El QSFP28 100G DR1 es un módulo monomodo de gama media diseñado para la interconexión Ethernet de 100G dentro de un radio de 500 m de los centros de datos, utilizando tecnología de modulación PAM4 de 100G de longitud de onda única. A diferencia de los transceptores tradicionales 100G SR4 (multimodo, 100 m) y 100G LR4 (4 longitudes de onda, 10 km), que adoptan una arquitectura multicanal NRZ de 4 x 25G, el transceptor 100G DR1 agrega cuatro canales de 25G en un canal de 100G y logra la transmisión de 100G a través de dos fibras ópticas a una longitud de onda de 1310 nm, lo que simplifica enormemente el diseño de los transceptores ópticos. Las diferencias generales entre los tres se muestran en la Tabla 1: 100G SR4, LR4 y DR1.
| Parámetro | 100GSR4 | 100G LR4 | 100GDR1 |
| tecnología del núcleo | 4×25G NRZ + VCSEL | 4×25G NRZ + WDM | 1×100 g de PAM4 |
| Número de fibras ópticas | 8 núcleos (MPO-12) | 2 núcleos (LC dúplex) | 2 núcleos (LC dúplex) |
| Distancia de transmisión | 70-100 m (MMF) | 10 km (SMF) | 500 m (SMF) |
| consumo de energía | |||
| Escenarios de aplicación | Corta distancia dentro del centro de datos | Parque/zona urbana de larga distancia | Interconexión de 500 metros de un centro de datos |
En la tabla anterior, podemos ver que el transceptor 100G DR1 cubre el intervalo de 500 m entre SR4 (100 m) y LR4 (10 km), y es una solución monomodo rentable para la interconexión de salas de máquinas de centros de datos. Su consumo de energía típico es inferior a 4 W, y algunas optimizaciones products puede alcanzar menos de 3.5 W. En comparación con el esquema LR4 de 100 Ge (10 km), su consumo de energía es comparable, pero la distancia es menor.
Parámetros de especificación del núcleo QSFP28 100G DR1
| elemento de parámetro | Especificación | Notas adicionales |
| tipo en caja | QSFP28 | Conectable en caliente, comúnmente utilizado para dispositivos de red de 100G. |
| Velocidad de transmision | 106.25Gbps | Adopta el formato de modulación PAM4, 1 x 53.125 GBd PAM4, con una velocidad de datos efectiva de 100 Gbps. |
| interfaz eléctrica | CAUI-4 (4 x 25.78 Gbps NRZ) | Se utiliza para conectar un ASIC de conmutación. |
| Tipo de interfaz óptica | LC dúplex | |
| tipo fibra óptica | Fibra monomodo (SMF, G.652) | |
| Distancia de transmisión | diez metros. | La corrección de errores KP-FEC debe estar habilitada durante la implementación real. |
| longitud de onda de trabajo | 1310 nm (longitud de onda única) | Transmisión de un solo canal |
| tipo emisor | EML (Láser de Modulación por Electroabsorción) o Esquema Óptico de Silicio | La tecnología de fotónica de silicio se está convirtiendo en una opción popular para el bajo consumo de energía y la alta integración. |
| Tipo de receptor | PIN fotodiodo | |
| consumo de energía | Típico 3.5 W ~ 4 W | |
| Temperatura de Funcionamiento | Grado comercial de 0 ℃ a 70 ℃ | De calidad comercial, apto para entornos de centros de datos. |
| estándar de protocolo | IEEE 802.3cu 100GBASE-DR1, 100G Lambda MSA |
A continuación, proporcionaremos una explicación detallada de los parámetros más importantes del 100G DR1:
Clave 1: Longitud de onda única 100G PAM4
- Adopta la tecnología PAM4 (modulación de amplitud de pulso de 4 etapas), con una velocidad de símbolos de un solo canal de 53.125 GBd.
- En comparación con el esquema NRZ de 4 × 25G, el número de componentes ópticos se reduce en un 75%, lo que resulta en menores costos.
Clave 2: Requisitos FEC de 100G DR1
- La transmisión a 500 m requiere KP-FEC (Corrección de Errores Directa) para garantizar el rendimiento de la tasa de error de bits.
- La corrección de errores hacia adelante (FEC) puede corregir errores de bits en la transmisión y es una tecnología clave en el esquema de 100G de una sola longitud de onda.
Clave 3: Selección de ruta técnica
En el mercado existen principalmente dos tipos de soluciones ópticas EML/de silicio, y sus diferencias son, a grandes rasgos, las siguientes:
- Solución EMLLa tecnología tradicional es madura y ofrece un rendimiento estable, utilizando un láser EML refrigerado, que actualmente es la tecnología predominante.
- solución óptica de silicioEn los últimos años, se ha popularizado la integración de dispositivos ópticos con chips electrónicos, lo que reduce el consumo energético y facilita la producción en masa, con costes controlables. Resulta especialmente adecuada para centros de datos a gran escala, como los clústeres de IA/ML.
Arquitectura de tecnología 100G DR1
El núcleo del 100G DR1 es el chip DSP Gearbox dentro del módulo, que completa la conversión de velocidad entre la interfaz eléctrica y la interfaz óptica, en pocas palabras: 4 x 25G NRZ ↔ 1 x 100G PAM4
Transmisor (TX):
- Entrada de interfaz eléctrica: señal NRZ de 4 canales y 25.78 Gbps (CAUI-4)
- Procesamiento DSP: Convierte 4 canales de 25G NRZ en 1 canal de señal PAM4 de 53.125 GBd.
