Решения для соединения ЦОДов 100G 80 км: Coherent, PAM4 и QSFP28 ZR4
Ограничения, вызванные пандемией коронавируса, удаленный мониторинг производственных процессов, видеоконференции, платформы телемедицины, перевод бизнес-процессов и коммуникаций в онлайн, активный переход компаний на облачные сервисы, привели к повышенному спросу на вычислительные мощности и стимулировали рост потребности в надежных площадках для хранения и обработки данных. Для совместного использования ресурсов ЦОД, а также обеспечения непрерывности бизнеса и аварийного восстановления, необходимы соединения центров обработки данных (DCI).
На сегодняшний день существует три решения для 100G 80 км DCI: когерентная технология DWDM 100G, передача DWDM 100G PAM4 и 100G QSFP28 ZR4. Каждое из них имеет свои плюсы и минусы. В этой статье мы подробно рассмотрим вышеназванные решения и проведем сравнительный анализ DCI 100G для дальней связи.
Решения DCI 100G
100G когерентный
Когерентная технология 100G DWDM позволяет осуществлять передачу данных со скоростью 100 Гбит/с на одной длине волны и на большие расстояния - до 1000 км. Когерентная оптика использует передовые виды модуляции для передачи нескольких символов на бит для увеличения скорости, например, такие как QPSK, 8QAM, 16QAM и др. (рис. 1), но для этого требуется наличие высокотехнологичного оборудования. Когерентное обнаружение и технология DSP (цифровая обработка сигнала) необходимы для компенсации различных искажений передачи в электрической области и упрощения канала передачи.
Рис 1. Различные виды модуляции
На рисунке 2 приведена схема когерентного решения DWDM 100G, в котором модульная платформа МИКС легко интегрируется с мультиплексором/транспондером, обеспечивая гибкость и масштабируемость для соединений центров обработки данных. Платформа МИКС обеспечивает управляемую, гибкую и масштабируемую архитектуру для создания оптической транспортной сети высокой пропускной способности 100 Гбит/с на одной длине волны с возможностью масштабирования до 96×100 Гбит/с на двух волокнах.
Рис 2. Схема когерентного решения DWDM 100G
100G PAM4 DWDM
Кодировка PAM4 является ключевой технологией этого решения и позволяет передать два бита в одном боде (baud, символьный слот). Оптические модули PAM4 можно использовать непосредственно в QSFP28-портах коммутаторов, поэтому для построения высокоскоростных DWDM-сетей такое решение будет наиболее простым и бюджетным.
Еще один важный момент, который необходимо отметить, заключается в том, что возможности передачи DWDM модулей PAM4 ограничены низкими параметрами мощности и чувствительности приемника, а также подвержены влиянию дисперсии на передаваемый в C-band оптический сигнал, поэтому для достижения дальности передачи в пределах 80 км необходимо использовать систему усилителей и компенсаторов дисперсии.
На рисунке 3 показана схема решения 100G PAM4 DWDM для 80-километрового DCI. Для реализации этого проекта необходимо использовать мультиплексоры/демультиплексоры DWDM, оптические усилители и модули компенсации дисперсии.
Рис. 3. Решение 100G PAM4 DWDM для 80-километрового DCI
100G QSFP28 ZR4
100G QSFP28 ZR4 поддерживает 100G Ethernet для передачи данных на расстояния до 80 км, что позволяет реализовывать решения для сетевого соединения «точка-точка» между центрами обработки данных без необходимости в дополнительном развертывании сложных систем (или устаревших интерфейсов CFP/CFP2). Модуль поддерживает стандартную скорость передачи данных KR4 FEC (Forward Error Correction), которая помогает принимающей стороне обнаруживать и исправлять битовые ошибки, улучшать качество передачи. Приемопередатчик 100G ZR4 QSFP28 может работать в режиме «точка-точка» на расстоянии до 80 км без оптического усиления и компенсации дисперсии.
Рис. 3. 100G QSFP28 ZR4
Сравнение решений 100G DCI: плюсы и минусы
100G Coherent
Когерентная оптика идеальна для передачи данных на большие расстояния – от 80 до 1000 км. Несмотря на то, что дороговизна и высокое энергопотребление когерентных приемопередатчиков ограничивают возможность их практического применения, когерентные решения DCI 100G используются для увеличения пропускной способности. На сегодняшний день они позволяют организовать передачу данных со скоростью до 600 Гбит/с на одной длине волны, а также построить одноволоконные системы с помощью трансиверов CFP2 BIDI.
100G PAM4 DWDM
Решение 100G PAM4 DWDM является более экономичным и удобным, чем когерентное 100G DWDM, особенно в сетях протяженностью до 80 км. Двухволоконное решение на основе 100G PAM4 DWDM включает в себя мультиплексор DWDM, EDFA и компенсатор дисперсии, что обеспечивает простоту эксплуатации и управления по принципу plug-and-play. При построении одноволоконной линии связи в схему еще добавляют R/B-фильтры.
Из минусов данного решения следует выделить предельную дальность – соединение центров обработки данных возможно только на расстоянии до 80 км.
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4, в сравнении с двумя рассмотренными выше DCI 100G 80 км, представляет собой оптимизированное по стоимости решение (нет необходимости в развертывании дополнительного дорогостоящего оборудования) с низким энергопотреблением. 100G QSFP28 ZR4 также доступен для решений DCI, удаленных друг от друга на расстояние не более 80 км. Но в случае, если потери всей оптической линии будут слишком велики, передача данных на такие расстояния достигнута быть не может. Еще одним недостатком данного решения является то, что оно неприменимо для организации одноволоконных линий связи.
Дата публикации: август 2022