Übersicht über optische QSFP-DD-Module: Was ist der Unterschied?

Das QSFP-DD ist das kleinste optische 400G-Modul mit Formfaktor, das derzeit auf dem Markt erhältlich ist. Es ist außerdem das optische Modul, das die höchste Übertragungsbandbreitendichte in 400G-Anwendungen bietet, mit Abwärtskompatibilität zu früheren Generationen von QSFP-Modulen mit Formfaktor, wodurch es in vielen Rechenzentrums- und Unternehmensanwendungen weit verbreitet ist. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Vergleich der aktuellen gängigen optischen 400G-Module, darunter QSFP-DD, QSFP56, OSFP, CFP8, COBO und andere Module. Durch das Lesen dieses Beitrags erfahren Sie den Unterschied zwischen diesen optischen 400G-Modulen.

Was ist ein optisches 400G QSFP-DD-Modul?

QSFP-DD steht für Quad Small Form Factor Pluggable Double Density. Das IEEE802.bs-Protokoll und der MSA-Standard definieren die QSFP-DD-Spezifikation. Die „Double Density“ in diesem Standard bedeutet, dass die Anzahl der elektrischen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen dieses Moduls doppelt so hoch ist wie die des standardmäßigen QSFP28-Moduls. Das optische QSFP-DD-Modul kann die Datenrate jedes Übertragungskanals durch NRZ-Modulationstechnologie auf bis zu 25Gb/s erhöhen und eine maximale Übertragungsrate von 200Gbps erreichen. Mit der PAM4-Modulationstechnologie kann die Datenrate jedes Übertragungskanals auf 50Gb/s erhöht werden, wodurch eine maximale Übertragungsrate von 400Gbps erreicht wird. Optische 400G-QSFP-DD-Transceiver werden im Allgemeinen für 400G-Ethernet-Anwendungen in Hochleistungsrechenzentren und Cloud-Netzwerken verwendet.

Im folgenden Abschnitt werden die Vorteile des QSFP-DD-Formfaktors aufgeführt:

• Abwärtskompatibilität: Diese Funktion ermöglicht QSFP-DD die vollständige Abwärtskompatibilität mit bestehenden QSFP-Modulen, einschließlich QSFP+, QSFP28, QSFP56 usw. Dies bietet Ingenieuren oder Endanwendern größere Flexibilität beim Aufbau neuer Netzwerke oder bei Netzwerk-Upgrades.

• Spezielles Steckverbinderdesign: Der QSFP-DD verfügt über einen 2x1 gestapelten integrierten Käfig/Steckverbinder und unterstützt sowohl One-High-Käfigsteckverbinder- als auch Two-High-gestapelte Käfigsteckverbinder-Systeme.

• SMT-Steckverbinder und ein 1xN-Käfigdesign: Dieses Design ermöglicht es dem Modul, mit mindestens 12W thermischer Unterstützung eigenständig zu funktionieren. Es verleiht diesem Modul eine höhere thermische Leistung und reduziert unnötige Kosten für das thermische Design während des Betriebs.

• ASIC-Design: Es kann eine Vielzahl von Port-Raten unterstützen und ist vollständig abwärtskompatibel mit früheren QSFP-Formfaktoren, einschließlich QSFP+- und QSFP28-Modulen, wodurch die Kosten für die Bereitstellung von Ports und Geräten reduziert werden.

QSFP-DD vs QSFP+/QSFP28/QSFP56

In den folgenden Abschnitten werden die Unterschiede zwischen verschiedenen QSFP-Formfaktoren beschrieben, darunter QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 und QSFP56.

Struktur

Als unterschiedliche QSFP-Formfaktoren haben QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 und QSFP56 dieselbe Breite, Länge und Dicke. Das bedeutet, dass sie im Aussehen identisch sind. In Bezug auf das Design der internen Übertragungskanäle sind QSFP+, QSFP28 und QSFP56 elektrische 4-Kanal-Schnittstellen, während optische 400G-QSFP-DD-Module elektrische 8-Lane-Schnittstellen sind, und es verdoppelt außerdem die Anzahl der ASIC-Ports zur Unterstützung bestehender Schnittstellen wie CAUI-4. Aufgrund der Notwendigkeit, eine zusätzliche Kontaktreihe unterzubringen, ist die mechanische Schnittstelle des QSFP-DD auf der Host-Platine etwas tiefer als bei anderen QSFP-System-Transceivern.

Bandbreite & Anwendung

Das QSFP-DD-Modul bietet eine maximale Bandbreite von 400 Gbit/s, während QSFP+/QSFP28/QSFP56 jeweils nur 40 Gbit/s/100 Gbit/s/200 Gbit/s erreichen können. Daher werden QSFP-DD-Steckverbinder für optische 400G-Module, DACs und AOCs für 400G-Rechenzentrumsverbindungen und Unternehmensanwendungen eingesetzt. QSFP+/QSFP28/QSFP56-Module und DAC/AOC werden hingegen zur Verbindung von 40G/100G/200G-Netzwerken verwendet.

Abwärtskompatibilität

Wie bereits erwähnt, ist der QSFP-DD-Standard abwärtskompatibel mit beiden Transceiver-Modulen der vorherigen Generation von QSFP-Systemen, da er ebenfalls den QSFP-Formfaktor verwendet. Die QSFP-DD-Technologie erhöht die Bandbreite und die maximale Übertragungsrate des Moduls basierend auf dem Erscheinungsbild des QSFP-Systems. Die Funktion der Abwärtskompatibilität ermöglicht es QSFP-DD-Modulen, bei der Installation einen großflächigen Austausch vorhandener Geräte zu vermeiden und dadurch das Ziel zu erreichen, die Kosten von Netzwerk-Upgrades zu senken.

