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PSM4 & CWDM4 - die verheißungsvollste Lösung für 100G Ethernet!

Vorwort

In Rechenzentren gilt der 100G QSFP Form Faktor als der gängigste für 100G Ethernet. Verschiedenste 100G Interfaces wurden entwickelt um eine ganze Reihe an Anwendungen abzudecken. Die wachsende Popularität von 100G Ethernet zwingt User ihre bestehende 10G Infrastruktur aufzurüsten. In diesem Artikel wollen wir auf zwei spezifische QSFP28 Transceiver näher eingehen, der CWDM4 und der PSM4 und ihre Unterschiede.


100G: aktuelles Markt Szenario

Derzeit sind einige 100G Transceiver auf dem Markt erhältlich inklusive CXP, CFP, CFP2, CFP4 und QSFP28. Allerdings ist der QSFP28 der bekannteste unter ihnen, da er sehr klein ist und eine geringe Leistungsaufnahme hat. SR4, LR4, SR10 und ER4 sind die von der IEEE definierten Transceiver heutzutage. Nicht von der IEEE definierte Schnittstellen dagegen sind 100G CWDM und 100G PSM. Der Markt schätzt diese beiden Schnittstellen allerdings als wettbewerbsfähige Alternativen für 100G Ethernet ein. Ein schneller Vergleich der 100G Transceiver kann der untenstehenden Tabelle entnommen werden.



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Warum brauchen wir 100G QSFP28 PSM4 und CWDM4?

Wie wir wissen, sind 100G SR4 und 100G LR4 heutzutage fundamentale Schnittstellen. Diese beiden sind auch von der IEEE definiert. Allerdings sind ihre Reichweiten für den typischen Gebrauch in Rechenzentren entweder zu lang oder zu kurz. Außerdem kostet der 100GBASE-LR4 mehr in der Anschaffung. Für Betreiber von Rechenzentren sind QSFP28 Transceiver mit 500 Meter bis 2 Kilometer Reichweite die bessere Wahl. Hier kommt die MSA (Multi-Source Agreement) Strategie ins Spiel. 100G QSFP28 Module mit CWDM4 und PSM4 Protokoll sind zwei großartige Erzeugnisse des MSA. Ihr Einsatz kostet weitaus weniger als der von 100GBASE-LR4 Modulen und beide bieten Reichweiten jenseits der von 100GBASE-SR4 QSFP28 Modulen.



Einführung in CWDM4 Transceiver

Der CWDM4 Transceiver bietet 100G Verbindungen bei Reichweiten bis zu 2 Kilometern. CWDM4 ist für LC Duplex Steckverbinder entwickelt und nutzt 4 x 25 Gb/s für insgesamt 100Gb/s. In diesem Transceiver werden auf der Senderseite 4 Kanäle mit 1271, 1291, 1311 und 1331 Nanometer gesteuert während auf der Empfängerseite 4 weitere Kanäle die optischen Datenströme bedienen. Ein integrierter Demultiplexer trennt die empfangenen Datenströme auf. Wir benötigen so lediglich eine SMF (Singlemode Faser) um zwei 100G CWDM4 Transceiver zu verbinden, da der integrierte optische Multiplexer und Demultiplexer die Aufteilung auf mehrere Kanäle übernimmt.



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Vorteile:

  • Geringe Stromaufnahme
  • Unterstützt DDM (Digital Diagnostic Monitoring)
  • Hohe Kompatibilität



Einführung in PSM4 Transceiver

PSM4 ist eigens für Rechenzentren entwickelt worden, deren Infrastruktur auf parallelen Singlemode Verbindungen aufbaut. 100G QSFP28 PSM4 ist eine kosteneffiziente Lösung für optimale Verbindungen innerhalb von Rechenzentren bei Entfernungen bis zu 500m. In diesem Singlemode Transceiver wird eine Wellenlänge von 1310nm für die Übertragung verwendet. Der PSM4 sendet und empfängt über parallele Singlemode Bändchenfasern. Für die Anschlüsse werden Standard MTP/MPO Steckverbinder benötigt. Dieser Transceiver unterscheidet sich insofern von dem CWDM4, als dass er 8 x parallele Singlemode Fasern (4 zum Senden und 4 zum Empfangen) verwendet. Mit QSFP28 PSM4 100Gb/s sind Punkt zu Punkt Verbindungen nach der MSA Standardisierung (Multi Source Agreement) erlaubt. PSM4 funktioniert über 4 identische Kanäle pro Richtung. Jeder Kanal bietet je 25G optische Übertragungsgeschwindigkeit.



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Vorteile:

  • Kosteneffizient
  • Einfacher einsetzbar ohne optischen Multiplexer
  • Ein einfacher, ungekühlter DFB Laser wird als Quelle benötigte

Gemeinsamkeiten zwischen CWDM4 & PSM4

Medium: Beide, QSFP28 PSM4 und QSFP28 CWDM4, verwenden Singlemode Fasern
Anzahl Kanäle: Beide, QSFP28 PSM4 und QSFP28 CWDM4, verwenden 4 Kanäle (bei 4 x 25Gb/s) für insgesamt 100Gb/s
Wellenlänge: Bei beiden 1310nm

Unterschiede zwischen CWDM4 &PSM4

Faseranzahl: PSM4 nutzt 8 Singlemode Fasern während CWDM4 lediglich 2 Singlemode Fasern für die Übertragung benötigt
Reichweite: Bei der Übertragungsreichweite ist CWDM4 (2 Kilometer) PSM4 (500 Meter) überlegen
Steckverbinder: PSM4 benötigt MTP/MPO Stecker während CWDM4 mit LC Duplex Steckern arbeitet.
Kosten: QSFP28 PSM4 ist günstiger als QSFP28 CWDM4 (was die anfänglichen Installationskosten betrifft). Die untenstehende Tabelle zeigt einen Vergleich der Kosten zur Übertragungsreichweite.



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In der untenstehenden Tabelle ist eine Zusammenfassung zu Gemeinsamkeiten und Unterschieden bei CWDM4 und PSM4 Transceivern

Fazit:

Nach den oben genannten Fakten kommen wir zu dem Schluss:

  • In verschiedensten Bereichen sind PSM4 und CWDM4 weitaus besser als andere IEEE definierte Transceiver
  • Die Unterschiede zwischen QSFP28 PSM4 und QSFP28 CWDM4 liegen hauptsächlich in der Übertragungsreichweite, Stecker Typ, Faseranzahl und Kosten
  • PSM4 wird hauptsächlich für Übertragungen mittels Singlemode Fasern in Anwendungsfällen mit kurzen Reichweitenanforderungen verwendet
  • QSFP28 CWDM4 ist dahingegen besser geeignet, wenn größere Reichweiten benötigt werden