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

SR4, PSM4, CWDM4, LR4, ER4 - cinco variantes do mesmo módulo QSFP28, cinco mecanismos ópticos diferentes e uma decisão de aquisição que coloca mais pessoas em apuros do que deveria. A caixa do módulo é idêntica em todos eles. A interface elétrica (CAUI-4, formalizada emIEEE 802.3bm-2015) é idêntico. O que difere é o laser, o comprimento de onda, o conector e a fibra necessária. Se errar nessa parte, o link não aparecerá ou - pior - surgirá com erros que você não rastreará até a óptica por semanas.

 

 

Noções básicas do QSFP28

Quatro pistas elétricas, cada uma operando a aproximadamente 25,78 Gbps, em um invólucro mecanicamente idêntico ao 40G QSFP+. O consumo de energia fica abaixo de 3,5 W por módulo. Um switch de 1U pode incluir 36 ou mais portas QSFP28, e é por isso que o formato eliminou o CFP e o CFP2 para a maioria dos aplicativos de 100 GbE - esses pacotes mais antigos consumiam de 6 a 24 W cada e ocupavam muito mais espaço no painel frontal.

 

 

Comparação de variantes num piscar de olhos

Parâmetro	SR4	PSM4	CWDM4	LR4	RE4
Padrão IEEE/MSA	IEEE 802.3bm 100GBASE-SR4	100G PSM4MSA	100G CWDM4MSA	IEEE 802.3ba 100GBASE-LR4	IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4
Comprimento de onda	850 nm	1310nm	1271/1291/1311/1331nm	1295,56/1300,05/1304,58/1309,14nm	~1295–1310 nm (LAN-WDM)
Tipo Laser	VCSEL	DML	DML (DFB)	EML	EML + APD Rx
Tipo de fibra	OM3 / OM4 MMF	OS2SMF	OS2SMF	G.652 SMF	G.652 SMF
Conector	MTP/MPO-12	MTP/MPO-12	LCD Duplex	LCD Duplex	LCD Duplex
Contagem de fibra por link	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)
Alcance máximo	70 m (OM3) / 100 m (OM4)	500 m	2 km	10km	40 km
Potência Típica	~2.0 W	~2.5 W	~2.5 W	~3.5 W	~4.5 W
Custo relativo do módulo	Mais baixo	Baixo-Médio	Médio	Médio-Alto	Alto
Melhor ajuste	Intra-rack, servidor-para-folha	Construção-cruzada (troncos SMF de 8 fibras existentes)	Entre-edifícios, coluna-a-coluna Menor ou igual a 2 km	Agregação campus/metrô	Backbone metropolitano, links DR

 

 

Topologia: onde cada variante chega

Core / WAN (backbone metropolitano) ER4 - 40 km duplex LC, SMF LR4 - 10 km duplex LC, SMF Spine Switches (campus / multi-estrutura de construção) 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, Servidores OM4 / Servidores de armazenamento / Armazenamento

 

O SR4 fica na parte inferior do - servidor-à-folha, dentro de um único corredor. CWDM4 ou PSM4 lidam com o segmento de folha-a-espinha em edifícios. O LR4 cobre a coluna-até-o núcleo em escala de campus. ER4 para qualquer coisa além de 10 km.

 

SR4: Multimodo-de curto alcance

O SR4 executa quatro canais VCSEL paralelos de 850 nm em fibra multimodo OM3 ou OM4 a 25,78125 GBd por pista (IEEE 802.3bm). Conector MTP/MPO-12, oito fibras ativas, alcance de 70 m no OM3 e 100 m no OM4. Os VCSELs são o laser mais barato da família QSFP28, a terminação multimodo custa menos que o modo-único e o Cisco QSFP-100G-SR4-S consome menos de 2,5 W. Não há muito o que deliberar aqui - se seu link estiver abaixo de 100 m e você tiver OM4 no solo, SR4 é a escolha óbvia.

 

A decisão PSM4 vs. CWDM4

É aqui que reside o verdadeiro debate sobre aquisições. Tanto o PSM4 quanto o CWDM4 visam o alcance de 100 m a 2 km em fibra-de modo único, e ambos existem porque os padrões 100G originais do IEEE deixaram uma lacuna - SR4 atingiu 100 m em multimodo, e LR4 a 10 km em modo-único custa muito caro para uma execução de construção-cruzada de 300 m. Os MSAs PSM4 e CWDM4 foram escritos especificamente para preencher esse espaço, mas o preencheram de maneiras muito diferentes.