Die folgende Tabelle zeigt den Unterschied zwischen QSFP-DD/QSFP56/QSFP28/QSFP+:

QSFP-DD vs. OSFP/CFP8/COBO

Im folgenden Abschnitt werden die Unterschiede zwischen gängigen Mainstream-400G-Optikmodulen erläutert.

QSFP-DD im Vergleich zu OSFP

OSFP steht für Octal Small Format Pluggable, ein neues steckbares Modul, das mit acht elektrischen Hochgeschwindigkeitskanälen ausgestattet ist und bis zu 400Gb/s (8x50G) oder 800Gb/s erreichen kann. Der Unterschied zwischen diesen beiden Modulen liegt in ihren unterschiedlichen Abmessungen. Das QSFP-DD-Modul hat eine Form von 18.35mm*89.4mm*8.5mm, während das OSFP-Modul eine Form von 22.58mm*107.8mm*13mm hat. Obwohl ihre Abmessungen unterschiedlich sind, weisen sie dieselbe Übertragungsdichte auf. Der OSFP-Transceiver hat eine Übertragungsdichte von 36 OSFP-Ports pro 1U und erreicht damit eine Übertragungsdichte von 14.4Tb/s pro 1U.

Beim Stromverbrauch ist der OSFP-Transceiver mit 12-15 W und das QSFP-DD-Modul mit 7-12 W spezifiziert. Offensichtlich wird das Modul mit geringerem Stromverbrauch für Rechenzentrums- und Unternehmensnetzwerke bevorzugt. In Bezug auf die Abwärtskompatibilität sind OSFP-Module nicht abwärtskompatibel mit QSFP+ und QSFP28, da OSFP-Module größer sind als diese.

Abbildung1: OSFP module with different connector

QSFP-DD vs CFP8

Die Größe des CFP8-Moduls beträgt 41.5mm*107.5mm*9.5mm, und seine elektrische Schnittstelle ist in zwei Modi ausgelegt: 16*25Gb/s und 8*50Gb/s. Die Größe von CFP8 ist fast dreimal so groß wie die von 400G QSFP-DD. In Bezug auf den Stromverbrauch ist der Stromverbrauch von CFP8 ebenfalls deutlich höher. Außerdem kann der CFP8-Transceiver nicht an QSFP+/QSFP28-Ports verwendet werden. Die maximale Bandbreite von CFP8 und QSFP-DD beträgt 400Gb/s, aber der letztgenannte Transceiver kann auch 8*25G (200Gb/s) unterstützen, während CFP8 nur 16*25G und 8 *50G in zwei Formen unterstützt.

Abbildung2: CFP8-Modul in Single- und Dual-Port-Systemen verbunden

QSFP-DD vs COBO

Im Vergleich zu den vorherigen Modulen ist das COBO-Modul (Consortium for On-Board Optics) das speziellste, da dieses Modul innerhalb der Line-Card-Ausrüstung in einer kontrollierten Umgebung installiert wird. Das bedeutet, dass es nicht Hot-Plug-fähig ist und bei Nutzung und Installation an Flexibilität mangelt. Daher ist das COBO-Modul hinsichtlich des Wartungsaufwands komplexer und bringt dem Betrieb viele Unannehmlichkeiten. Beim Design der elektrischen Schnittstelle hat COBO zwei Spezifikationen, eine für acht Kanäle und die andere für sechzehn Kanäle, die jeweils die maximale Übertragungsrate von bis zu 1x400G bzw. 2x400G erreichen können.

Abbildung3: COBO Module

Die folgende Tabelle analysiert die Marktreife der vier verschiedenen Transceiver; je größer die Zahl, desto höher ist die Marktreife dieser Transceiver

Zusammenfassend können wir die Unterschiede zwischen diesen vier Modulen deutlich erkennen, und die QSFP-DD- und OSFP-Module erhalten auch höhere Bewertungen. Diese beiden Transceiver sind bei Glasfaserherstellern beliebter als die anderen beiden, wobei QSFP-DD im Allgemeinen für Rechenzentrums- und Unternehmensanwendungen geeignet ist, während OSFP-Module im Allgemeinen für Anwendungen in der Telekommunikationsbranche geeignet sind.

Fazit: Wird QSFP-DD auch in Zukunft im 800G Ethernet beliebt bleiben?

Viele Menschen fragen sich, ob QSFP-DD in 800G Ethernet weiterhin verbreitet sein kann, sodass es bedenkenlos eingesetzt werden kann, um künftig einen großflächigen Austausch von Geräten zu vermeiden. Derzeit wächst der Markt für 400G Ethernet langsam, da Rechenzentren immer mehr Netzwerkbandbreite benötigen, und QSFP-DD-Module werden aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile in 400G Ethernet weithin eingesetzt. Was die Entwicklungsperspektive betrifft, so wird die Single-Wave-100G-Technologie immer ausgereifter, während 400G Ethernet in großem Umfang kommerziell verfügbar wird, was die Grundlage für die Freigabe der 800G-Übertragungsrate‘s schafft.

Und die QSFP-DD800 Multi-Source Agreement (MSA)-Organisation hat die erste Version der Hardware-Spezifikation für den QSFP-DD800-Transceiver veröffentlicht. Diese Spezifikation soll die weitere Verwendung des QSFP-DD-Formfaktors unterstützen, um Einzelkanal-Übertragungsraten von bis zu 100Gbps zu ermöglichen, was bedeutet, dass dieser Formfaktor auch in Zukunft weiter verwendet wird und für 800G Ethernet auch künftig beliebt bleiben wird. Wenn Sie weitere Informationen über den optischen 400G-Modul-Transceiver wissen möchten, kontaktieren Sie bitte QSFPTEK über [email protected].