100G QSFP28 選択: SR4、LR4、CWDM4、PSM4

SR4、PSM4、CWDM4、LR4、ER4 - 同じ QSFP28 モジュールの 5 つのバリエーション、5 つの異なる光学エンジン、そして必要以上に多くの人をトラブルに巻き込む調達決定。モジュールのハウジングはすべて同一です。電気インターフェース (CAUI-4、で形式化)IEEE 802.3bm-2015) は同一です。異なるのは、必要なレーザー、波長、コネクタ、およびファイバーです。この部分を間違えると、リンクが起動しなくなるか、-さらに悪いことに-、何週間も光学系まで遡れないエラーが発生することになります。

 

 

QSFP28の基本

40G QSFP と機械的に同一の筐体内に、それぞれ約 25.78 Gbps で動作する 4 つの電気レーン+. 消費電力はモジュールあたり 3.5 W 未満に抑えられます。 1U スイッチには 36 個以上の QSFP28 ポートを搭載できます。これが、ほとんどの 100GbE アプリケーションでフォーム ファクタが CFP と CFP2 を無効にした理由です - これらの古いパッケージはそれぞれ 6 ～ 24 W を消費し、はるかに多くのフェイスプレート スペースを占有していました。

 

 

一目で分かるバリアントの比較

パラメータ	SR4	PSM4	CWDM4	LR4	ER4
IEEE / MSA規格	IEEE 802.3bm 100GBASE-SR4	100G PSM4 MSA	100G CWDM4 MSA	IEEE 802.3ba 100GBASE-LR4	IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4
波長	850nm	1310nm	1271 / 1291 / 1311 / 1331nm	1295.56 / 1300.05 / 1304.58 / 1309.14nm	~1295 ～ 1310 nm (LAN-WDM)
レーザーの種類	VCSEL	DML	DML (DFB)	EML	EML + APD受信
ファイバーの種類	OM3 / OM4 MMF	OS2 SMF	OS2 SMF	G.652 SMF	G.652 SMF
コネクタ	MTP/MPO-12	MTP/MPO-12	デュプレックスLC	デュプレックスLC	デュプレックスLC
リンクあたりのファイバー数	8 (4 送信 + 4 受信)	8 (4 送信 + 4 受信)	2 (1 送信 + 1 受信)	2 (1 送信 + 1 受信)	2 (1 送信 + 1 受信)
マックスリーチ	70m(OM3) / 100m(OM4)	500 m	2km	10km	40km
標準的な電力	~2.0 W	~2.5 W	~2.5 W	~3.5 W	~4.5 W
相対モジュールコスト	最低	低～中	中くらい	中～高	高い
ベストフィット	-ラック内、サーバー-からリーフ-	クロス-ビルディング（既存の 8 ファイバー SMF トランク）	-建物間、背骨-から-背骨まで 2 km 以下	キャンパス/メトロの集約	メトロ バックボーン、DR リンク

 

 

トポロジ: 各バリアントがどこに到達するか

コア / WAN (メトロ バックボーン) ER4 - 40 km 二重 LC、SMF LR4 - 10 km 二重 LC、SMF スパイン スイッチ (キャンパス / マルチ-ビルディング ファブリック) CWDM4 - 2 km 二重 LC、SMF CWDM4 / PSM4 500 m – 2 km、SMF リーフ スイッチ (ビル A) リーフ スイッチ (ビル B) SR4 - 100 m MTP/MPO、OM4 SR4 - 100 m MTP/MPO、OM4 サーバー / ストレージ サーバー / ストレージ

 

SR4 は、1 つのホール内の最下位の - サーバー-から-のリーフに存在します。 CWDM4 または PSM4 は、建物全体のリーフ{7}}から-までのセグメントを処理します。 LR4 はキャンパス規模で脊椎{11}}からコアまで{12}}カバーします。 10kmを超える場合はER4。

 

SR4: ショートリーチマルチモード-

SR4 は、OM3 または OM4 マルチモード ファイバー上で 4 つの並列 850 nm VCSEL チャネルをレーンあたり 25.78125 GBd (IEEE 802.3bm) で実行します。 MTP/MPO-12 コネクタ、8 本のアクティブ ファイバー、到達距離 OM3 で 70 m、OM4 で 100 m。 VCSEL は QSFP28 ファミリの中で最も安価なレーザーであり、マルチモード終端コストはシングル モードよりも低く、Cisco QSFP-10​​0G-SR4-S の消費電力は 2.5 W 未満です。ここで詳しく説明する必要はありません。リンクが 100 m 未満で、地上に OM4 がある場合は、SR4 が最適です。

 

