100G QSFP ZR4 S光模塊的優(yōu)點和應用

  擴展你的100G傳輸?shù)?0公里

  隨著全球數(shù)字化轉型進入高速檔，服務提供商和網(wǎng)絡運營商需要轉變他們的產品以跟上市場步伐。企業(yè)、消費者和政府現(xiàn)在期望將高速連接覆蓋到任何區(qū)域，包括農村地區(qū)。隨著數(shù)據(jù)密集應用的持續(xù)增長，帶寬需求成倍增加，是時候將現(xiàn)有的10G擴展網(wǎng)絡轉換為100G網(wǎng)絡了。

  再實際行動上，許多運營商依賴于成熟的100G技術，然而光信號的損耗將覆蓋范圍限制在最大40公里左右?，F(xiàn)在，新型QSFP-100G-ZR4-S可以在最遠80公里*范圍內提供經濟高效的100G連接，為更遙遠地區(qū)提供連接服務。（見圖1）

圖1 思科QSFP-100G-ZR4-S可插拔光模塊（實際傳輸距離依賴于運行的光纖和連接器插損）

  將QSFP 100G擴大到80公里

  市場上已經有多種100G QSFP28光模塊支持從100m到40 km不同距離的傳輸。在大于40km的距離上，色散和光信號衰減將會增加，這回降低光信噪比 (SNR) 并增加誤碼率。

  因此，在大于40km的距離上使用QSFP28實現(xiàn)100G傳輸在傳統(tǒng)上表示著要增加色散補償/光放，使用基于相干光學的光傳輸系統(tǒng)，或者在中繼器位置之間部署更多40km QSFP 100G模塊和設備。這些方法都會增加成本、復雜性和功耗。

  希望將80km 10G鏈路升級到100G的客戶可采取的替代方案包括使用基于400G 相干技術的CFP2-DCO模塊或QSFP-DD ZR。兩個模塊均專為傳輸應用而設計，這些應用支持更長的距離并提供比80km 100G應用所需速度更高的速度，當然功耗也會更高。它們還需要CFP2或QSFP-DD端口，這些端口在現(xiàn)有設備上或不可使用。

  鑒于這類問題，對于擁有擴展傳輸范圍應用的服務提供商和網(wǎng)絡運營商來說，企業(yè)連接到區(qū)域數(shù)據(jù)中心、服務提供商連接到區(qū)域外設施，或者電信公司/MSO將寬帶部署到農村區(qū)域，例如大于40km的100G傳輸在傳統(tǒng)的經濟效益上是無法行通的。因此，這些公司通常會繼續(xù)投資10G網(wǎng)絡。

  盡管10G鏈路沒有100G鏈路那般的限制，但它們也只能提供十分之一的傳送容量。與此同時，每年都有更多互聯(lián)網(wǎng)用戶使用更多聯(lián)網(wǎng)設備運行更多數(shù)據(jù)密集型的應用。增加更多10G波長或投資更多光纖會導致成本高昂且不易擴展。這些組織需要實用的100G解決方案，讓他們的傳輸距離超過40 km?，F(xiàn)在，隨著QSFP-100G-ZR4-S模塊的發(fā)布，它們可以簡單且經濟高效地部署長達80km距離的傳輸網(wǎng)絡。

  QSFP-100G-ZR4-S光模塊提供無需中繼器的80km 100G連接，這得益于集成了半導體光放大器(SOA)。該技術使運營商和服務提供商能夠改造他們的網(wǎng)絡（見圖 2）。 與現(xiàn)有的單個或多個10G鏈路相比，它們將帶寬提升至10倍。他們可以釋放光纖用于其他應用或完全釋放而不是運行或租賃新光纖來滿足增長的需求。升級使他們能夠為更遠距離提供100G容量，同時降低每比特成本。

圖2 QSFP-100G-ZR4-S將幫助網(wǎng)絡運營商轉變他們?yōu)榭蛻籼峁┑姆?

  QSFP-100G-ZR4-S光模塊內部

  QSFP-100G-ZR4-S響應客戶對80km傳輸距離的實用100G模塊的需求而開發(fā)的。其各項技術均已成熟；而面臨的挑戰(zhàn)是需要找到一種方法將它們組合成一個能夠在QSFP28 功率范圍內工作的小型器件。這需要結合多項關鍵技術來實現(xiàn)。

  · 4個25G光電通道（QSFP28標配，全球百萬端口部署的成熟技術）

  · O波段工作（1295/1300/1304 /1309 nm）以最大限度地減少色散

  · 用于補償衰減的集成SOA（見圖 3）

  · 大功率發(fā)射器可最大限度地提高信噪比(SNR)

