Selezione QSFP28 100G: SR4, LR4, CWDM4, PSM4

SR4, PSM4, CWDM4, LR4, ER4 - cinque varianti dello stesso modulo QSFP28, cinque diversi motori ottici e una decisione di approvvigionamento che mette nei guai più persone del dovuto. L'alloggiamento del modulo è identico in tutti. L'interfaccia elettrica (CAUI-4, formalizzata inIEEE802.3bm-2015) è identico. Ciò che differisce è il laser, la lunghezza d'onda, il connettore e la fibra di cui ha bisogno. Se sbagli quella parte, il collegamento non verrà visualizzato o - peggio - verrà visualizzato con errori che non potrai risalire all'ottica per settimane.

 

 

Nozioni di base su QSFP28

Quattro linee elettriche, ciascuna funzionante a circa 25,78 Gbps, in un alloggiamento meccanicamente identico a 40G QSFP+. Il consumo energetico è inferiore a 3,5 W per modulo. Uno switch 1U può contenere 36 o più porte QSFP28, motivo per cui il fattore di forma ha eliminato CFP e CFP2 per la maggior parte delle applicazioni 100GbE - quei pacchetti più vecchi consumavano 6-24 W ciascuno e occupavano molto più spazio sul frontalino.

 

 

Confronto delle varianti in breve

Parametro	SR4	PSM4	CWDM4	LR4	ER4
Norma IEEE/MSA	IEEE 802.3bm 100GBASE-SR4	MSA 100G PSM4	MSA 100G CWDM4	IEEE 802.3ba 100GBASE-LR4	IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4
Lunghezza d'onda	850 nm	1310 miglia nautiche	1271/1291/1311/1331 nm	1295,56 / 1300,05 / 1304,58 / 1309,14 nm	~1295–1310 nm (LAN-WDM)
Tipo laser	VCSEL	DML	DML (DFB)	EML	EML+APDRx
Tipo di fibra	OM3/OM4MMF	OS2 SMF	OS2 SMF	G.652 SMF	G.652 SMF
Connettore	MTP/MPO-12	MTP/MPO-12	LC duplex	LC duplex	LC duplex
Conteggio fibre per collegamento	8 (4 Tx + 4 Rx)	8 (4 Tx + 4 Rx)	2 (1 Tx + 1 Rx)	2 (1 Tx + 1 Rx)	2 (1 Tx + 1 Rx)
Portata massima	70 metri (OM3) / 100 metri (OM4)	500 m	2 km	10 km	40 km
Potenza tipica	~2.0 W	~2.5 W	~2.5 W	~3.5 W	~4.5 W
Costo relativo del modulo	Il più basso	Basso-medio	Medio	Medio-alto	Alto
Migliore adattamento	Intra-rack, server-a-leaf	Cross-building (trunk SMF a 8 fibre esistenti)	Inter-edificio, colonna vertebrale-a-colonna vertebrale Meno di o uguale a 2 km	Aggregazione campus/metropolitana	Dorsale metropolitana, collegamenti DR

 

 

Topologia: dove si colloca ciascuna variante

Core/WAN (dorsale metropolitana) ER4 - 40 km duplex LC, SMF LR4 - 10 km duplex LC, SMF Spine Switches (campus/multi-struttura edilizia) CWDM4 - 2 km duplex LC, SMF CWDM4 / PSM4 500 m – 2 km, SMF Leaf Switch (Bldg A) Leaf Switch (Bldg B) SR4 - 100 m MTP/MPO, OM4 SR4 - 100 m MTP/MPO, Server OM4/Server di archiviazione/Archiviazione

 

SR4 risiede nella parte inferiore del - server-della-foglia, all'interno di un'unica sala. CWDM4 o PSM4 gestisce il segmento dalla foglia-alla-dorsale degli edifici. LR4 copre la colonna vertebrale-to-core su scala universitaria. ER4 per qualsiasi cosa oltre i 10 km.

 

SR4: Multimodalità-a portata breve

SR4 esegue quattro canali VCSEL paralleli da 850 nm su fibra multimodale OM3 o OM4 a 25,78125 GBd per corsia (IEEE 802.3bm). Connettore MTP/MPO-12, otto fibre attive, portata di 70 m su OM3 e 100 m su OM4. I VCSEL sono i laser più economici della famiglia QSFP28, la terminazione multimodale costa meno della modalità singola-e il Cisco QSFP-100G-SR4-S assorbe meno di 2,5 W. Non c'è molto da riflettere qui: se il tuo collegamento è inferiore a 100 m e hai OM4 a terra, SR4 è la scelta più ovvia.

