QSFP28 ZR4，100G長(zhǎng)距離DCI的最佳選擇
隨著100G以太網(wǎng)的發(fā)展成為趨勢(shì)，對(duì)100G光模塊的需求在增加，如今100G光模塊在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本中所占的比重很大。在100G 80km DCI領(lǐng)域涌現(xiàn)出三種解決方案，分別是100G相干、100G PAM4 DWDM和100G QSFP28 ZR4。
在上篇文章100G DWDM光模塊中的PAM4與相干技術(shù)中，我們已經(jīng)介紹過100G相干、100G PAM4 DWDM的優(yōu)劣，本文為大家介紹100G QSFP28 ZR4光模塊，并與前兩項(xiàng)對(duì)比，探討為什么QSFP28 ZR4是100G長(zhǎng)距離DCI的最佳選擇。
100G QSFP28 ZR4介紹
100G QSFP28 ZR4光模塊用于數(shù)據(jù)中心的交換機(jī)，路由器，傳輸設(shè)備等之間連接，并且在單模光纖上傳輸距離高達(dá)80km。
100G QSFP28 ZR4光模塊完全符合最新SFF-8665/8636中描述的QSFP28行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)MSA，并且可通過I2C接口使用數(shù)字診斷功能。它還符合IEEE 802.3 100Gbase-ZR4相關(guān)規(guī)范。此外，該模塊支持標(biāo)準(zhǔn)的KR4 FEC（前向糾錯(cuò)）波特率，這將有助于接收側(cè)檢測(cè)并糾正誤碼并提高鏈路的整體質(zhì)量。
100G QSFP28 ZR4結(jié)構(gòu)
100G QSFP28 ZR4在發(fā)射端，四通道串行數(shù)據(jù)（NRZ）由CDR恢復(fù)并傳遞給四個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器，這些驅(qū)動(dòng)器控制四個(gè)中心波長(zhǎng)分別為1296nm、1300nm、1305nm和1309nm的激光器。光信號(hào)通過標(biāo)準(zhǔn)LC連接器多路復(fù)用到單模光纖。在接收端，通過SOA放大四個(gè)通道的光信號(hào)，然后通過集成的光解復(fù)用器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用。每路光信號(hào)都由PIN檢測(cè)器恢復(fù)，然后通過跨阻放大器和CDR傳遞到符合CAUI-4的輸出驅(qū)動(dòng)器，如圖1所示：
圖1：QSFP28 ZR4示意圖
100G 80km DCI解決方案對(duì)比
城域網(wǎng)連接和DCI是指城市內(nèi)連接的超大數(shù)據(jù)中心和大型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，它們需要以100G+數(shù)據(jù)速率進(jìn)行許多高帶寬連接。這要求光模塊能簡(jiǎn)化操作，減少空間，降低成本和功耗。
100G相干
傳統(tǒng)上，交換機(jī)供應(yīng)商在其DCI設(shè)備中使用CFP/CFP2相干光模塊。相干技術(shù)通常用于長(zhǎng)距離的城域光傳輸，采用更先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，例如QPSK，8QAM或16QAM，可將比特率提高一倍，三倍或四倍。但是，這種調(diào)制需要一種先進(jìn)的技術(shù)，即在接收器側(cè)進(jìn)行相干檢測(cè)和DSP以校正色散。盡管每比特成本仍然令人關(guān)注，但組件成本很高，光模塊需要空間和足夠的功率預(yù)算，僅在CFP和CFP2可插拔封裝上可用。當(dāng)然，也可以將相干模塊插入IPoDWDM場(chǎng)景的交換機(jī)/路由器板中。但是，由于CFP/CFP2模塊的功耗大，尺寸大，因此需要專用線卡。
100G PAM4 DWDM
100G QSFP28 PAM4 DWDM的最新發(fā)展提供了另一種選擇。不過，當(dāng)傳輸距離大于5km時(shí)，PAM4需要在光鏈路上使用放大和色散補(bǔ)償系統(tǒng)，這導(dǎo)致端到端成本更高。DCI運(yùn)營商需要部署在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中可能不存在的Mux/Demux，EDFA和DCM。而且此解決方案與50GHz Mux/Demux不兼容。
圖2：QSFP28 PAM4 DWDM收發(fā)器解決方案
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4克服了上述兩種解決方案的缺點(diǎn)，100G ZR4 QSFP28經(jīng)過成本優(yōu)化，支持100G以太網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)80km的傳輸。QSFP28 ZR4采用QSFP28封裝，尺寸小且功耗低，可在數(shù)據(jù)中心提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)解決方案，而無需部署舊版CFP/CFP2接口，并且能夠在長(zhǎng)達(dá)80km的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路上運(yùn)行，而無需進(jìn)行光放大和色散補(bǔ)償。這是真正的即插即用解決方案。如下圖3所示：
圖3：QSFP28 ZR4解決方案
表1：100G 80km DCI解決方案對(duì)比
總結(jié)
綜上所述，在100G 80km DCI中，100G QSFP28 ZR4相比相干解決方案的成本及功耗優(yōu)勢(shì)顯著，與100G PAM4 DWDM解決方案相比，無需部署多余的復(fù)雜的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光傳輸，故100G QSFP28 ZR4在長(zhǎng)距離DCI應(yīng)用中最受青睞。