 

PSM4 é a abordagem paralela: quatro canais DML independentes de 1310 nm, cada um em sua própria fibra, por meio de um conector MTP/MPO-12. Oito fibras por link, alcance máximo de 500 m. CWDM4 é a abordagem-multiplexada de comprimento de onda: quatro canais de 25 Gbps compactados em quatro comprimentos de onda grosseiros (1271, 1291, 1311, 1331 nm por ITU-T G.694.2) enviados por meio de um único conector LC duplex. Duas fibras por link, alcance máximo de 2 km, orçamento de link de aproximadamente 5,0 dB por MSA CWDM4.

 

O preço do módulo no PSM4 geralmente é mais baixo. Mas cada link PSM4 consome oito fibras, e isso muda a matemática rapidamente. Em um campus brownfield que já possui 12- ou 24-troncos SMF de fibra terminados com conectores MTP, o PSM4 é uma atualização limpa de 40G QSFP+ - mesmos cabos, mesmos patch panel, basta trocar a óptica. Essa é uma vantagem real. Mas em uma construção nova, ou em qualquer lugar que execute painéis de conexão LC de duas fibras entre edifícios, o provisionamento de novos troncos MTP de oito fibras acrescenta centenas de dólares por link que nunca aparecem no item de linha do transceptor. UM100GQSFP28isso custa US$ 30 a menos por módulo, mas requer US$ 400 a mais em cabeamento por link, não é uma economia.

 

O CWDM4 evita todo o problema-de contagem de fibras. Os patch cords Duplex LC são baratos. A maioria das instalações já tem duas{4}}execuções SMF de fibra que sobraram de implantações de 1G ou 10G. E o LC duplex em modo-único é a mesma interface física usada pelas ópticas 400G FR4 e DR4, portanto, a fibra que você ilumina hoje por umLigação 100G CWDM4transporta tráfego de 400G no próximo ciclo de atualização sem recabeamento. Para qualquer link entre 100 m e 2 km onde você ainda não tenha troncos MTP instalados, o CWDM4 é quase sempre a opção de menor custo total-.

 

LR4: 10 km Campus e Metrô

O LR4 multiplexa quatro canais LAN-WDM (1295,56, 1300,05, 1304,58, 1309,14 nm por IEEE 802.3ba) em uma conexão duplex LC de-modo único. O espaçamento de canal mais restrito requer transmissores EML - melhor taxa de extinção, melhor tolerância de dispersão cromática do que os DMLs em PSM4 e CWDM4.Folha de dados QSFP-100G-LR4-S da Ciscoconfirma que esse PHY funciona sem FEC, sem sobrecarga de correção de erros e interoperabilidade limpa entre-fornecedores. O prêmio em relação ao CWDM4 é significativo, portanto, o LR4 só faz sentido quando o caminho real medido excede 2 km: agregação de campus em um complexo hospitalar ou universidade, transferência de operadora-em um colo, esse tipo de extensão. Se o trajeto for de 1,8 km, compre CWDM4 e gaste a diferença em uma caracterização OTDR.

 

 

ER4 e ZR4

O ER4 atinge 40 km com-transmissores EML e receptores APD de maior potência.100GBASE ZR4estende isso para 80 km. Ambos usam LC duplex no modo único-G.652 no invólucro QSFP28 padrão. A potência é de 4 a 6 W. Módulos de backbone Metro, e não óticas de data center-de uso geral.

 

Tipos de laser e matemática de orçamento de link

O laser é o que realmente impulsiona o custo e o alcance distribuídos pela família QSFP28, e a compreensão das diferenças muda a forma como você avalia as planilhas de dados.

 

SR4 usa matrizes VCSEL. Baixo custo, baixo consumo de energia, bom acoplamento em fibra multimodo, limitado a 850 nm e distâncias curtas. PSM4 e CWDM4 usam transmissores DML em 1310 nm - a corrente de injeção modula a luz diretamente, o que introduz chirp (desvio de comprimento de onda sob modulação), mas permanece tolerável entre 500 ma 2 km de fibra-modo único. LR4 e ER4 avançam para transmissores EML. Um EML separa o laser do modulador - uma camada de eletro{16}}absorção externa modula a saída independentemente da cavidade do laser, produzindo um olho óptico mais limpo com menor dispersão residual. Esse sinal mais limpo é o que garante de 10 a 40 km de alcance sem depender do FEC.