  · NRZ調制可簡化傳輸和接收并確保與現(xiàn)有硬件的兼容性

圖3  QSFP-100G-ZR4-S示意圖

  由于模塊集成了SOA，QSFP-100G-ZR4-S體積比光模塊加放大器模塊的組合更小，成本更低，功耗更低，同時無需安裝、調整和管理外部設備。更少的組件意味著更快、更容易的部署和維護。

表1 QSFP-100G-ZR4-S模塊規(guī)格

  QSFP-100G-ZR4-S模塊擴展了思科QSFP-100G產品組合，現(xiàn)在包含80km的鏈路。該產品系列包括QSFP28模塊，傳輸距離覆蓋100 m、500 m、2 km、10 km、25 km 和 40 km。 現(xiàn)在，借助QSFP-100G-ZR4-S，客戶可以在標準QSFP28模塊規(guī)格中獲得從100米到80 公里的全面覆蓋（見圖 3）。

圖4 隨著QSFP-100G-ZR4-S的加入，網(wǎng)絡運營商和集成商現(xiàn)在擁有一完整的0-80km的 100G模塊

  QSFP-100G-ZR4-S 的實際應用

  QSFP-100G-ZR4-S在擴展范圍應用中優(yōu)勢明顯，例如跨城地區(qū)或農村。特別是對于功率、空間或成本受限的網(wǎng)絡，它可以真正改變行業(yè)規(guī)則。

  · 企業(yè)：QSFP-100G-ZR4-S 是一種有效的解決方案，可將企業(yè)連接到其他城域或遠程節(jié)點，例如辦公室到零售店、工廠、倉庫或醫(yī)療設施（見圖 5）。 它還支持私有云和私人管理的故障轉移/災難恢復操作。在每種情況下，需求都是相同的，即在最遠80km的范圍內提供從一個邊緣路由器到另一個邊緣路由器的高速、可靠的連接。

圖5 QSFP-100G-ZR4-S企業(yè)應用

  ·· 連接到區(qū)域數(shù)據(jù)中心：隨著企業(yè)將應用卸載到區(qū)域數(shù)據(jù)中心，高帶寬連接變得非常重要。 QSFP-100G-ZR4-S可以為數(shù)據(jù)中心鏈接設施提供80km內所需的速度、可靠性和易用性（見圖6）

  · 服務提供商：電信公司、有線電視公司和公用事業(yè)公司等服務提供商可以使用QSFP-100G-ZR4-S模塊擴展距離連接中心機房或為客戶提供 100G 服務（見圖 7）。該解決方案提供高帶寬，并避免為長達 80km的鏈路添置昂貴的中繼器。

圖7 QSFP-100G-ZR4-S服務提供商應用

  · 鄉(xiāng)村寬帶：全球多國發(fā)起支持高速農村網(wǎng)絡的建設和運營計劃。憑借80km的覆蓋范圍，QSFP-100G-ZR4-S模塊可幫助電信公司在彌合數(shù)字鴻溝，將農村網(wǎng)絡升級到 100G（見圖 8）。

圖8  QSFP-100G-ZR4-S農村網(wǎng)絡寬帶應用

  · 無限移動：特別是隨著5G的發(fā)展，無線提供商需要100G鏈路來匯聚4G和5G流量。 QSFP-100G-ZR4-S模塊可用于連接匯聚路由器和核心路由器，其充足的傳輸距離可以服務于最遠80km的遠程分布式站點（見圖 9）

圖9  QSFP-100G-ZR4-S的移動網(wǎng)絡應用

  打破80km帶寬瓶頸

  QSFP-100G-ZR4-S可插拔模塊不僅是容量的升級。它將成熟的100G QSFP28傳輸距離擴展至長達80km。使用QSFP-100G-ZR4-S，廣大的網(wǎng)絡運營商可以轉變他們的容量和客戶服務。企業(yè)、服務提供商和無線運營商，以及為農村網(wǎng)絡提供服務的電信公司，可以使用這些模塊在更遠的距離上提供100G傳輸速度。它們可以最大限度地提高網(wǎng)絡效率，為其他應用騰出光纖資源或完全釋放它們。

  QSFP-100G-ZR4-S模塊具有集成的SOA，比標準模塊和外部放大器的組合更小、更簡單、更便宜且功耗更低。除此之外，還增強了易用性并提升了安裝維護速度。這些模塊完善了Cisco 100G QSFP28產品組合，包括100米、500米、2公里、10公里、25公里、40公里和現(xiàn)在的80公里，讓網(wǎng)絡運營商能夠依據(jù)客戶需求靈活地在提供不同傳輸距離的連接服務。

  Benefits and Use Cases of QSFP-100G-ZR4-S White Paper

  https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/interfaces-modules/transceiver-modules/use-cases-qsfp-100g-zr4-wp.html