Blog über Cisco startet kostengünstige 100G-Datencenteroptiken

Da Rechenzentren mit steigenden Bandbreitenanforderungen zu kämpfen haben, stehen Betreiber vor der doppelten Herausforderung, den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden und gleichzeitig die vorhandene Infrastruktur zu maximieren. Das optische BiDi-Modul Cisco QSFP-100G-SR1.2 scheint eine potenzielle Lösung zu sein – aber ist es wirklich erfolgreich?

Das Cisco QSFP-100G-SR1.2 BiDi ist ein steckbares bidirektionales optisches Quad-Small-Form-Factor-Modul (QSFP28), das für die Datenübertragung mit 100 Gbit/s ausgelegt ist. Durch den Einsatz bidirektionaler optischer Technologie ermöglicht es eine bidirektionale Kommunikation über eine einzelne Duplex-LC-Faser und erreicht so eine höhere Bandbreitendichte in der vorhandenen Glasfaserinfrastruktur.

Im Kern nutzt das Modul eine bidirektionale Übertragungstechnologie, die vier elektrische Hostsignale in zwei optische Signale multiplext, die über Duplex-LC-Multimode-Faser übertragen werden. Der Sender nutzt die 50-Gb-PAM4-Technologie (vierstufige Pulsamplitudenmodulation), um die Datenraten auf 50 Gbit/s pro Kanal zu steigern und eine Gesamtbandbreite von 100 Gbit/s zu liefern.

Die PAM4-Technologie überträgt vier unterschiedliche Amplitudenniveaus pro Symbolzyklus, was die Datenraten effektiv verdoppelt und gleichzeitig eine höhere Signalintegrität erfordert. Der Empfänger führt den umgekehrten Vorgang durch und demultiplext zwei optische Eingänge zurück in vier elektrische Signale.

Das Modul entspricht den IEEE 802.3bm 100GBASE-SR4-Standards für 100-Gbit/s-Ethernet über Multimode-Glasfaser und gewährleistet so die Herstellerinteroperabilität. Allerdings gibt Cisco an, dass der BiDi-Transceiver QSFP-100G-SR1.2 nur mit einem anderen identischen Cisco-Transceiver für 100G-Verbindungen interoperiert. Es kann auch im 4x100G-Breakout-Modus eine Verbindung zu den 400-Gbit/s-SR4.2-BiDi-Modulen von Cisco herstellen, ist jedoch nicht mit den Cisco QSFP-40/100-SRBD-Modellen kompatibel.

Da Arbeitslasten aus künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen zu einem beispiellosen Datenverkehr im Rechenzentrum führen, erfordern Netzwerkarchitekturen Verbindungen mit höherer Dichte und höherer Geschwindigkeit – sowohl innerhalb von Leaf-Spine-Netzwerken als auch zwischen Top-of-Rack-Switches und Servern.

• Blatt-Wirbelsäulen-Architektur:400-Gbit/s-SR4.2-Module können auf Spine-Layern im Breakout-Modus bis hin zu Leaf-Knoten eingesetzt werden. Alternativ können Betreiber QSFP-100G-SR1.2 BiDi in beiden Schichten einsetzen und die Spine-Knoten auf 400G aufrüsten, wenn der Bandbreitenbedarf steigt.
• Top-of-Rack-Anschlüsse:Aufgrund der betrieblichen Flexibilität und der Vorteile bei der Übertragungsentfernung im Vergleich zu vorkonfektionierten Kabeln eignet sich das Modul für Switch-zu-Server-Verbindungen. Ein anderer Ansatz besteht darin, 400G-Module in ToR-Switches mit Breakout-Konnektivität zu Downstream-Servern bereitzustellen.

Der Hauptwert des Moduls liegt in der Infrastrukturkompatibilität. Wie die früheren 40-Gbit-BiDi-Lösungen von Cisco ermöglicht es die Wiederverwendung vorhandener LC-Stecker-Multimode-Glasfaser beim Upgrade von 10G-SR- oder 40-Gbit-BiDi-Systemen. Dies ermöglicht schrittweise Netzwerk-Upgrades mit Budgetkontrolle.

Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Kosteneinsparungen durch den Wegfall der erneuten Glasfaserverlegung
• Vereinfachte, risikogesteuerte Upgrade-Pfade
• 100 Gbit/s Bandbreite über vorhandene Glasfaser
• Architekturflexibilität über Netzwerkebenen hinweg

• Datenrate: 100 Gbit/s
• Fasertyp: Multimode (MMF)
• Anschluss: Duplex LC
• Distanz: 70m (OM3) / 100m (OM4)
• Betriebstemperatur: 0 °C bis 70 °C
• Leistung: 3,3 V, <3,5 W Verbrauch

Obwohl es sich nicht um die erste BiDi-Implementierung handelt (Cisco hat zuvor 40-Gbit/s- und 40/100-Gbit/s-BiDi-Module herausgebracht), bringt diese Lösung die Technologie mit höheren Datenraten und PAM4-Modulation voran. Benutzer sollten mögliche Einschränkungen der Interoperabilität zwischen verschiedenen BiDi-Generationen beachten.

Da der Bandbreitenbedarf steigt, rechnet die Branche mit schnelleren BiDi-Modulen (200G/400G) und fortschrittlichen Modulationsschemata wie PAM6/PAM8, um die Übertragungsraten weiter zu steigern.

Bereitsteller sollten Folgendes bewerten:

• Interoperabilitätsbeschränkungen zwischen BiDi-Varianten
• Die Glasfaserqualität wirkt sich auf die Signalintegrität aus
• Schutz vor elektrostatischer Entladung während der Handhabung
• Anforderungen an die Sauberkeit von Steckverbindern

Das Cisco QSFP-100G-SR1.2 BiDi-Modul bietet Rechenzentren eine kostengünstige Möglichkeit, die Infrastruktur zu aktualisieren und gleichzeitig bestehende Glasfaserinvestitionen zu nutzen. Eine sorgfältige Bewertung der Kompatibilitäts- und Bereitstellungsszenarien bleibt für eine erfolgreiche Implementierung unerlässlich.