปัจจุบัน และโซลูชันนี้เข้ากันไม่ได้กับ 50GHz Mux/Demux
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4 เอาชนะจุดอ่อนของโซลูชันทั้งสองนี้ด้วย 100G ZR4 QSFP28 ซึ่งปรับต้นทุนให้เหมาะสมเพื่อรองรับ 100G Ethernet ได้ไกลถึง 80 กม. QSFP28 ZR4 ในแพ็คเกจ QSFP28 มีขนาดเล็กและกินไฟน้อย เป็นโซลูชันแบบจุดต่อจุดในศูนย์ข้อมูลโดยไม่จำเป็นต้องปรับใช้อินเทอร์เฟซ CFP/CFP2 รุ่นเก่า และสามารถทำงานผ่านการเชื่อมโยงแบบจุดต่อจุดได้ยาวสูงสุด 80 กม. โดยไม่จำเป็นต้องใช้การขยายสัญญาณออปติคัลและการชดเชยการกระจาย นี่เป็นโซลูชันแบบพลักแอนด์เพลย์ที่แท้จริง ดังแสดงในรูปที่ 3 ด้านล่าง
สรุป
โดยสรุป ใน 100G 80km DCI นั้น 100G ZR4 มีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนและพลังงานมากกว่าโซลูชันที่สอดคล้องกัน และเมื่อเทียบกับโซลูชัน 100G PAM4 DWDM นั้น จะช่วยลดความจำเป็นในการปรับใช้อุปกรณ์ที่ซ้ำซ้อนและซับซ้อนเพื่อให้ได้การส่งผ่านแสงแบบจุดต่อจุด ดังนั้น 100G QSFP28 ZR4 เป็นที่ต้องการมากที่สุดในแอปพลิเคชัน DCI ระยะไกล