PSM4 と CWDM4 の決定

ここに実際の調達に関する議論が存在します。 PSM4 と CWDM4 はどちらもシングルモード ファイバーで 100 m～2 km の範囲をターゲットとしています。-、どちらも存在するのは、IEEE の元の 100G 規格にギャップが残されていたためです。- SR4 はマルチモードで 100 m で最高、シングルモードで 10 km の LR4 は、300 m のクロス構築を実行するにはコストが高すぎます。-。 PSM4 および CWDM4 MSA は、そのスペースを埋めるために特別に作成されましたが、まったく異なる方法でそれを埋めました。

 

PSM4 は並列アプローチです。MTP/MPO-12 コネクタを介して、それぞれが独自のファイバー上にある 4 つの独立した 1310 nm DML チャネルです。リンクあたり 8 本のファイバー、最大到達距離 500 m。 CWDM4 は波長多重化アプローチです。つまり、4 つの 25 Gbps チャネルが 4 つの粗い波長 (ITU-T G.694.2 による 1271、1291、1311、1331 nm) にパックされ、単一のデュプレックス LC コネクタを通じて送信されます。リンクあたり 2 つのファイバー、最大到達距離 2 km、CWDM4 MSA あたり約 5.0 dB のリンク バジェット。

 

通常、PSM4 のモジュール価格は安くなります。しかし、すべての PSM4 リンクは 8 つのファイバーを消費するため、計算は急速に変化します。 MTP コネクタで終端された 12- または 24- ファイバーの SMF トランクがすでにあるブラウンフィールド キャンパスでは、PSM4 は、同じケーブル、同じパッチ パネルを使用し、光学系を交換するだけで、40G QSFP+ - からのクリーン アップグレードとなります。それは本当に利点です。しかし、グリーンフィールド ビルドや、建物間で無駄のない 2 ファイバ LC パッチ パネルを実行している場所では、新しい 8 ファイバ MTP トランクをプロビジョニングすると、リンクごとに数百ドルが追加されますが、これはトランシーバの項目には表示されません。あ100G QSFP28モジュールあたりのコストは 30 ドル安くなりますが、リンクあたりのケーブル配線に 400 ドル多く必要になるため、節約にはなりません。

 

CWDM4 は、ファイバー全体の数の問題を回避します。-デュプレックス LC パッチ コードは安価です。ほとんどの施設には、1G または 10G の導入ですでに 2 つのファイバー SMF 実行が残っています。-また、シングルモードのデュプレックス LC は、偶然にも 400G FR4 および DR4 光ファイバーが使用する物理インターフェイスと同じであるため、現在使用しているファイバーは、100G CWDM4リンクは、次のアップグレード サイクルでケーブルを再接続することなく 400G トラフィックを伝送します。まだ MTP トランクが設置されていない 100 m ～ 2 km のリンクの場合、ほとんどの場合、CWDM4 が総コストの低いオプションになります。-

 

LR4: キャンパスと地下鉄 10 km

LR4 は、4 つの LAN-WDM チャネル（IEEE 802.3ba ごとに 1295.56、1300.05、1304.58、1309.14 nm）をデュプレックス LC シングルモード接続上に多重化します。-。チャネル間隔が狭いため、EML トランスミッタには、PSM4 および CWDM4 の DML よりも優れた消光比と波長分散耐性が - 必要です。Cisco の QSFP-100G-LR4-S データシートこの PHY は FEC なしで動作し、エラー修正オーバーヘッドがなく、クリーンなマルチベンダー相互運用性が確認されています。- CWDM4 に比べて割増額が大きいため、LR4 は、実際に測定されたパスが 2 km を超える場合にのみ意味を持ちます。つまり、複合病院や大学にわたるキャンパスの集約、コロラドでのキャリアのハンドオフなど、そのようなスパンです。パスが 1.8 km の場合は、CWDM4 を購入し、差額を OTDR の特性評価に費やします。

 

 

ER4とZR4

ER4 は、より高出力の EML 送信機と APD 受信機を使用して 40 km に到達します。-100GBASE ZR4それを80kmまで延長します。どちらも、標準の QSFP28 ハウジングで G.652 シングル- モードのデュプレックス LC を使用します。電力は 4 ～ 6 W です。メトロ バックボーン モジュールであり、汎用のデータセンター光学系ではありません。-

 

レーザーの種類とリンク バジェットの計算

レーザーは実際にコストと QSFP28 ファミリ全体の範囲の広がりを左右するものであり、違いを理解することでデータシートの評価方法が変わります。

 

