Оптические трансиверы 100G для сетей дальней связи: LR4 или ER4?

Когда канал Ethernet 100G должен выйти за пределы центра обработки данных или здания кампуса, расстояние передачи становится одним из первых факторов, которые следует учитывать. Двумя распространенными вариантами подключения 100G на большие расстояния являются 100GBASE-LR4 и 100GBASE-ER4.

Обе технологии предназначены для одномодового оптоволокна и могут передавать трафик со скоростью 100 Гбит/с по дуплексной оптоволоконной паре. Однако они предназначены для разных расстояний связи и требований к оптической мощности.

В большинстве случаев решение начинается с простого вопроса: как далеко на самом деле должен простираться канал 100G?

Для линий длиной до 10 км обычно достаточно LR4

100GBASE-LR4предназначен для передачи 100 Gigabit Ethernet по одномодовому оптоволокну на расстояние до 10 км.

Вместо использования нескольких параллельных волокон LR4 передает четыре оптические длины волн по одной паре дуплексных одномодовых волокон. На каждой длине волны имеется одна полоса пропускания 25 Гбит/с, а четыре полосы мультиплексируются внутри приемопередатчика, обеспечивая совокупное соединение со скоростью 100 Гбит/с.

Типичные характеристики 100GBASE-LR4 включают:

• Передача до 10 км
• Одномодовое волокно G.652
• Дуплексный интерфейс LC в распространенных реализациях
• Четыре оптические линии LAN-WDM в диапазоне 1310 нм
• Совокупная передача Ethernet 100 Гбит/с

Cisco, например, определяет четыре длины волны около 1295, 1300, 1304 и 1309 нм для своего модуля QSFP-100G-LR4-S с передачей на расстояние до 10 км по одномодовому оптоволокну G.652.

100GBASE-LR4 поддерживает радиус действия 10 км без необходимости FEC на стороне хоста. Это важное различие при сравнении LR4 с некоторыми реализациями ER4-Lite с большей дальностью действия, где может потребоваться FEC для достижения максимального заданного расстояния.

Для сетей, которые остаются в радиусе 10 км, LR4 обычно используется для магистральной сети кампуса, соединения центров обработки данных и каналов корпоративной сети.

Что делать, если линия связи должна выйти за пределы 10 км?

Если требуемое расстояние превышает диапазон LR4, простого выбора модуля с более высокой мощностью передачи недостаточно. Полная оптическая линия должна выдерживать дополнительное затухание в оптоволокне и потери соединения.

Вот тут-то и становится актуальной оптика класса ER4.

100Г ЭР4решения предназначены для более длинных одномодовых оптоволоконных линий и обычно обеспечивают больший бюджет оптической мощности, чем LR4. Реализации ER4 с четырьмя длинами волн используют мультиплексирование с разделением по длине волны для передачи сигнала 100G по паре дуплексных волокон.

Однако ER4 и ER4-Lite не следует автоматически считать взаимозаменяемыми.

Точный охват зависит от реализации. Например, Cisco QSFP-100G-ER4L-S — это модуль ER4-Lite, который поддерживает расстояние до 40 км при включенном FEC хоста, тогда как его указанная дальность действия ограничена 30 км без FEC. Он также обеспечивает обратную совместимость с более ранним CPAK ER4-Lite от Cisco, который поддерживает расстояние до 25 км.

Вот почему всегда следует проверять точную спецификацию трансивера, требования FEC и возможности хост-платформы, а не выбирать модуль, основываясь только на названии ER4 или ER4-Lite.

Одного расстояния недостаточно

Распространенной ошибкой является выбор трансивера только путем сравнения длины волокна с максимальным расстоянием, указанным в таблице данных.

Линия длиной 9 км не означает автоматически, что каждая установка LR4 будет работать, а линия длиной 35 км не должна работать с каждым продуктом класса ER4.

Необходимо учитывать полный оптический путь.

Каждый разъем, соединение и патч-панель вносят оптические потери. Само волокно также способствует затуханию на расстоянии. Общая потеря связи должна оставаться в пределахбюджет оптической мощностиподдерживается трансиверами.

На практике при расчете ссылки следует учитывать:

Затухание в волокне + потери в соединителе + потери при сращивании + потери в патч-панели + инженерный запас

Это становится все более важным на более длинных каналах, где оптический путь может проходить через несколько распределительных рамок, точек сращивания или существующую оптоволоконную инфраструктуру.

Будьте осторожны с питанием приемника на коротких ссылках

Оптика дальнего действия имеет характеристики передатчика и приемника, отличные от модулей с более коротким радиусом действия.

Это означает, что использование модуля класса ER4 на очень коротком оптоволоконном канале не обязательно лучше просто потому, что модуль поддерживает большее максимальное расстояние.

В зависимости от характеристик конкретного модуля, возможно, потребуется проверить полученную оптическую мощность по короткому каналу связи на соответствие пределу перегрузки приемника. В некоторых оптических системах дальнего радиуса действия может потребоваться оптический аттенюатор для поддержания принимаемой мощности в приемлемом диапазоне.

По этой причине при проектировании линии связи следует проверять как минимальную чувствительность приемника, так и максимальную входную мощность приемника.

Поэтому выбор модуля с большей досягаемостью «на всякий случай» может увеличить стоимость и привести к ненужным соображениям относительно оптической мощности.

LR4 или ER4: как выбрать?

Для нового канала 100G начните с фактического оптоволоконного маршрута, а не с имени трансивера.

Если расстояние соединения находится в пределах 10 км и рассчитанные оптические потери соответствуют бюджету мощности LR4, обычно более простым вариантом является 100GBASE-LR4.

Для линий протяженностью более 10 км может потребоваться решение ER4 или ER4-Lite. В этом случае проверьте точное поддерживаемое расстояние, характеристики оптической мощности, требования FEC и совместимость хост-платформы выбранного трансивера.

Практический процесс выбора выглядит следующим образом:

До 10 км → Сначала проверьте LR4

За пределами 10 км → Оцените характеристики ER4 или ER4-Lite.

Более длинные каналы или каналы с большими потерями → Рассчитайте полный бюджет оптической мощности перед развертыванием.

Физическая волоконно-оптическая инфраструктура также должна быть подтверждена. И LR4, и распространенные реализации четырехволнового ER4 используют одномодовое волокно, но состояние разъема, качество волокна и промежуточные точки подключения могут повлиять на производительность конечного канала.

Выбор подходящей оптики дальнего радиуса действия 100G

LR4 и ER4 удовлетворяют одним и тем же основным требованиям — 100G Ethernet по дуплексному одномодовому оптоволокну, — но они разработаны для разных требований к дальности действия.

Для каналов в радиусе 10 км 100GBASE-LR4 представляет собой широко используемое решение, не требующее FEC на стороне хоста. Когда сеть выходит за пределы этого диапазона, оптика класса ER4 обеспечивает дополнительную дальность действия, но бюджет оптической мощности, требования FEC и точная спецификация трансивера становятся все более важными.

Поэтому лучший выбор — это не просто модуль с самым длинным заявленным расстоянием. Это трансивер, оптические характеристики которого соответствуют реальному оптоволоконному маршруту, потерям в канале и сетевому оборудованию.