QSFP28 ZR4，100G長距離DCI的最佳選擇
隨著100G以太網的發展成為趨勢，對100G光模塊的需求在增加，如今100G光模塊在網絡建設成本中所占的比重很大。在100G 80km DCI領域涌現出三種解決方案，分別是100G相干、100G PAM4 DWDM和100G QSFP28 ZR4。
在上篇文章100G DWDM光模塊中的PAM4與相干技術中，我們已經介紹過100G相干、100G PAM4 DWDM的優劣，本文為大家介紹100G QSFP28 ZR4光模塊，并與前兩項對比，探討為什么QSFP28 ZR4是100G長距離DCI的最佳選擇。
100G QSFP28 ZR4介紹
100G QSFP28 ZR4光模塊用于數據中心的交換機，路由器，傳輸設備等之間連接，并且在單模光纖上傳輸距離高達80km。
100G QSFP28 ZR4光模塊完全符合最新SFF-8665/8636中描述的QSFP28行業標準和相關MSA，并且可通過I2C接口使用數字診斷功能。它還符合IEEE 802.3 100Gbase-ZR4相關規范。此外，該模塊支持標準的KR4 FEC（前向糾錯）波特率，這將有助于接收側檢測并糾正誤碼并提高鏈路的整體質量。
100G QSFP28 ZR4結構
100G QSFP28 ZR4在發射端，四通道串行數據（NRZ）由CDR恢復并傳遞給四個激光驅動器，這些驅動器控制四個中心波長分別為1296nm、1300nm、1305nm和1309nm的激光器。光信號通過標準LC連接器多路復用到單模光纖。在接收端，通過SOA放大四個通道的光信號，然后通過集成的光解復用器對光信號進行解復用。每路光信號都由PIN檢測器恢復，然后通過跨阻放大器和CDR傳遞到符合CAUI-4的輸出驅動器，如圖1所示：
圖1：QSFP28 ZR4示意圖
100G 80km DCI解決方案對比
城域網連接和DCI是指城市內連接的超大數據中心和大型網絡交換機，它們需要以100G+數據速率進行許多高帶寬連接。這要求光模塊能簡化操作，減少空間，降低成本和功耗。
100G相干
傳統上，交換機供應商在其DCI設備中使用CFP/CFP2相干光模塊。相干技術通常用于長距離的城域光傳輸，采用更先進的調制技術，例如QPSK，8QAM或16QAM，可將比特率提高一倍，三倍或四倍。但是，這種調制需要一種先進的技術，即在接收器側進行相干檢測和DSP以校正色散。盡管每比特成本仍然令人關注，但組件成本很高，光模塊需要空間和足夠的功率預算，僅在CFP和CFP2可插拔封裝上可用。當然，也可以將相干模塊插入IPoDWDM場景的交換機/路由器板中。但是，由于CFP/CFP2模塊的功耗大，尺寸大，因此需要專用線卡。
100G PAM4 DWDM
100G QSFP28 PAM4 DWDM的最新發展提供了另一種選擇。不過，當傳輸距離大于5km時，PAM4需要在光鏈路上使用放大和色散補償系統，這導致端到端成本更高。DCI運營商需要部署在當前網絡中可能不存在的Mux/Demux，EDFA和DCM。而且此解決方案與50GHz Mux/Demux不兼容。
圖2：QSFP28 PAM4 DWDM收發器解決方案
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4克服了上述兩種解決方案的缺點，100G ZR4 QSFP28經過成本優化，支持100G以太網，可實現長達80km的傳輸。QSFP28 ZR4采用QSFP28封裝，尺寸小且功耗低，可在數據中心提供點對點解決方案，而無需部署舊版CFP/CFP2接口，并且能夠在長達80km的點對點鏈路上運行，而無需進行光放大和色散補償。這是真正的即插即用解決方案。如下圖3所示：
圖3：QSFP28 ZR4解決方案
表1：100G 80km DCI解決方案對比
總結
綜上所述，在100G 80km DCI中，100G QSFP28 ZR4相比相干解決方案的成本及功耗優勢顯著，與100G PAM4 DWDM解決方案相比，無需部署多余的復雜的設備，實現點對點光傳輸，故100G QSFP28 ZR4在長距離DCI應用中最受青睞。
