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

SR4, PSM4, CWDM4, LR4, ER4 - fünf Varianten desselben QSFP28-Moduls, fünf verschiedene optische Engines und eine Beschaffungsentscheidung, die mehr Menschen in Schwierigkeiten bringt, als sie sollte. Das Modulgehäuse ist bei allen identisch. Die elektrische Schnittstelle (CAUI-4, formalisiert inIEEE 802.3bm-2015) ist identisch. Was sich unterscheidet, ist der Laser, die Wellenlänge, der Stecker und die benötigte Faser. Wenn Sie diesen Teil falsch machen, wird der Link entweder nicht angezeigt oder - schlimmer noch -, es werden Fehler angezeigt, die Sie wochenlang nicht auf die Optik zurückführen können.

 

 

QSFP28-Grundlagen

Vier elektrische Leitungen mit jeweils etwa 25,78 Gbit/s in einem Gehäuse, das mechanisch mit 40G QSFP identisch ist.+. Der Stromverbrauch liegt unter 3,5 W pro Modul. Ein 1U-Switch kann 36 oder mehr QSFP28-Ports unterbringen, weshalb der Formfaktor CFP und CFP2 für die meisten 100-GbE-Anwendungen zunichte machte - diese älteren Pakete verbrauchten jeweils 6–24 W und nahmen viel mehr Platz auf der Frontplatte ein.

 

 

Variantenvergleich auf einen Blick

Parameter	SR4	PSM4	CWDM4	LR4	ER4
IEEE/MSA-Standard	IEEE 802.3bm 100GBASE-SR4	100G PSM4 MSA	100G CWDM4 MSA	IEEE 802.3ba 100GBASE-LR4	IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4
Wellenlänge	850 nm	1310 nm	1271 / 1291 / 1311 / 1331 Seemeilen	1295,56 / 1300,05 / 1304,58 / 1309,14 Seemeilen	~1295–1310 nm (LAN-WDM)
Lasertyp	VCSEL	DML	DML (DFB)	EML	EML + APD Rx
Fasertyp	OM3 / OM4 Geldmarktfonds	OS2 SMF	OS2 SMF	G.652 SMF	G.652 SMF
Stecker	MTP/MPO-12	MTP/MPO-12	Duplex-LC	Duplex-LC	Duplex-LC
Faseranzahl pro 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)
Maximale Reichweite	70 m (OM3) / 100 m (OM4)	500 m	2 km	10 km	40 km
Typische Leistung	~2.0 W	~2.5 W	~2.5 W	~3.5 W	~4.5 W
Relative Modulkosten	Am niedrigsten	Niedrig–Mittel	Medium	Mittel–Hoch	Hoch
Beste Passform	Intra-Rack, Server-zu-Blatt	Cross-Building (vorhandene 8-Faser-SMF-Trunks)	Inter-Gebäude, Rückgrat-zu-Rückgrat Weniger als oder gleich 2 km	Campus-/Metro-Aggregation	Metro-Backbone, DR-Links

 

 

Topologie: Wo jede Variante landet

Core / WAN (Metro-Backbone) ER4 - 40 km Duplex LC, SMF LR4 - 10 km Duplex LC, SMF Spine Switches (Campus / Multi-Building Fabric) 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, OM4 Server/Speicher Server/Speicher

 

SR4 lebt im unteren -Server-zum-Blatt, in einer einzelnen Halle. CWDM4 oder PSM4 handhabt das Leaf-{7}}to-Spine-Segment über Gebäude hinweg. LR4 deckt die Wirbelsäule-bis-im Campusmaßstab ab. ER4 für alles über 10 km.

