La differenza tra 100Gbase DR1, FR1, LR1

I moduli 100GBASE DR1, FR1 e LR1 adottano tutti lo standard tecnologico 100G Single Lambda (PAM4) (lunghezza d'onda di 1310 nm). Al loro interno è presente un solo laser (TOSA) e un solo rivelatore (ROSA), a differenza dei primi moduli in fibra ottica 100G come PSM4 o CWDM4 che richiedevano quattro laser da 25G. L'interfaccia elettrica dei moduli DR1/FR1/LR1 è standard 100GAUI-2 (utilizzando 2 canali di segnale elettrico PAM4 da 56 Gbps, per un totale di 112 Gbps, con un payload di 100 Gbps). Sono fisicamente compatibili tra loro e possono essere mischiati. Tuttavia, in caso di mischiamento, le prestazioni del collegamento (distanza massima) dipenderanno dal modulo con le prestazioni inferiori.

Le differenze specifiche DR1 vs FR1 vs LR1

Oltre alla distanza di trasmissione (500 m/2 km/10 km), esistono profonde differenze nei componenti ottici, nelle definizioni degli standard, nel consumo energetico, nella logica applicativa e nell'interoperabilità tra i tre tipi di moduli ottici a lunghezza d'onda singola (Single Lambda): 100G DR1, FR1 e LR1.

1. Diverse distanze di trasmissione:

• 100GBASE DR1Distanza massima di trasmissione: 500 m
• 100GBASE FR1Distanza massima di trasmissione: 2 km
• 100 GBASE LR1Distanza massima di trasmissione: 10 km

2. Tipo di laser e costo

A causa delle diverse distanze di trasmissione, hanno requisiti diversi per la potenza di emissione del laser:

• 100 GBASE DR1: La tecnologia fotonica al silicio a basso costo, o DML (laser a modulazione diretta), è comunemente utilizzata. Grazie alla distanza estremamente ridotta, presenta requisiti minimi in termini di dispersione e attenuazione, non necessita di elevata potenza ottica e, di conseguenza, il costo dei componenti è minimo.
• 100 GBASE FR1: Situato nella zona intermedia, si utilizza solitamente un laser DML o un laser EML (elettro-assorbitore modulato) con prestazioni leggermente superiori. Richiede una frequenza di emissione più stabile rispetto al DR1 per garantire la qualità del segnale dopo 2 km di trasmissione.
• 100 GBASE LR1: È necessario utilizzare laser EML (Electro Absorption Modulation) ad alte prestazioni. Per garantire che il segnale rimanga chiaro dopo 10 km di trasmissione, la tecnologia laser di LR1 è la più complessa, la potenza luminosa è la più elevata e il costo è il più alto.

3. Concentrarsi sui protocolli standard

• DR1/FR1: Lo standard principale è definito da 100G Lambda MSA (Organizzazione Multi Source Protocol). L'intenzione originale della loro progettazione è cooperare con il 400G DR4/FR4 modulo per 1 a 4 Scoppiare, principalmente al servizio delle esigenze interne di data center di dimensioni ultra-grandi, fornendo loro una soluzione di interconnessione estremamente conveniente.
• LR1: Oltre a essere conforme al protocollo MSA, segue anche lo standard IEEE 802.3cu. LR1 è più comunemente considerato un'alternativa economica ai tradizionali 100G LR4 (4 canali 25G) per la trasmissione a collegamento singolo in zone industriali o reti metropolitane.

4. Differenza di consumo energetico

• DR1/FR1: Il consumo energetico è generalmente basso (circa 3.5-4 W). Poiché i laser non richiedono un pilotaggio intenso, la corrente di pilotaggio è ridotta e di conseguenza la pressione di dissipazione del calore è bassa.
• LR1: Consumo energetico leggermente superiore (generalmente tra 4W e 4.5W o superiore). Per garantire segnali a lunga distanza, i laser ad alte prestazioni e le logiche di compensazione DSP (elaborazione del segnale digitale) più complesse richiedono un maggiore consumo energetico.

5. Rischio di interoperabilità (prestare attenzione alla potenza ottica)

Sebbene siano tutte modulazioni PAM4, non possono essere mescolate in modo casuale a causa delle differenze di potenza ottica:

• Rischio di sovraccarico: La potenza di trasmissione di LR1 è estremamente elevata. Se si collega direttamente LR1 a DR1 a breve distanza (ad esempio 100 m), è molto probabile che si verifichino danni o bruciature al ricevitore di DR1 a causa dell'eccessiva potenza ottica. Questa connessione asimmetrica richiede l'uso di Attenuatori ottici da 5 dB a 10 dB. 
• Retrocompatibilità: In teoria, è possibile collegare il modulo FR1 con il modulo LR1 (mantenendo una distanza più che sufficiente).

