100G QSFP ZR4 S光模块的优点和应用

大灵猫 · 发表于: 2023-2-9 12:04:00

源自：电子产品世界

　　QSFP-100G-ZR4-S可插拔模块不仅是容量的升级。它将成熟的100G QSFP28传输距离扩展至长达80km。使用QSFP-100G-ZR4-S，广大的网络运营商可以转变他们的容量和客户服务。
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　　扩展你的100G传输到80公里
　　随着全球数字化转型进入高速档，服务提供商和网络运营商需要转变他们的产品以跟上市场步伐。企业、消费者和政府现在期望将高速连接覆盖到任何区域，包括农村地区。随着数据密集应用的持续增长，带宽需求成倍增加，是时候将现有的10G扩展网络转换为100G网络了。

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　　再实际行动上，许多运营商依赖于成熟的100G技术，然而光信号的损耗将覆盖范围限制在最大40公里左右。现在，新型QSFP-100G-ZR4-S可以在最远80公里*范围内提供经济高效的100G连接，为更遥远地区提供连接服务。（见图1）

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　　图1 思科QSFP-100G-ZR4-S可插拔
　　（实际传输距离依赖于运行的光纤和连接器插损）
　　将QSFP 100G扩大到80公里
　　市场上已经有多种100G QSFP28光模块支持从100m到40 km不同距离的传输。在大于40km的距离上，色散和光信号衰减将会增加，这回降低光信噪比（SNR）并增加误码率。
　　因此，在大于40km的距离上使用QSFP28实现100G传输在传统上表示着要增加色散补偿/光放，使用基于相干光学的光传输系统，或者在中继器位置之间部署更多40km QSFP 100G模块和设备。这些方法都会增加成本、复杂性和功耗。
　　希望将80km 10G链路升级到100G的客户可采取的替代方案包括使用基于400G 相干技术的CFP2-DCO模块或QSFP-DD ZR。两个模块均专为传输应用而设计，这些应用支持更长的距离并提供比80km 100G应用所需速度更高的速度，当然功耗也会更高。它们还需要CFP2或QSFP-DD端口，这些端口在现有设备上或不可使用。
　　鉴于这类问题，对于拥有扩展传输范围应用的服务提供商和网络运营商来说，企业连接到区域数据中心、服务提供商连接到区域外设施，或者电信公司/MSO将宽带部署到农村区域，例如大于40km的100G传输在传统的经济效益上是无法行通的。因此，这些公司通常会继续投资10G网络。
　　尽管10G链路没有100G链路那般的限制，但它们也只能提供十分之一的传送容量。与此同时，每年都有更多互联网用户使用更多联网设备运行更多数据密集型的应用。增加更多10G波长或投资更多光纤会导致成本高昂且不易扩展。这些组织需要实用的100G解决方案，让他们的传输距离超过40 km。现在，随着QSFP-100G-ZR4-S模块的发布，它们可以简单且经济高效地部署长达80km距离的传输网络。
　　QSFP-100G-ZR4-S光模块提供无需中继器的80km 100G连接，这得益于集成了半导体光放大器（SOA）。该技术使运营商和服务提供商能够改造他们的网络（见图 2）。与现有的单个或多个10G链路相比，它们将带宽提升至10倍。他们可以释放光纤用于其他应用或完全释放而不是运行或租赁新光纤来满足增长的需求。升级使他们能够为更远距离提供100G容量，同时降低每比特成本。

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　　图2 QSFP-100G-ZR4-S将帮助网络运营商转变他们为客户提供的服务
　　QSFP-100G-ZR4-S光模块内部
　　QSFP-100G-ZR4-S响应客户对80km传输距离的实用100G模块的需求而开发的。其各项技术均已成熟；而面临的挑战是需要找到一种方法将它们组合成一个能够在QSFP28 功率范围内工作的小型器件。这需要结合多项关键技术来实现。
　　- 4个25G光电通道（QSFP28标配，全球百万端口部署的成熟技术）
　　- O波段工作（1295/1300/1304/1309 nm）以最大限度地减少色散
　　- 用于补偿衰减的集成SOA（见图 3）
　　- 大功率发射器可最大限度地提高信噪比（SNR）
　　- NRZ调制可简化传输和接收并确保与现有硬件的兼容性