SR4 は VCSEL アレイを使用します。低コスト、低消費電力、マルチモード ファイバへの良好な結合、850 nm および短距離に限定されています。 PSM4 と CWDM4 は 1310 nm の DML トランスミッタを使用します - 注入電流が光を直接変調し、チャープ（変調による波長ドリフト）が発生しますが、これは 500 m ～ 2 km のシングルモード ファイバでは許容範囲内です。-。 LR4 と ER4 は EML 送信機にステップアップします。 EML はレーザーを変調器から分離します - 外部の電界吸収層がレーザーキャビティとは独立して出力を変調し、残留分散が低く、よりクリーンなオプティカルアイを生成します。このクリーンな信号により、FEC に依存せずに 10 ～ 40 km の到達距離が得られます。

 

データシートには「最大距離」の数値が記載されていますが、この数値は工場のクリーン ファイバー プラントを前提としています。{0}実際のプラントには、接続損失、コネクタ挿入損失、パッチ パネルの減衰、ケーブル トレイのきつい曲がりがあります。リンクが機能するかどうかを実際に示す数値は、送信機の出力電力、受信機の OMA (光変調振幅) 感度、およびそれらの差 - です。予算がファイバー パスの測定された損失を超えている場合、リンクは機能します。限界値である場合、ビット エラー レートが上昇します。しきい値をどれだけ超えているかに応じて、FEC で修正できる場合とできない場合があります。光学部品を取り付ける前に各パスで OTDR トレースを実行するには、約 1 時間かかります。この 1 時間により、最終的に誰かがファイバを測定して誰も文書化していない 1.5 dB の接続損失を発見する前に 3 台のトランシーバを交換するような、初日のトラブルシューティングのほとんどが不要になります。-。

 

 

MTP/MPO 極性 - は独自のセクションに相当します

SR4 と PSM4 はどちらも MTP/MPO-12 コネクタを使用しており、極性の間違いにより、光学系の不良と誤診される不釣り合いな数の 100G リンク障害が発生します。

 

並列光データセンター構築の標準構成は、タイプ-B（ストレート-）極性です。トランシーバー側にオスコネクタ、トランクにメスコネクタ。長距離のトランクではエリート-グレードの低損失-アダプターが使用され、-標準の損失部品ではないため-、すでに厳しい SR4 リンクの予算を圧迫します。-これらのいずれかを間違っても、必ずしもリンクが無効になるわけではありません。より頻繁に発生するのは、トラフィックは低い使用率で通過しますが、負荷がかかると CRC エラーが急増することです。この症状は、限界のあるトランシーバーまたはコネクタの汚れを模倣しているため、通常のトラブルシューティング手順は次のとおりです。コネクタを清掃します。変化はありません。光学部品を交換しても変化なし。もう一方の端の光学部品を交換しても変化はありません。最後に、誰かが視覚的な障害特定装置を取り出し、ファイバーを追跡し、極性が交差していることに気付きます。このシーケンスにより、メンテナンス期間全体が無駄になる可能性があります。トラブルシューティングではなく、取り付け時に極性を確認することで、問題を完全に回避できます。

 

高密度導入の場合、-MTP- ベースのトランクおよびカセット システム多数の接続にわたる極性管理の標準化に役立ちます。 CWDM4、LR4、ER4 は問題全体を回避します - OS2 シングルモード ファイバーで UPC ポリッシュを備えたデュプレックス LC コネクタを使用しています。-。 APC フェルールには互換性がないため、高いリターンロスが発生します。

 

 

ブレークアウトと下位互換性

SR4、PSM4、および CWDM4 は、4×25G ブレークアウト モード - をサポートしており、ブレークアウト ケーブルまたは MTP カセットを介して 1 つの 100G ポートが 4 つの独立した 25G 接続に分割されます。 25G サーバー NIC を 100G リーフ スイッチに接続する場合に便利です。すべての NOS リリースがすべてのポート ASIC でブレークアウトをアクティブにするわけではないため、スイッチ ベンダーの互換性マトリックスを確認してください。 QSFP28 は QSFP+ ポートに機械的に適合しますが、反対側の QSFP+ モジュールに対して 100G をネゴシエートしません。

 

 

将来性のある-

100G QSFP28 はすぐには使えなくなります。の光トランシーバ市場はスパインで 400G と 800G を推進していますが、リーフおよびアクセス層の 100G には、エンタープライズ キャンパス、コロラド クロスコネクト、中規模のデータセンターでまだ何年もの運用実績があります。-現在できる最も役立つことは、新しいファイバーの配線をデュプレックス LC を備えたシングルモード OS2 に向けてバイアスすることです。{6}}そのプラントは現在 CWDM4 を搬送し、次のサイクルでは 400G で FR4 を搬送し、その後はおそらく 800G を搬送します。マルチモード距離の上限は、速度が生成されるたびに縮小します。を計画している人は誰でも、400G QSFP-DD今後 3 年間の移行では、実行可能なすべての場所でシングルモードを実行する必要があります。-