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Standard-Transceiver für optische Datenübertragung wie CFP- und QSFP28-Transceiver-Module sind für die 100G-Übertragung in Rechenzentren sind sehr effizient. Problematisch ist jedoch dass sie nicht für den Transport von Daten über weite Entfernungen verwendet werden können, wie z.B. in Fällen, in denen der Verkehr zwischen mehreren Rechenzentren befördert werden muss, die geografisch verteilt und weit voneinander entfernt sind (z.B. über 60 Kilometer). Hier kommt die Bedeutung von 100G DWDM QSFP28 Transceivern ins Spiel.
Die DWDM-Technologie ist in der Branche nicht neu, da DWDM SFP-Transceiver für den Ausbau der 10G-Netzkapazität weit verbreitet sind. Hinsichtlich der Funktionalität ist 100G DWDM seinem Vorgänger sehr ähnlich. Typischerweise wird es natürlich in 100G-Netzen für die Übertragung über längere Strecken eingesetzt.
100G DWDM QSFP28: Eine größere Reichweite mit einer agileren Lösung
100G DWDM QSFP28 Transceiver arbeiten mit einer fortschrittlichen und auch der modernsten Modulationstechnik namens PAM4. Darüber hinaus hat es einen ähnlichen Formfaktor wie die QSFP-Transceiver-Module und kann direkt in Switches mit QSFP28-Ports verwendet werden - unter Nutzung der elektrischen Schnittstellen nach IEEE CAUI-4 4x 25G Standard. Einer der wesentlichen Vorteile von DWDM QSFP28 PAM4 ist der geringere Stromverbrauch, der dieses Modul zu einer praktischen Lösung für Rechenzentrums-Interconnect-Anwendungen macht.
Vorteile der PAM4-Methode
Vor PAM4 (Pulsamplitudenmodulation) wird das binäre NRZ-Modulationsformat für 100G Langstrecken- und 40G-Datenübertragungsnetze verwendet. PAM4 ist eine bessere Alternative, da es mit vier verschiedenen Ebenen für die Kodierung von zwei Datenbits ausgestattet ist. So kann mit diesem Modulationsformat die Bandbreite einer Verbindung verdoppelt werden. Heutzutage wird die Single-Wellenlängen-PAM4-Modulationstechnik eingesetzt, da sie als der effizienteste und kostengünstigste Wegbereiter für den 100G-Datentransport gilt.
Kunden, die gewillt sind, ein integriertes DWDM-Datennetz aufzubauen, können diese Transceiver direkt in ihren Switches einsetzen. Daher ist es eine kostengünstige und einfache Lösung. PAM4 erfordert jedoch eine Amplifikation und Sie können die Reichweite von 5 bis 6 Kilometern nicht überschreiten ohne eine Dispersionskompensation zu verwenden. Daher ist ein dedizierter DWDM-Multiplexer in Kombination mit Dispersionskompensation und einem Verstärkersystem erforderlich, um Rechenzentren über PAM4 zu verbinden.
Das Entstehen der steckbaren 100G DWDM QSFP28 Transceiver
In den letzten Jahren lag der Fokus weiterhin auf kohärenten optischen DWDM-Transceivern, einschließlich, aber nicht ausschließlich auf CFP und CFP2. Bereits 2016 brachte Inphi, ein führender Anbieter in der Kommunikationsbranche, die steckbaren 100G DWDM QSFP28 Transceiver auf den Markt.
Die Einführung der steckbaren DWDM QSFP28 Transceiver wurde schnell als echte Alternative zu kohärenten 100G DWDM Transceivern angenommen. Es löste eine große Veränderung aus, da eine beträchtliche Anzahl von Netzbetreibern mit der Umstellung auf 100G DWDM QSFP28 Transceiver begannen.
100G DWDM QSFP28 - eine ultimative Antwort für den erwarteten Rechenzentren Interconnection Boom
Das Wachstum von E-Commerce, Social Networking und Big Data erhöht die Nachfrage nach Bandbreite zwischen den Rechenzentren. Dieser Faktor motiviert die Betreiber von Rechenzentren, DWDM-Verbindungen mit niedriger Leistung, hoher Dichte und niedriger Latenz bereitzustellen, um ihre mehreren Rechenzentren zu verbinden. Tatsächlich ist die Zusammenschaltung von Rechenzentren (DCI) heute zu einer grundlegenden Herausforderung für Unternehmen geworden.
Weit entfernte Rechenzentren sind miteinander verbunden, um verschiedene wichtige Anforderungen zu erfüllen, wie z.B. Disaster Recovery, Cluster Computing, groß angelegte Datenübertragungen und auch die Errichtung von Metro-Rechenzentrumstopologien. Datenintensive Anwendungen wie Künstliche Intelligenz, serverloses Rechnen und maschinelles Lernen führen zu einem rasanten Wachstum beim Aufbau von Cloud-Netzwerken.