 

SR4: Multimode mit kurzer-Reichweite

SR4 betreibt vier parallele 850-nm-VCSEL-Kanäle über OM3- oder OM4-Multimode-Glasfaser mit 25,78125 GBd pro Spur (IEEE 802,3 bm). MTP/MPO-12 Anschlüsse, acht aktive Fasern, 70 m Reichweite auf OM3 und 100 m auf OM4. VCSELs sind die günstigsten Laser in der QSFP28-Familie, der Multimode-Abschluss kostet weniger als der Singlemode und der Cisco QSFP-100G-SR4-S verbraucht weniger als 2,5 W. Hier gibt es nicht viel zu bedenken – wenn Ihre Verbindung weniger als 100 m lang ist und Sie OM4 im Boden haben, ist SR4 die offensichtliche Wahl.

 

Die Entscheidung PSM4 vs. CWDM4

Hier findet die eigentliche Beschaffungsdebatte statt. Sowohl PSM4 als auch CWDM4 zielen auf eine Reichweite von 100 m bis 2 km über Single-Mode-Faser ab und beide existieren, weil die ursprünglichen 100G-Standards von IEEE eine Lücke hinterlassen haben. - SR4 war bei 100 m im Multimode-Modus am Ende und LR4 bei 10 km im Single-Mode-Modus kostete zu viel für einen 300 m langen Cross--Gebäudelauf. Die PSM4- und CWDM4-MSAs wurden speziell geschrieben, um diesen Raum zu füllen, aber sie füllten ihn auf sehr unterschiedliche Weise.

 

PSM4 ist der parallele Ansatz: vier unabhängige 1310-nm-DML-Kanäle, jeder auf einer eigenen Faser, über einen MTP/MPO-12-Anschluss. Acht Fasern pro Link, 500 m maximale Reichweite. CWDM4 ist der Wellenlängen-Multiplex-Ansatz: vier 25-Gbit/s-Kanäle, gepackt auf vier grobe Wellenlängen (1271, 1291, 1311, 1331 nm gemäß ITU-T G.694.2), gesendet über einen einzelnen Duplex-LC-Anschluss. Zwei Fasern pro Link, 2 km maximale Reichweite, ca. 5,0 dB Link-Budget pro CWDM4 MSA.

 

Der Modulpreis für PSM4 ist normalerweise niedriger. Aber jede PSM4-Verbindung verbraucht acht Fasern, und das ändert die Rechnung schnell. In einem Brachland-Campus, der bereits über 12- oder 24-Glasfaser-SMF-Trunks verfügt, die mit MTP-Anschlüssen abgeschlossen sind, ist PSM4 ein sauberes Upgrade von 40G QSFP+ - gleiche Kabel, gleiche Patchpanels, nur die Optik austauschen. Das ist ein echter Vorteil. Aber bei einem Aufbau auf der grünen Wiese oder überall dort, wo schlanke Zweifaser-LC-Patchpanels zwischen Gebäuden verlegt werden, verursacht die Bereitstellung neuer Achtfaser-MTP-Trunks Hunderte von Dollar pro Link, die nie in der Transceiver-Position auftauchen. A100G QSFP28Das kostet 30 US-Dollar weniger pro Modul, erfordert aber 400 US-Dollar mehr Verkabelung pro Link, ist keine Ersparnis.

 

CWDM4 vermeidet das Problem der gesamten Glasfaseranzahl. Duplex-LC-Patchkabel sind günstig. Die meisten Einrichtungen verfügen bereits über zwei -Glasfaser-SMF-Läufe, die von 1G- oder 10G-Bereitstellungen übrig geblieben sind. Und Duplex-LC im Single--Modus ist zufällig dieselbe physische Schnittstelle, die 400G FR4- und DR4-Optiken verwenden, also die Glasfaser, die Sie heute für a verwenden100G CWDM4-Verbindungüberträgt im nächsten Upgrade-Zyklus 400G-Verkehr ohne Neuverkabelung. Für jede Verbindung zwischen 100 m und 2 km, bei der noch keine MTP-Trunks vorhanden sind, ist CWDM4 fast immer die Option mit den niedrigeren Gesamtkosten-.

