100G PAM4 QSFP28 o CFP coherente: ¿hacia dónde ir?

La creciente demanda de una mayor velocidad de transferencia de datos en centros de datos, servicios en la nube y tráfico de datos móviles ha forzado flujos de acceso de 2,5 a 100 Gb/s. Aún así, aumenta la demanda de sistemas de fibra óptica capaces de manejar más allá de 100 Gb/s sin parar. En el escenario actual se están utilizando transceptores ópticos QSFP28 como LR4, ER4, CWDM4, SR4 y PSM4, etc. para una distancia de transmisión de 25 km como máximo. Para decenas de metros, disponemos de DAC, 100G AOC y cables breakout. Por su parte, SR10, ER4 y LR4 son algunos módulos CFP/CFP2 de 100G que admiten transmisiones a distancias de entre 150 m y 40 km.

Dinámica cambiante en el sector de las telecomunicaciones

En los últimos años, hemos visto a importantes actores del sector de las telecomunicaciones en busca de mejores tecnologías DWDM 100G, hardware superior y protocolos flexibles para sus servicios de alta capacidad y larga distancia. Los transceptores DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, multiplexación por división de longitud de onda densa) 100G coherentes se adaptan enormemente a las aplicaciones de larga distancia 100G y, a continuación, se desarrollan tecnologías más sofisticadas, como PAM4, para gestionar las limitaciones relacionadas con la longitud y el ancho de banda de las redes metro 100G. En este artículo, vamos a tratar los problemas de los transceptores 100G PAM4 y DWDM coherentes.

Dato rápido:
Según un estudio de Infonetics, a finales de 2019 100G representará más del 50% del centro de datos y hasta el 95% de la capacidad de transmisión de los transceptores ópticos de telecomunicaciones.

Transceptores DWDM 100G: visión general

En los últimos años, la implementación de las tecnologías DWDM 100G sigue centrándose en el transceptor óptico DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) coherente: CFP y CFP2. En 2016, Inphi se adelantó con los transceptores DWDM enchufables PAM4 QSFP28. Estos transceptores 100G pueden soportar hasta 80 km de interconexión de centros de datos o DCI. Al ser una alternativa para el transceptor coherente DWDM de 100G, el transceptor DWDM PAM4 QSFP28 tuvo una acogida bastante abrumadora. Tras el lanzamiento comercial de este nuevo producto surgió un nuevo debate. Conocer las características y capacidades de estos dos tipos de transceptores 100G puede ayudarle a elegir el más adecuado.

100G Coherente CFP/CFP2 vs. PAM4 QSFP28

Existen algunas diferencias significativas entre los transceptores CFP/CFP2 coherentes y los transceptores QSFP28 PAM4. Sin embargo, cuando se trata de aplicaciones 100G, también tienen algunas similitudes. En los siguientes pasajes encontrará información detallada sobre estos módulos ópticos.

Coherent CFP - Compañero de 100G probado en el tiempo

• CFP-DCO
• CFP-DCO viene con un chip de procesamiento digital de señales (DSP) integrado. Por tanto, no necesitan DCM (módulos de compensación de dispersión) independientes. Esto es lo que los hace diferentes y, en algunos casos, superiores a los QSFP28. Además, vienen con dispersión de compensación electrónica integrada. Aunque la DSP integrada añade coste en componentes y requiere más potencia, libera a los fabricantes de conmutadores de incorporar DSP a sus equipos. Los CFP coherentes ofrecen transmisión de datos a más de 1.000 km de distancia entre emplazamientos.
• CFP2-ACO
• En cuanto a la anchura, el CPF2-ACO es la mitad del CFP. Los transceptores DWDM coherentes de tipo CFP2 disponibles son analógicos y necesitan un DSP (procesador de señal digital) dedicado en la placa anfitriona. Sin un DSP independiente, no es posible obtener una recompensa completa de los elementos coherentes. Por tanto, el CPF2-ACO es más adecuado para los proveedores de conmutadores que ya tienen instalado un DSP de este tipo. Como es lógico, añade un consumo de energía y un coste adicionales en la placa principal.
• CFP2-DCO
• En diciembre de 2017, Acacia Communications anunció el lanzamiento comercial de su CFP2-DCO. Este módulo óptico coherente digital admite operaciones de 100 Gbps y 200 Gbps. El CFP2-DCO viene con un ASIC DSP integrado y es más caro que su predecesor CPF2 ACO. Sin embargo, el coste total de la tarjeta de línea con CFP2-ACO frente a CFP2-DCO podría reducirse considerablemente. Sin duda, CFP2-DCO puede dar respuesta a una amplia gama de aplicaciones en un factor de forma compacto, ya que ofrece un alto rendimiento con un bajo consumo de energía.

QSFP28 PAM4: habilitador rentable de 100G

El formato de modulación binaria NRZ se utilizaba en redes de transmisión de larga distancia de 40 y 100 G antes de la disponibilidad comercial de PAM4. Para codificar dos bits de datos, PAM4 dispone de cuatro niveles distintos, lo que duplica el ancho de banda de una conexión. Hoy en día, la estructura de modulación PAM4 de una sola longitud de onda se considera la más eficaz y rentable para lograr 100G y más. El transceptor DWDM 100G con señalización PAM4 disponible tiene un factor de forma QSFP28. Por tanto, los clientes que deseen construir una red DWDM integrada pueden utilizar directamente este transceptor en el conmutador. En este sentido, se trata de una solución rentable y sencilla. Sin embargo, también hay algunos requisitos previos: Requiere amplificación para salir de los bloques y también se necesita compensación de dispersión en redes > 5-6km. Por tanto, es necesario un multiplexor DWDM adicional con compensación de dispersión y sistema de amplificación para la interconexión DCI o de centros de datos. Además, la adición de un módulo QSFP28 PAM4 a una red DWDM ya operativa sólo es posible si la red anfitriona cuenta con el sistema de amplificación y los módulos de compensación de dispersión adecuados; si la red anfitriona no dispone de un DCM y un sistema de amplificación compatibles, será necesario realizar cambios antes de poder añadir un QSFP28 PAM4 al sistema.

Los transceptores enchufables de 100 G tienen una clara ventaja.

Los centros de datos pueden utilizar transpondedores y receptores enchufables en cualquier combinación según sus necesidades específicas. La popular tecnología DWDM se está extendiendo a velocidades de línea de 200G, ayudando a mantener la complejidad y el factor coste fuera de las redes Datacom. En comparación con los servicios sub-10G, en los que las redes multicanal C/DWDM se habilitaban mediante multiplexores pasivos, DWDM será el multiplexor de los sistemas 100G. Otra ventaja de disponer de transceptores enchufables 100G es que permiten a las empresas aprovechar todas las ventajas de las redes de línea abierta flexibles. La siguiente tabla muestra una breve comparación de las distintas opciones de red disponibles en términos de distancia:

Conclusión: ¿100G PAM4 QSFP28 o CFP coherente?

No existe ninguna regla general que deba seguirse. Al desplegar una red de larga distancia DWDM 100G basada en transceptores DWDM, hay que tener en cuenta el equipo disponible, la configuración existente y la distancia de transmisión requerida antes de proceder con una clase concreta de módulos enchufables.