 

As planilhas de dados listam um número de "distância máxima", mas esse número pressupõe uma planta de fibra-limpa de fábrica. Plantas reais apresentam perdas de emenda, perdas de inserção de conectores, atenuação de patch panel, curvas apertadas em bandejas de cabos. Os números que realmente dizem se um link funcionará são a potência de saída do transmissor, a sensibilidade OMA (Amplitude de Modulação Óptica) do receptor e a diferença entre eles - o orçamento de energia. Se o orçamento exceder a perda medida do seu caminho de fibra, o link funciona. Se for marginal, você obterá taxas de erro de bits elevadas que podem ou não ser corrigíveis pela FEC, dependendo de quão acima do limite você está. A execução de um rastreamento do OTDR em cada caminho antes da instalação do sistema óptico leva cerca de uma hora. Essa hora elimina a maior parte da solução de problemas do Dia 1 -, o tipo em que você troca três transceptores antes que alguém finalmente meça a fibra e encontre uma perda de emenda de 1,5 dB que ninguém documentou.

 

 

Polaridade MTP/MPO - merece sua própria seção

SR4 e PSM4 usam conectores MTP/MPO-12, e erros de polaridade são responsáveis ​​por um número desproporcional de falhas de link 100G que são diagnosticadas erroneamente como óptica defeituosa.

 

A configuração padrão para construções de data centers ópticos-paralelos é a polaridade Tipo-B (direta-). Conector macho na lateral do transceptor, fêmea no tronco. Adaptadores de elite-de baixa perda-em execuções de troncos mais longos - não peças de perda-padrão, que consomem o já{9}}apertado orçamento do link SR4. Errar em tudo isso não necessariamente elimina o link. O que acontece com mais frequência é que o tráfego passa com baixa utilização, mas os erros de CRC aumentam sob carga. Os sintomas imitam um transceptor marginal ou um conector sujo, portanto a sequência usual de solução de problemas é: limpe o conector, sem alteração; troque a ótica, sem alteração; troque a óptica do outro lado, sem alteração; finalmente, alguém puxa um localizador visual de falhas, rastreia as fibras e percebe que a polaridade foi cruzada. Essa sequência pode queimar uma janela de manutenção inteira. Verificar a polaridade durante a instalação, e não durante a solução de problemas, evita totalmente o problema.

 

Para implantações-de alta densidade,Sistemas tronco e cassete baseados em MTP-ajudam a padronizar o gerenciamento de polaridade em um grande número de conexões. CWDM4, LR4 e ER4 evitam todo o problema - eles usam conectores LC duplex com polimento UPC em fibra de modo único-OS2. Os terminais tubulares APC não são compatíveis e causarão grande perda de retorno.

 

 

Breakout e compatibilidade com versões anteriores

SR4, PSM4 e CWDM4 suportam modo breakout 4×25G - uma porta 100G dividida em quatro conexões 25G independentes por meio de um cabo breakout ou cassete MTP. Útil para conectar NICs de servidor de 25G a um switch leaf de 100G. Nem toda versão do NOS ativa o breakout em todas as portas ASIC, portanto, verifique a matriz de compatibilidade do fornecedor do switch. O QSFP28 se encaixa mecanicamente nas portas QSFP+, mas não negocia 100G contra um módulo QSFP+ na outra extremidade.

 

 

Preparação-para o futuro

100G QSFP28 não irá a lugar nenhum tão cedo. Omercado de transceptores ópticosestá impulsionando 400G e 800G na coluna vertebral, mas 100G na folha e no nível de acesso ainda tem anos de uso em campi corporativos, conexões cruzadas-colo e data centers-de médio porte. A coisa mais útil que você pode fazer hoje é direcionar novas execuções de fibra para OS2 de{6}modo único com LC duplex. Essa planta carrega CWDM4 agora, FR4 em 400G no próximo ciclo e provavelmente 800G depois disso. Os tetos de distância multimodo diminuem a cada geração de velocidade. Qualquer pessoa planejando um400G QSFP-DDa migração nos próximos três anos deverá ser executada em modo único-em todos os lugares onde for prático fazê-lo.