 

LR4: 10 km Campus und U-Bahn

LR4 multiplext vier LAN-WDM-Kanäle (1295,56, 1300,05, 1304,58, 1309,14 nm pro IEEE 802.3ba) auf eine Duplex-LC-Single-{7}}-Verbindung. Der engere Kanalabstand erfordert bei EML-Sendern ein - besseres Extinktionsverhältnis und eine bessere chromatische Dispersionstoleranz als die DMLs in PSM4 und CWDM4.Datenblatt zum QSFP-100G-LR4-S von CiscoBestätigt, dass dieser PHY ohne FEC funktioniert, kein Fehlerkorrekturaufwand und saubere Interoperabilität mit mehreren Anbietern. Der Aufpreis gegenüber CWDM4 ist erheblich, daher macht LR4 nur dann Sinn, wenn Ihr tatsächlich gemessener Pfad 2 km überschreitet: Campus-Aggregation über einen Krankenhauskomplex oder eine Universität, Trägerübergabe an einem Colo, so etwas. Wenn der Weg 1,8 km beträgt, kaufen Sie CWDM4 und geben Sie die Differenz für eine OTDR-Charakterisierung aus.

 

 

ER4 und ZR4

ER4 erreicht 40 km mit EML-Sendern und APD-Empfängern mit höherer -Leistung.100GBASE ZR4erweitert das auf 80 km. Beide nutzen Duplex-LC im G.652-Single--Modus im Standard-QSFP28-Gehäuse. Die Stromversorgung beträgt 4–6 W. Metro-Backbone-Module, keine Allzweck-Rechenzentrumsoptik.

 

Lasertypen und Link-Budget-Mathematik

Der Laser bestimmt tatsächlich die Kosten- und Reichweitenverteilung innerhalb der QSFP28-Familie, und das Verständnis der Unterschiede verändert die Art und Weise, wie Sie Datenblätter bewerten.

 

SR4 verwendet VCSEL-Arrays. Geringe Kosten, geringer Stromverbrauch, gute Ankopplung an Multimode-Faser, begrenzt auf 850 nm und kurze Distanzen. PSM4 und CWDM4 verwenden DML-Sender bei 1310 nm - Der Injektionsstrom moduliert das Licht direkt, was zu Chirp (Wellenlängendrift unter Modulation) führt, das jedoch über 500 m bis 2 km Singlemode-Faser tolerierbar bleibt. LR4 und ER4 werden zu EML-Sendern. Ein EML trennt den Laser vom Modulator - eine externe Elektro-Absorptionsschicht moduliert die Ausgabe unabhängig vom Laserhohlraum und erzeugt so ein saubereres optisches Auge mit geringerer Restdispersion. Dieses sauberere Signal verschafft Ihnen eine Reichweite von 10–40 km, ohne auf FEC angewiesen zu sein.

 

In den Datenblättern ist eine Zahl für die „maximale Entfernung“ aufgeführt, diese Zahl geht jedoch von einer fabrik-sauberen Faseranlage aus. In realen Anlagen treten Spleißverluste, Einfügungsverluste bei Steckverbindern, Patchpanel-Dämpfung und enge Biegungen in Kabeltrassen auf. Die Zahlen, die Ihnen tatsächlich sagen, ob eine Verbindung funktioniert, sind die Ausgangsleistung des Senders, die OMA-Empfindlichkeit (Optical Modulation Amplitude) des Empfängers und der Unterschied zwischen ihnen - das Leistungsbudget. Wenn das Budget den gemessenen Verlust Ihrer Glasfaserstrecke übersteigt, funktioniert die Verbindung. Wenn es marginal ist, erhalten Sie erhöhte Bitfehlerraten, die je nachdem, wie weit Sie über dem Schwellenwert liegen, durch FEC korrigierbar sein können oder auch nicht. Das Ausführen einer OTDR-Aufzeichnung auf jedem Pfad vor der Installation der Optik dauert etwa eine Stunde. In dieser Stunde entfällt der größte Teil der Fehlerbehebung am ersten Tag -, bei der Sie drei Transceiver austauschen, bevor schließlich jemand die Glasfaser misst und einen Spleißverlust von 1,5 dB feststellt, den niemand dokumentiert hat.