Laut AGC-Forschung wird der globale Markt für optische Rechenzentrumsverbindungen (DCI) im Jahr 2019 die Marke von 4,7 Milliarden US-Dollar erreichen. Es ist selbstverständlich, dass die QSFP28 Formfaktor-kompatiblen 100G DWDM-Module in Zukunft dazu genutzt werden, die 10G DWDM-Technologie zu ersetzen, die immer noch in einem signifikanten Teil der Sub 80 Kilometer langen Leitungen eingesetzt wird, aber den Datenhunger auf Dauer nicht stillen wird.
Große Rechenzentren vs. regionale Rechenzentren
Die Einschränkungen beim Bau massiver Rechenzentren zwingen Cloud Service Provider (CSPs), sich auf verteilte regionale Architekturen zu verlagern. Denn der Bau von Großrechenzentren ist nicht immer möglich auf Grund von:
- Leistungsbeschränkungen
- Gebäudebeschränkungen
- Rechtlichen Fragen
- Kostenbezogenen Fragen
Kurz gesagt, um die Agilität von Anwendungen zu gewährleisten und eine nahtlose Bereitstellung von Inhalten zu gewährleisten, die mit geografisch verteilten oder regionalen Rechenzentren verbunden sind mit einer praktischen und kostengünstigeren Lösung.
Fall I: unter 5 km Anwendungen 
Fall II: über 5 km Anwendungen (bis zu 80 km)
Implementierung des 100G DWDM QSFP28 Transceivers
Mit seiner Fähigkeit, bis zu 4Tbps Bandbreite über bis zu 80 Kilometer zwischen den Rechenzentren bereitzustellen, kann der 100G DWDM QSFP28 als perfekte Lösung angesehen werden.
Die Konstruktion eines 100G DWDM QSFP28 basierten Fernverbindungsaufbaus erfordert:
- Optischer Multiplexer/Demultiplexer
- Optischer Vorverstärker und Nachverstärker
- Dispersionskompensator (nur für über 5-Kilometer-Anwendungen)
In dieser Anordnung syndiziert der Optical Multiplexer (MUX) verschiedene Lichtwellenlängen zu einem einzigen Faserstrang, und Erbium-dotierte Faserverstärker oder auch EDFAs werden zur Verstärkung des Signals eingesetzt.
Für Anwendungen über 5 Kilometer ist ein Dispersionskompensator erforderlich (wie in Fall II dargestellt). In Szenarien, in denen die Entfernung weniger als 5 Kilometer beträgt, wird kein Dispersionskompensator benötigt.
Allgemeine Eigenschaften der verfügbaren steckbaren 100G DWDM QSFP28 Module
Die steckbaren 100G DWDM QSFP28 Module gelten weithin als eine praktikable Lösung für Metro Data Center Interconnect (DCI) mit der Möglichkeit der Übertragung über 80 Kilometer bei einer Geschwindigkeit von 100 Gigabit/s.
Diese Transceiver verfügen über eine IEEE CAUI-4 4x25G-Schnittstelle und sind mit Standard 100G QSFP28-Ports kompatibel. Was ihre optischen Fähigkeiten betrifft, können die steckbaren 100G QSFP28 Module zwei verschiedene Wellenlängen zu einer einzigen Duplexfaser kombinieren, wobei ihre mittlere Wellenlänge auf das 100GHz-Netz ausgerichtet ist.
Der DWDM QSFP28 ist in 40 verschiedenen Kanälen auf dem 100GHz ITU-T-basierten Netz erhältlich, um eine maximale Bandbreite von bis zu 4Tbps über ein einziges Faserpaar zu bieten. Folgende Eigenschaften haben 100G DWDM QSFP28 Module:
- Einfache Integration in bestehende optische Infrastrukturen
- PAM4-Modulationsformat möglich für kleinere QSFP28-Setups
- Hohe Kapazität und zuverlässige Bandbreite im gesamten Metro Glasfasernetz
- Skalierbare Lösung für 100Gbps bis 4Tbps
- Steckbares hot-swappable fähiges Modul
Die Faszination der steckbaren 100G DWDM QSFP28 Transceiver
Unternehmen und Rechenzentren können steckbare Transceiver und Transponder in verschiedenen Kombinationen entsprechend ihren spezifischen Anforderungen einsetzen. Die Erweiterung einer praktischen integrierten DWDM-Lösung auf 100G Leitungsgeschwindigkeiten kann die Komplexität steigern und die Kosten von Datacom-Netzwerken senken. Steckbare 100G-Transceiver ermöglichen es Unternehmen, die umfassenden Vorteile einer offenen, flexiblen Leitungsvernetzung zu nutzen. Darüber hinaus sind die auf dem Markt erhältlichen steckbaren 100G-Transceiver eine ideale Lösung für die Zukunft und praktisch erweiterbar bei verschiedenen bereits bestehenden Netzwerkkonfigurationen.
