文章目录[隐藏]
随着100G以太网的发展成为趋势，对100G光模块的需求在增加，如今100G光模块在网络建设成本中所占的比重很大。在100G 80km DCI领域涌现出三种解决方案，分别是100G相干、100G PAM4 DWDM和100G QSFP28 ZR4。
在上篇文章《100G DWDM光模块中的PAM4与相干技术》中，我们已经介绍过100G相干、100G PAM4 DWDM的优劣，本文为大家介绍100G QSFP28 ZR4光模块，并与前两项对比，探讨为什么QSFP28 ZR4是100G长距离DCI的最佳选择。
100G QSFP28 ZR4介绍
100G QSFP28 ZR4光模块用于数据中心的交换机，路由器，传输设备等之间连接，并且在单模光纤上传输距离高达80km。
100G QSFP28 ZR4光模块完全符合最新SFF-8665/8636中描述的QSFP28行业标准和相关MSA，并且可通过I2C接口使用数字诊断功能。它还符合IEEE 802.3 100GBASE-ZR4相关规范。此外，该模块支持标准的KR4 FEC（前向纠错）波特率，这将有助于接收侧检测并纠正误码并提高链路的整体质量。
100G QSFP28 ZR4结构
100G QSFP28 ZR4在发射端，四通道串行数据（NRZ）由CDR恢复并传递给四个激光驱动器，这些驱动器控制四个中心波长分别为1296nm、1300nm、1305nm和1309nm的激光器。光信号通过标准LC连接器多路复用到单模光纤。在接收端，通过SOA放大四个通道的光信号，然后通过集成的光解复用器对光信号进行解复用。每路光信号都由PIN检测器恢复，然后通过跨阻放大器和CDR传递到符合CAUI-4的输出驱动器，如图1所示：
图1：100G QSFP28 ZR4示意图
100G 80km DCI解决方案对比
城域网连接和DCI是指城市内连接的超大数据中心和大型网络交换机，它们需要以100G+数据速率进行许多高带宽连接，这要求光模块能简化操作，减少空间，降低成本和功耗。
100G相干
传统上，交换机供应商在其DCI设备中使用CFP/CFP2相干光模块。相干技术通常用于长距离的城域光传输，采用更先进的调制技术，例如QPSK，8QAM或16QAM，可将比特率提高一倍，三倍或四倍。但是，这种调制需要一种先进的技术，即在接收器侧进行相干检测和DSP以校正色散。尽管每比特成本仍然令人关注，但组件成本很高，光模块需要空间和足够的功率预算，仅在CFP和CFP2可插拔封装上可用。当然，也可以将相干模块插入IPoDWDM场景的交换机/路由器板中。但是，由于CFP/CFP2模块的功耗大，尺寸大，因此需要专用线卡。
100G PAM4 DWDM
100G QSFP28 PAM4 DWDM的最新发展提供了另一种选择。不过，当传输距离大于5km时，PAM4需要在光链路上使用放大和色散补偿系统，这导致端到端成本更高。DCI运营商需要部署在当前网络中可能不存在的Mux/Demux，EDFA和DCM。而且此解决方案与50GHz Mux/Demux不兼容。
图2：QSFP28 PAM4 DWDM解决方案
100G QSFP28 ZR4
QSFP28 ZR4克服了上述两种解决方案的缺点，100G ZR4 QSFP28经过成本优化，支持100G以太网，可实现长达80km的传输。QSFP28 ZR4采用QSFP28封装，尺寸小且功耗低，可在数据中心提供点对点解决方案，而无需部署旧版CFP/CFP2接口，并且能够在长达80km的点对点链路上运行，而无需进行光放大和色散补偿。这是真正的即插即用解决方案。如下图3所示：
图3：100G QSFP28 ZR4解决方案
表1：100G 80km DCI解决方案对比
总结
综上所述，在100G 80km DCI中，100G ZR4相比相干解决方案的成本及功耗优势显著，与100G PAM4 DWDM解决方案相比，无需部署多余的复杂的设备，实现点对点光传输，故100G QSFP28 ZR4而在长距离DCI应用中最受青睐。