 

 

MTP/MPO-Polarität - Einen eigenen Abschnitt wert

SR4 und PSM4 verwenden beide MTP/MPO-12-Anschlüsse, und Polaritätsfehler sind für eine unverhältnismäßig große Zahl von 100G-Verbindungsausfällen verantwortlich, die fälschlicherweise als fehlerhafte Optik diagnostiziert werden.

 

Die Standardkonfiguration für Paralleloptik-Rechenzentrumsaufbauten ist Typ-B (gerade-durch) Polarität. Stecker auf der Transceiver-Seite, Buchse auf der Rumpfseite. Elite-dämpfungsarme-Adapter für längere Leitungsstrecken - keine standardmäßigen-Verlustteile, die das bereits-knappe SR4-Verbindungsbudget belasten. Wenn hier etwas falsch gemacht wird, wird der Link nicht zwangsläufig zerstört. Was häufiger vorkommt, ist, dass der Datenverkehr bei geringer Auslastung durchläuft, CRC-Fehler jedoch unter Last zunehmen. Die Symptome imitieren einen defekten Transceiver oder einen verschmutzten Stecker, daher ist die übliche Fehlerbehebungsreihenfolge: Stecker reinigen, keine Veränderung; Optik tauschen, keine Änderung; Tauschen Sie die Optik am anderen Ende aus, keine Änderung; Schließlich zieht jemand ein visuelles Fehlersuchgerät, verfolgt die Fasern und stellt fest, dass die Polarität vertauscht ist. Diese Sequenz kann ein ganzes Wartungsfenster zerstören. Durch die Überprüfung der Polarität während der Installation und nicht während der Fehlerbehebung wird das Problem vollständig vermieden.

 

Für Bereitstellungen mit hoher -DichteMTP-basierte Trunk- und KassettensystemeHelfen Sie dabei, das Polaritätsmanagement über eine große Anzahl von Verbindungen hinweg zu standardisieren. CWDM4, LR4 und ER4 vermeiden das ganze Problem - sie verwenden Duplex-LC-Anschlüsse mit UPC-Politur auf OS2-Single-Mode-Glasfaser-. APC-Ferrulen sind nicht kompatibel und verursachen eine hohe Rückflussdämpfung.

 

 

Breakout- und Abwärtskompatibilität

SR4, PSM4 und CWDM4 unterstützen den 4×25G-Breakout-Modus - einen 100G-Port, der über ein Breakout-Kabel oder eine MTP-Kassette in vier unabhängige 25G-Verbindungen aufgeteilt wird. Nützlich für den Anschluss von 25G-Server-NICs an einen 100G-Leaf-Switch. Nicht jede NOS-Version aktiviert den Breakout auf jedem Port-ASIC. Überprüfen Sie dies daher anhand der Kompatibilitätsmatrix des Switch-Anbieters. QSFP28 passt mechanisch in QSFP+-Ports, verhandelt aber nicht 100G gegen ein QSFP+-Modul am anderen Ende.

 

 

Zukunftssicher-

100G QSFP28 wird so schnell nirgendwo hingehen. DerMarkt für optische Transceivertreibt 400G und 800G voran, aber 100G auf der Blatt- und Zugriffsebene hat noch jahrelange Erfolge in Unternehmenscampussen, Colo-Cross--Verbindungen und mittelgroßen Rechenzentren. Das Nützlichste, was Sie heute tun können, ist die Ausrichtung neuer Glasfaserleitungen auf Single-Mode-OS2 mit Duplex-LC. Diese Anlage überträgt jetzt CWDM4, FR4 im nächsten Zyklus mit 400 G und danach wahrscheinlich 800 G. Die Multimode-Entfernungsgrenzen schrumpfen mit jeder Geschwindigkeitsgeneration. Wer plant ein400G QSFP-DDDie Migration in den nächsten drei Jahren sollte überall dort, wo dies praktisch möglich ist, im Single--Modus erfolgen.