Transceiver 400G: Tendências

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Here comes the 400G Considered as the next generation mainstream port technology. The 400G technology provides the ability to significantly improve the network bandwidth by using the installed set-up of interconnection helping operators and customer to cope with the massive growth of data traffic.

Introdução

Hoje, 100G é uma das tecnologias mais usadas no mercado de Telecom / Datacenter. Mas os aplicativos 5G, bem como a evolução de serviços como transmissões em 4K, Internet das Coisas (IoT) e computação nas nuvens faz  aumentar significativamente a demanda por bandas cada vez mais largs. E de fato, podemos ver uma taxa de crescimento anual de 26% do tráfego de rede. E o 400G é considerado como a próxima geração de tecnologia para transmissão. A tecnologia 400G oferece a capacidade de melhorar significativamente a largura de banda da rede usando a configuração instalada de interconexão, ajudando as operadoras e o cliente a lidar com o crescimento massivo do tráfego de dados.

Hoje, IEEE, ITU, OIF e MSA já lançaram padrões para 400G e estão trabalhando nos padrões do 800G para cobrir o crescimento futuro do tráfego de dados.

 

Skylane Optics e os 400G?

A Skylane Optics investigou as tendências futuras da tecnologia de transceptores 400G, e como os de 100G, os transceptores 400G foram desenvolvidos seguindo dois pontos principais: alta densidade e baixo consumo de energia. Estão chegando ao mercado três formatos principais: o CFP8, um pouco menor que o CFP2, o OSFP com gerenciamento térmico próprio e o QSFP-DD compatível com o QSFP28 atual.

Skylane Optics investigated on the coming trends for 400G transceivers technology and as for 100G application, the 400G transceivers have been developed following 2 main points being high density and low power consumption. 3 main formats are coming on the market, the CFP8, a bit smaller than CFP2, the OSFP having his own thermal management and the QSFP-DD being backward compatible with the current QSFP28.

A Skylane Optics vem com uma gama completa de transceptores para aplicações de 400G, a fim de cobrir todas as aplicações e demandas do mercado de telecomunicações e datacenter.

Os esquemas abaixo mostram os diferentes padrões com base nas distâncias:

The below schematics shows the different standards based on distances:

Nomenclatura padrão com base na distância

Mais opções estão chegando para cobrir todas as necessidades de datacenter e a Skylane Optics permanece atenta a cada nova tecnologia tendência.

 

Tecnologia 400G

Transceptores Single Mode

Transceptores que usam 8x 50G PAM4 como FR8: O “8” indica o uso de 8 comprimentos de onda com cada um operando em 50G PAM4. Os 8 comprimentos de onda são multiplexados em uma fibra através de uma interface LC duplex. Alguns transceptores como o 2x FR4 também usam 8 lasers, mas são divididos em 2 grupos com quatro comprimentos de onda. Esses 2 grupos são multiplexados cada um em uma fibra e o transceptor oferece uma interface 2x200G em conectores CS duplos.

Some transceiver as the 2x FR4 also uses 8 lasers but is divided into 2 groups with four wavelengths. These 2 groups are multiplexed each into a fiber and the transceiver offers a 2x200G interface on dual CS connectors.

Transceptores usando 4x100G PAM4: esse é o foco atual do mercado e usa 4 laser com 100G PAM4. Aqui, podemos agrupar os transceptores nos tipos “Fibras Multiplicas” e “Duas Fibras”. O elemento chave nesses transceptores é o DSP com sua função de “câmbio de velocidade”.

Por exemplo, nos transceptores DR4, o DSP converte os sinais do hospedeiro elétrico 8x50G PAM4 em faixas elétricas 4x100G em direção ao mecanismo óptico. Ao mesmo tempo, o DSP atua como um CDR. Em um DR4, o mecanismo óptico (lasers EML ou baseados em Silicon Photonics SIP) gera e termina as faixas ópticas. Cada faixa opera em 1310 e requer uma fibra. Em outras palavras, a interface do transceptor precisa ter 8 fibras.

