【解决方案】100G长距传输光模块如何选用？

易飞扬

随着人们对带宽的需求越来越高，100G网络得到了快速发展。为满足100G长距离传输需求，产生了多种解决方案：4x25G NRZ系列、100G PAM4系列和相干系列。

4*25G NRZ技术是目前最主流的100G光模块解决方案，由四组发射器和接收器组成。在长距离传输需求下，为节省光纤资源，通常采用波分复用技术，将四路光信号波分复用至一根光纤传输。4x25G NRZ光模块种类繁多，长距的有LR4（10km）/ER4（40km）/ZR4（80km）。

经过多年的研发与优化，100G光模块可实现比标准距离更长，更多样化的选择，包括100G QSFP28 LR4 / ER4 Lite / ER4 / eER4 / ZR4（广泛应用于数据中心），以及100G CFP LR4和100G CFP2 LR4/ER4和100G CFP4 LR4（广泛应用于光传送网）。

同时，对PAM4技术深入研究，单波100G光模块已实施。近期推出了长距的100G QSFP28 LR1和100G QSFP28 ER1，打破了在100G单波领域的技术空白。新推出的三款单波产品可以替代100GBASE-LR4/ER4 Lite，成为数据中心100G长距离传输新颖的选择方案。

相干技术是超长距离高速光通信领域的技术制高点，在超过90km的超长距离传输领域暂时具有不可替代性。

如此丰富的100G长距光模块，具体都是如何使用的呢？在以上提到的所有100G长距传输光模块都可以应用于城域DCI，为两个至多个数据中心，实现相互交流、共享数据和内容并提供冗余备份。

其中，在数据中心领域，由于数据中心高密度、低功耗的连接需求，多采用封装和功耗更小的QSFP28光模块，再根据传输距离的需要进行选择。

100G QSFP28	LR4	ER4 Lite	ER4	eER4	ZR4	LR1	ER1
传输距离	10/20km	30/40km	40km	60km	90km	10/20km	30/40km
业务速率	100GE/OTU4	100GE/OTU4	100GE/OTU4	100GE/OTU4	100GE/OTU4	100GE	100GE
光口速率	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	1x100G PAM4	1x100G PAM4
电口速率	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G NRZ	4x25G NRZ
功耗	＜3.5W	＜3.8W	＜6W	＜6W	＜6W	＜4W	＜4W

100G QSFP28光模块参数表

4x25G采用NRZ方案，技术更成熟，单器件的成本较低，可直接与25G光模块互连。100G单波光模块使用100G PAM4调制，通过将光发射器和接收器的数量从4个减少到1个，与4x25G方案相比，降低了光学复杂性和成本。同时，单波100G传输技术的出现为400G（4x100G）以太网的发展奠定了基础。在选用时，如果是25G/100G数据中心，则选用4x25G方案；如果是100G/400G数据中心，则选用100G PAM4方案。

4x25G系列100G光模块都满足以太网和光传送网的双速率要求，满足较为严苛的电信应用环境使用需求。100G适配到OTU时，可映射到OTU4（光密度单位）中，也可反向复用到OTU2/3之中。根据100G接口的具体实现形式，存在多对封装映射路径。

• 100G串行信号映射到ODU4(速率为112Gbps)
• 100G串行信号反向复用到ODU2e、ODU2、ODU3
• 100G信号反向复用到10*10G或4×25G
  

100G	CFP LR4	CFP2 LR4	CFP2 ER4	CFP4 LR4
传输距离	10	10	40	10
业务速率	100GE/OTU4	100GE/OTU4	100GE/OTU4	100GE/OTU4
光口速率	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ
电口速率	10 x10G/11G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ	4x25G/28G NRZ
功耗	＜9W	＜6W	＜9W	＜4W

100G CFP/CFP/CFP4光模块参数表

其中，CFP/CFP2/CFP4/QSFP28封装依次缩小，相同传输距离下功耗也越来越低，客户可根据设备所需封装及传输距离选择功耗最优的产品。

100G相干光模块主要用于100G波分系统线路侧光传输，相比其它各种形式的线路侧光模块，具有良好的OSNR性能、灵敏度、色散容限、DGD容限。采用了相干模块的DWDM波分复用技术被广泛用于100G城域网，以满足高容量和长距离需求。

相干系列	品类	100G CFP DCO	100G CFP2 DCO
线路调制		32G Baud DP-QPSK	32GBaud DP-QPSK
ZR 80km/ 120km	OSNR容限	17.0dB/ BER 4E-3	17.0dB/ BER 4E-3
	典型功耗	23W	18W
	FEC配置	HD-FEC	HD-FEC
MR 600km	OSNR容限	15.5dB/ BER 3E-3	15.5dB/ BER 3E-3
	典型功耗	24W	19W
	FEC配置	HD-FEC	HD-FEC
LH 1200km	OSNR容限	13.0dB/ BER 2E-2	13.0dB/ BER 2E-2
	典型功耗	31W	24W
	FEC配置	SD-FEC	SD-FEC

100G相干光模块参数表

CFP2封装几乎是CFP封装的一半，功耗也更有优势，成本也就更高一些。客户可根据设备所需封装以及自己的预算进行选择。配备完善的经济型相干子系统，相信可以为全球中小型数据中心带来更多选择。

100G网络的技术会发展越来越成熟，100G长距光模块种类齐全，客户可根据应用需求，传输距离，网络部署情况等进行选择。同时，对100G光模块的研发不会就此止步，借助长期积累的规模优势和强大的供应链议价能力，在技术和管理上不断优化，为用户持续提供低成本、高品质、全覆盖的产品及解决方案！