 

La decisione PSM4 contro CWDM4

È qui che vive il vero dibattito sugli appalti. Sia PSM4 che CWDM4 mirano a raggiungere un raggio di 100 m–2 km su fibra mono-modale ed entrambi esistono perché gli standard 100G originali dell'IEEE lasciavano un divario - SR4 raggiungeva i 100 m in modalità multimodale e LR4 a 10 km in modalità singola-costava troppo per un percorso di 300 m tra-edifici. Gli MSA PSM4 e CWDM4 sono stati scritti appositamente per riempire quello spazio, ma lo hanno riempito in modi molto diversi.

 

PSM4 è l'approccio parallelo: quattro canali DML indipendenti da 1310 nm, ciascuno sulla propria fibra, attraverso un connettore MTP/MPO-12. Otto fibre per collegamento, portata massima 500 m. CWDM4 è l'approccio multiplexing a lunghezza d'onda-: quattro canali da 25 Gbps compressi su quattro lunghezze d'onda grossolane (1271, 1291, 1311, 1331 nm per ITU-T G.694.2) inviati attraverso un singolo connettore LC duplex. Due fibre per collegamento, portata massima di 2 km, budget di collegamento di circa 5,0 dB per MSA CWDM4.

 

Il prezzo del modulo su PSM4 è generalmente inferiore. Ma ogni collegamento PSM4 consuma otto fibre e questo cambia rapidamente i conti. In un campus dismesso che dispone già di 12- o 24-trunk SMF in fibra terminati con connettori MTP, PSM4 è un aggiornamento pulito da 40G QSFP+ - stessi cavi, stessi pannelli di connessione, basta scambiare le ottiche. Questo è un vero vantaggio. Ma in una costruzione greenfield, o ovunque siano installati pannelli patch LC a due fibre tra gli edifici, il provisioning di nuovi trunk MTP a otto fibre aggiunge centinaia di dollari per collegamento che non vengono mai visualizzati sulla voce del ricetrasmettitore. UN100GQSFP28che costa $ 30 in meno per modulo ma richiede $ 400 in più di cablaggio per collegamento non è un risparmio.

 

CWDM4 evita l'intero problema del-conteggio delle fibre. I cavi patch LC duplex sono economici. Nella maggior parte delle strutture sono già presenti due-tratti SMF in fibra rimasti dalle implementazioni 1G o 10G. E l'LC duplex in modalità singola- sembra essere la stessa interfaccia fisica utilizzata dalle ottiche 400G FR4 e DR4, quindi la fibra che illumini oggi per unCollegamento CWDM4 da 100Gtrasporta traffico 400G nel successivo ciclo di aggiornamento senza ricablaggio. Per qualsiasi collegamento tra 100 me 2 km in cui non sono già presenti trunk MTP, CWDM4 è quasi sempre l'opzione di costo totale-più basso.

 

LR4: 10 km Campus e Metropolitana

LR4 esegue il multiplex di quattro canali LAN-WDM (1295.56, 1300.05, 1304.58, 1309.14 nm per IEEE 802.3ba) su una connessione LC duplex-modalità singola. La spaziatura tra i canali più stretta richiede trasmettitori EML - un migliore rapporto di estinzione, una migliore tolleranza alla dispersione cromatica rispetto ai DML in PSM4 e CWDM4.Scheda tecnica QSFP-100G-LR4-S di Ciscoconferma che questo PHY funziona senza FEC, nessun sovraccarico di correzione degli errori, interoperabilità multi-vendor pulita. Il vantaggio rispetto a CWDM4 è significativo, quindi LR4 ha senso solo quando il percorso misurato effettivo supera i 2 km: aggregazione di campus in un complesso ospedaliero o universitario, passaggio di vettori-in un colo, quel tipo di intervallo. Se il percorso è di 1,8 km acquista CWDM4 e spendi la differenza per una caratterizzazione OTDR.

 

 

ER4 e ZR4

ER4 raggiunge i 40 km con trasmettitori EML-di potenza maggiore e ricevitori APD.BASE 100 GB ZR4lo estende a 80 km. Entrambi utilizzano LC duplex su modalità singola- G.652 nell'alloggiamento QSFP28 standard. La potenza è di 4-6 W. Moduli backbone Metro, non ottiche per data center-per uso generico.

 

Tipi di laser e matematica del budget di collegamento

Il laser è ciò che effettivamente determina i costi e la portata della famiglia QSFP28 e la comprensione delle differenze cambia il modo in cui si valutano le schede tecniche.

 

SR4 utilizza gli array VCSEL. Basso costo, basso consumo, buon accoppiamento con la fibra multimodale, limitato a 850 nm e brevi distanze. PSM4 e CWDM4 utilizzano trasmettitori DML a 1310 nm - la corrente di iniezione modula direttamente la luce, il che introduce un chirp (deriva della lunghezza d'onda sotto modulazione), ma rimane tollerabile su 500 ma 2 km di fibra monomodale-. LR4 ed ER4 passano ai trasmettitori EML. Un EML separa il laser dal modulatore - uno strato di elettroassorbimento esterno-modula l'uscita indipendentemente dalla cavità del laser, producendo un occhio ottico più pulito con una dispersione residua inferiore. Quel segnale più pulito è ciò che ti fa guadagnare 10-40 km di portata senza fare affidamento sulla FEC.