For instance, in the DR4 transceivers the DSP converts the 8x50G PAM4 electrical host signals into 4x 100G electrical lanes towards the optical engine. At the same time the DSP acts as a CDR. In a DR4 the optical engine (EML lasers or Silicon Photonics SIP based) generates and terminates the optical lanes. Each lane operates at 1310 and requires one fiber. In other words, the transceiver interface needs to have 8 fibers.

No caso de FR4 e LR4, a função básica do DSP é a mesma que no DR4, mas agora 4 comprimentos de onda (grade CWDM4) estão sendo usados ​​em vez de 4x 1310 sinais e um multiplexador é adicionado para combinar esses sinais CWDM. Com isso, o número de fibras necessárias é reduzido para 2 (TX + RX). Os transceptores possuem interfaces LC duplex.

In the case of FR4 and LR4, The basic function of the DSP is the same as in the DR4, but now 4 wavelengths (CWDM4 grid) are being used instead of 4x 1310 signals and a multiplexer is added to combine these CWDM signals together. By this, the number of required fibers is reduced to 2 (TX + RX). The transceivers have duplex LC interfaces.

Transceptores Multimode Short Reach (SR).

A principal tendência vai para SR8 (IEEE802.3cm) e SR4.2 (MSA BD4.2).

No caso do SR8, o “8” implica que existem 8 canais ópticos em 8 fibras separadas. São necessárias 16 fibras (8 Tx e 8 Rx), pois cada canal óptico opera com 50G PAM4. O módulo SR8 usa um conector MPO-16 ou um conector MPO-12 de 2 linhas para conectar-se a 8 pares de fibras. As implementações mais comuns usam MPO-12 de 2 linhas.

In case of the SR8, the “8” implies there are 8 optical channels on 8 separate fibers. A total of 16 fibers (8 Tx and 8 Rx) are needed as each optical channel operates at 50G PAM4. The SR8 module uses either an MPO-16 connector or a 2 row MPO-12 connector to connect to 8 fiber pairs. The most common implementations use 2 row MPO-12.

Ao falar sobre o SR4.2, o “4” implica que existem 4 canais ópticos usando 4 fibras separadas e o “2” significa que cada canal usa 2 comprimentos de onda diferentes. São necessárias um total de 8 fibras, pois cada canal óptico opera com 2x50G PAM4. Os comprimentos de onda são bidirecionais e multiplexados. O módulo SR4.2 usa um conector MPO-12.

When talking about the SR4.2, the “4” implies there are 4 optical channels using 4 separate fibers and the “2” means that each channel uses 2 different wavelengths. A total of 8 fibers are needed as each optical channel operates at 2x50G PAM4. The wavelengths are bi-directional and multiplexed. The SR4.2 module uses an MPO-12 connector.

O grande interesse do SR4.2 é poder reutilizar os cabos existentes colocados nas instalações atuais.

Resumo do 400G Óptico

Descrição Interface Elétrica Comprimento de Onda () Faixa Óptica Connector Distância
SR8 8x50G 850 8x50G MPO-16 100m
SR4.2 8x50G 850/910 8x50G Bidi MPO-12 100m
DR4 8x50G 1310 4x100G MPO-12 500m
DR4+ 8x50G 1310 4x100G MPO-12 2km
2x FR4 8x50G 2x (1271/1291/1311/1331) 8x50G CS 2km
FR4 8x50G 1271/1291/1311/1331 4x100G LC 2km
FR8 8x50G 1275/1277.5/1282.5/1285/1295/1300/1305/1310 8x50G LC 2km
LR4 8x50G 1271/1291/1311/1331 4x100G LC 10km
LR8 8x50G

1275/1277.5/1282.5/1285/1295/1300/1305/1310

 8x50G LC 10km
ER4 8x50G 1295/1300/1305/1310 4x100G LC 40km
ER8 8x50G 1275/1277.5/1282.5/1285/1295/1300/1305/1310 8x50G LC 40km

Sources:

  • 400G and 100G PAM4 Transceiver Interfaces published by Dirk Lutz from Eoptolink
  • Arista 400G Architectures and Optics Overview

 

Cédric Doumont

Product Line Manager at Skylane Optics

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