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　　图3 QSFP-100G-ZR4-S示意图
　　由于模块集成了SOA，QSFP-100G-ZR4-S体积比光模块加放大器模块的组合更小，成本更低，功耗更低，同时无需安装、调整和管理外部设备。更少的组件意味着更快、更容易的部署和维护。
　　表1 QSFP-100G-ZR4-S模块规格

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　　QSFP-100G-ZR4-S模块扩展了思科QSFP-100G产品组合，现在包含80km的链路。该产品系列包括QSFP28模块，传输距离覆盖100 m、500 m、2 km、10 km、25 km 和 40 km。现在，借助QSFP-100G-ZR4-S，客户可以在标准QSFP28模块规格中获得从100米到80 公里的全面覆盖（见图 3）。

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　　图4 随着QSFP-100G-ZR4-S的加入，网络运营商和集成商现在拥有一完整的0-80km的 100G模块
　　QSFP-100G-ZR4-S 的实际应用
　　QSFP-100G-ZR4-S在扩展范围应用中优势明显，例如跨城地区或农村。特别是对于功率、空间或成本受限的网络，它可以真正改变行业规则。
　　- 企业：QSFP-100G-ZR4-S 是一种有效的解决方案，可将企业连接到其他城域或远程节点，例如办公室到零售店、工厂、仓库或医疗设施（见图 5）。它还支持私有云和私人管理的故障转移/灾难恢复操作。在每种情况下，需求都是相同的，即在最远80km的范围内提供从一个边缘路由器到另一个边缘路由器的高速、可靠的连接。

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　　图5 QSFP-100G-ZR4-S企业应用
　　- ·连接到区域数据中心：随着企业将应用卸载到区域数据中心，高带宽连接变得非常重要。QSFP-100G-ZR4-S可以为数据中心链接设施提供80km内所需的速度、可靠性和易用性（见图6）
　　- 服务提供商：电信公司、有线电视公司和公用事业公司等服务提供商可以使用QSFP-100G-ZR4-S模块扩展距离连接中心机房或为客户提供 100G 服务（见图 7）。该解决方案提供高带宽，并避免为长达 80km的链路添置昂贵的中继器。

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　　图7 QSFP-100G-ZR4-S服务提供商应用
　　- 乡村宽带：全球多国发起支持高速农村网络的建设和运营计划。凭借80km的覆盖范围，QSFP-100G-ZR4-S模块可帮助电信公司在弥合数字鸿沟，将农村网络升级到 100G（见图 8）。

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　　图8 QSFP-100G-ZR4-S农村网络宽带应用
　　- 无限移动：特别是随着5G的发展，无线提供商需要100G链路来汇聚4G和5G流量。QSFP-100G-ZR4-S模块可用于连接汇聚路由器和核心路由器，其充足的传输距离可以服务于最远80km的远程分布式站点（见图 9）
　　图9 QSFP-100G-ZR4-S的移动网络应用
　　打破80km带宽瓶颈
　　QSFP-100G-ZR4-S可插拔模块不仅是容量的升级。它将成熟的100G QSFP28传输距离扩展至长达80km。使用QSFP-100G-ZR4-S，广大的网络运营商可以转变他们的容量和客户服务。企业、服务提供商和无线运营商，以及为农村网络提供服务的电信公司，可以使用这些模块在更远的距离上提供100G传输速度。它们可以最大限度地提高网络效率，为其他应用腾出光纤资源或完全释放它们。
　　QSFP-100G-ZR4-S模块具有集成的SOA，比标准模块和外部放大器的组合更小、更简单、更便宜且功耗更低。除此之外，还增强了易用性并提升了安装维护速度。这些模块完善了Cisco 100G QSFP28产品组合，包括100米、500米、2公里、10公里、25公里、40公里和现在的80公里，让网络运营商能够依据客户需求灵活地在提供不同传输距离的连接服务。

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[2023年] 100G QSFP ZR4 S光模块的优点和应用