 

Le schede tecniche elencano un numero di "distanza massima", ma tale numero presuppone un impianto di fibra-pulito. Gli impianti reali presentano perdite di giunzione, perdite di inserimento dei connettori, attenuazione del pannello di permutazione, curve strette nei portacavi. I numeri che effettivamente ti dicono se un collegamento funzionerà sono la potenza di uscita del trasmettitore, la sensibilità OMA (Optical Modulation Amplitude) del ricevitore e la differenza tra loro - il budget di potenza. Se il budget supera la perdita misurata del percorso in fibra, il collegamento funziona. Se è marginale, si ottengono tassi di errore di bit elevati che possono o meno essere correggibili da FEC a seconda di quanto si è oltre la soglia. L'esecuzione di una traccia OTDR su ciascun percorso prima dell'installazione dell'ottica richiede circa un'ora. Quell'ora elimina la maggior parte della risoluzione dei problemi del primo giorno - del tipo in cui si scambiano tre ricetrasmettitori prima che qualcuno finalmente misuri la fibra e trovi una perdita di giunzione di 1,5 dB che nessuno ha documentato.

 

 

Polarità MTP/MPO - merita una sezione a parte

SR4 e PSM4 utilizzano entrambi connettori MTP/MPO-12 e gli errori di polarità sono responsabili di un numero sproporzionato di errori di collegamento 100G che vengono erroneamente diagnosticati come cattiva ottica.

 

La configurazione standard per i data center a ottica parallela-è la polarità di tipo-B (diretto-passante). Connettore maschio sul lato ricetrasmettitore, femmina sul trunk. Adattatori Elite-a bassa- perdita su trunk più lunghi - non parti standard-a perdita, che intaccano il già-budget di collegamento SR4 limitato. Sbagliare qualcosa non uccide necessariamente il collegamento. Ciò che accade più spesso è che il traffico passa con un basso utilizzo ma gli errori CRC aumentano sotto carico. I sintomi imitano un ricetrasmettitore marginale o un connettore sporco, quindi la solita sequenza di risoluzione dei problemi è: pulire il connettore, nessuna modifica; scambia l'ottica, nessun cambiamento; scambia l'ottica dell'altra estremità, nessun cambiamento; finalmente qualcuno utilizza un localizzatore visivo di guasti, traccia le fibre e si rende conto che la polarità è incrociata. Quella sequenza può bruciare un'intera finestra di manutenzione. La verifica della polarità durante l'installazione, e non durante la risoluzione dei problemi, evita completamente il problema.

 

Per implementazioni ad alta-densità,Sistemi trunk e cassette basati su MTP-contribuire a standardizzare la gestione della polarità su un gran numero di connessioni. CWDM4, LR4 ed ER4 evitano l'intero problema - utilizzano connettori LC duplex con lucidatura UPC su fibra monomodale OS2-. Le boccole APC non sono compatibili e causeranno un'elevata perdita di ritorno.

 

 

Breakout e compatibilità con le versioni precedenti

SR4, PSM4 e CWDM4 supportano la modalità breakout 4×25G - una porta 100G divisa in quattro connessioni 25G indipendenti tramite un cavo breakout o una cassetta MTP. Utile per connettere schede NIC server da 25G a uno switch a foglia da 100G. Non tutte le versioni del NOS attivano il breakout su ogni porta ASIC, quindi verificare con la matrice di compatibilità del fornitore dello switch. QSFP28 si inserisce meccanicamente nelle porte QSFP+ ma non negozia 100G con un modulo QSFP+ all'altra estremità.

 

 

A prova di futuro-

100G QSFP28 non andrà da nessuna parte presto. ILmercato dei ricetrasmettitori otticista spingendo 400G e 800G nella struttura portante, ma 100G al livello foglia e di accesso ha ancora anni di popolarità nei campus aziendali, nei colo cross-connect e nei data center di medie-dimensioni. La cosa più utile che puoi fare oggi è orientare la nuova fibra verso OS2 a modalità singola-con LC duplex. Quell’impianto ora trasporta CWDM4, FR4 a 400G nel ciclo successivo e probabilmente 800G dopo. I massimali di distanza multimodale si riducono con ogni generazione di velocità. Chiunque stia pianificando a400G QSFP-GGla migrazione nei prossimi tre anni dovrebbe avvenire in modalità singola-ovunque sia pratico farlo.