- Salida óptica: Controla un láser EML de 1310 nm y genera una señal óptica PAM4 de 100 G.
Receptor (RX):
- Entrada óptica: el detector PIN recibe una señal óptica PAM4 de 1310 nm.
- Procesamiento DSP: Recuperar y convertir la señal PAM4 en una señal NRZ de 4 canales y 25G.
- Salida de interfaz eléctrica: Salidas CAUI-4 al dispositivo host
Escenarios de aplicación QSFP28 100G DR1
1. Interconexión de 500 m dentro del centro de datos (aplicaciones principales)
El 100G DR1 es una solución ideal para la interconexión de salas de máquinas en centros de datos:
- Arquitectura de la hoja de espina: Canal de alta velocidad de 100G entre diferentes gabinetes
- Distancia típica: De 100 a 500 metros, cubriendo la mayor parte de las necesidades de interconexión interna de los centros de datos.
- Ventajas de la fibra: Fibra monomodo, 2 núcleos son suficientes, no se necesita cableado MPO multimodo.
2. Aplicación de ruptura de 400G DR4
El 100G DR1 se utiliza junto con el 400G DR4 para lograr 1 división y 4 ramificaciones:
- Módulo DR4 de 400G: 4 × 100G en paralelo, interfaz MPO-12
- Plan de sucursales: 400G DR4+Cable de conexión dúplex MPO-12 a 4 x LC → 4 conjuntos de dispositivos DR1 de 100G
- ValorUn puerto de 400G puede dar servicio a cuatro dispositivos de 100G, con expansión flexible.
3. Evolución fluida de los centros de datos hacia 400G.
Durante la actualización de 100G a 400G, el QSFP28-DR1 puede servir como solución transitoria:
- La red 100G existente adopta DR1 (modo único, 500 metros).
- Al actualizar, se puede reemplazar directamente por un 400G DR4 (que pertenece al mismo ecosistema de onda única de 100G).
- Reutilización de la infraestructura de fibra óptica, sin necesidad de recableado.
4. Interconexión de clústeres de IA/GPU
- La versión óptica de silicio del 100G DR1 es adecuada para centros de datos de IA debido a su bajo consumo de energía y sus características de alta densidad.
- Compatibilidad con la interconexión de servidores GPU en clústeres de entrenamiento de IA.
- La solución de fotónica de silicio ofrece una ventaja de costes para el despliegue a gran escala.
Comparación entre DR1 y otros esquemas monomodo de 100G
| Parámetro | 100GDR1 | 100G LR4 | 100G PSM4 |
| Arquitectura técnica | 1x100G PAM4 | 4x25G NRZ + WDM | 4 x 25G NRZ en paralelo |
| Itipo de interfaz | LC dúplex | LC dúplex | MPO-12 |
| Número de fibras ópticas | 2-core | 2-core | 8-core |
| Tdistancia de transmisión | 500 m | 10 km | 500 m / 2 km |
| Número de longitudes de onda | 1 (1310 nm) | 4 (LAN-WDM) | 1 (1310 nm) |
| Pconsumo de energía | |||
| Cost | lower | higher | moderada |
| Escenarios aplicables | Interconexión de 500 m de centro de datos | Parque/zona urbana a 10 km | Centro de datos con cableado paralelo |
Sugerencia de selección:
- A menos de 500 metros, prioridad de coste → DR1 (longitud de onda única, interfaz LC)
- 500 m - 10 km → LR4 (única opción)
- Infraestructura de cableado paralelo MPO existente → PSM4
Conclusión
El transceptor 100G QSFP28 DR1 es la opción rentable para la interconexión monomodo de 500 m. Utilizando la tecnología de longitud de onda única 1 × 100G PAM4, se logra la transmisión de 500 m en fibra monomodo a través de una interfaz LC dúplex, con un consumo de energía inferior a 4 W, cubriendo el hueco entre SR4 (100 m) y LR4 (10 km). Es una solución ideal para la interconexión de 100G dentro de los centros de datos. De acuerdo con nuestras necesidades de ingeniería reales, Yingda sugiere que en las siguientes situaciones se puede elegir el transceptor 100G DR1 para lograr un equilibrio entre costo y beneficio.
| Requisitos del escenario | Solución recomendada | R. |
| Interconexión de la sala de máquinas del centro de datos (≤ 500 metros) | 100GDR1 | LC dúplex monomodo, fibra de 2 núcleos, consumo de energía <4W, alta rentabilidad. |
| Aplicación de sucursal de 400G a 100G | 100G DR1 + 400G DR4 | Pertenecientes al mismo ecosistema de onda única de 100G, con ramificación flexible |
| Ya existe cableado monomodo LC dúplex | 100GDR1 | Compatibilidad perfecta con la infraestructura existente |
| Buscando un menor consumo de energía | Versión de bajo consumo DR1 (<3.5 W) | Algunos fabricantes ofrecen versiones optimizadas |
| Despliegue de clústeres de IA a gran escala | Silicona Light Edition 100G DR1 | Costes controlables y altamente integrados |