Tavola di comparazione

Articolo	100GDR1(breve distanza)	100 G FR1(media distanza)	100GLR1(a lunga distanza)
Max. distanza	500 m	2 km	10 km
Laser tipico	Fotonica al silicio / DML	DML / EML	EML (fascia alta)
sensibilità di ricezione	Scarso (da -4.0 dBm a -5.9 dBm)	Medio (da -4.5 dBm a -6.4 dBm)	Valore ottimale (da -6.1 dBm a -7.7 dBm)
bilancio di collegamento	Minimo (circa 3.0 dB)	Moderato (circa 4.0 dB)	Massimo (circa 6.3 dB)
consumo energetico	Circa 3.5 W - 4.5 W	Circa 3.5 W - 4.5 W	Circa 3.5 W - 4.5 W
lunghezza d'onda di lavoro	1311 nm (lunghezza d'onda singola)	1311 nm (lunghezza d'onda singola)	1311 nm (lunghezza d'onda singola)
tipo di interfaccia	LC duplex	LC duplex	LC duplex
Interconnessione 400G	Configurazione standard per breakout DR4 da 400G	Corrispondente a 400G FR4	Corrispondente a 400G LR4 (6 km/10 km)
principali applicazioni	Organizzazione della sala riunioni/scheletro spina dorsale	Tra gli edifici del parco	Rete metropolitana/Dorsale per le lunghe distanze

NOTE: I parametri di consumo energetico e sensibilità di ricezione di alcuni effettivi productI valori possono variare leggermente a causa delle differenze tra i produttori e le confezioni. I dati nella tabella sopra riportata sono valori tipici.

Differenze applicative dei moduli DR1/FR1/LR1 da 100G

Gli scenari applicativi di questi tre moduli sono determinati principalmente dalla loro area di copertura e dall'architettura di rete :

1. 100G DR1 (500 m) – Interconnessione interna della sala computer

Questo è il modulo a onda singola più comunemente utilizzato nella sala computer.

Scenario applicativo : Interconnessione di switch all'interno dello stesso data center (dal livello Leaf al livello Spine).

• 400G suddivisione in 4x100GL'utilizzo più tipico consiste nel collegare 4 server o switch da 100G tramite un cavo breakout da MPO a 4LC in combinazione con un transceiver compatibile con Cisco DR4 da 400G.
• sostituire Cavo di collegamento DAC: Quando la distanza tra gli armadi supera i 7 metri (limite DAC) ma è inferiore a 500 m, utilizzare DR1 in sostituzione di cavi costosi o ingombranti.

2. 100G FR1 (2 chilometri) – Interconnessione tra gli edifici del parco

Questa è l'opzione più economica all'interno del parco.

Scenario applicativo : Collegamento tra diversi edifici o sale dati all'interno di un parco di data center.

• Dorsale a media distanzaAdatto per il cablaggio verticale attraverso piani o edifici.
• Elevata redditivitàIl suo prezzo è molto inferiore a quello di LR1, ma una distanza di 2 km è sufficiente a coprire oltre il 90% delle esigenze dei parchi industriali.

3. 100G LR1 (10 chilometri) – Connessione alla rete dorsale/a livello cittadino

Si tratta di un piano a lungo raggio che si estende su diverse regioni.

Scenario applicativo: Interconnessione di due data center (DCI) tra aree urbane o reti metropolitane di un operatore.

• Scalatura a singola lunghezza d'ondaRispetto alla tradizionale architettura LR4 (a quattro lunghezze d'onda), l'architettura LR1 è più semplice. Attualmente rappresenta la forza trainante nell'evoluzione delle reti metropolitane a 100G verso una singola lunghezza d'onda.
• Backhaul 5G: Utilizzato per la trasmissione a lunga distanza dai punti di aggregazione delle stazioni base alla rete centrale.

Come scegliere?

Dopo aver compreso le differenze, la scelta diventa molto chiara. I suggerimenti di Yingda sono i seguenti:

• Entro una distanza di 500 metri, in scenari come tra armadi, brevi distanze e suddivisione 400G, perseguendo l'efficacia in termini di costi, scegli DR1. È progettato specificamente per l'interconnessione a breve distanza tra armadi o all'interno dello stesso piano, con il miglior rapporto costi-benefici, ad esempio per il cablaggio all'interno della stessa sala server.
• Distanza tra 500 metri e 2 chilometri come attraverso gli edifici, se il tuo budget non è limitato e vuoi lasciare un po' di spazio, scegli FR1. Questa è la distanza che DR1 non può coprire; FR1 è la scelta standard in questo intervallo, ad esempio tra due edifici all'interno di un campus.
• Distanza tra 2 km e 10 km come attraversamento urbano, trasmissione a lunga distanza, livello operatore, scegli LR1. È l'unico modulo standard in grado di soddisfare questo requisito di distanza.
• Caso particolare: breve distanza ma scarsa qualità del collegamento.: Sebbene la distanza sia di poche centinaia di metri, se ci sono troppi punti di fusione delle fibre, giunzioni invecchiate o scarsa qualità delle fibre, si consiglia di “ridurre le dimensioni e lo smontaggio” e scegli LR1. Sfrutta la sua maggiore sensibilità di ricezione per superare le elevate perdite di collegamento e garantire la stabilità.