Was ist ein optischer 100G SFP-DD-Transceiver?

Derzeit ist QSFP28 der am häufigsten verwendete Formfaktor für 100G-Transceiver, der die Anforderungen der meisten Anwendungen erfüllt. Mit der steigenden Nachfrage nach höherer Portdichte entstand jedoch SFP-DD (Small Form-factor Pluggable-Double Density). Dieser Artikel erläutert die Eigenschaften, Vorteile, gängigen Typen und Unterschiede zwischen 100G SFP-DD- und 100G DSFP-Transceivern.

SFP-DD 100G Übersicht

Was ist ein 100G Optical Transceiver?

Einfach ausgedrückt, ein 100G-Optikmodul ist ein Transceiver mit einer Rate von 100G. Hier ist G die Einheit der Übertragungsrate optischer Signale, nämlich Gbps. Der häufig verwendete Formfaktor ist QSFP28, der über vier unabhängige optische Signalübertragungskanäle verfügt, und die Übertragungsrate jedes Kanals beträgt 25G. 

Was ist der Double-Density-SFP-DD-Formfaktor？

Basierend auf dem Entwicklungstrend zu hohem Durchsatz und großer Bandbreite in Rechenzentren entwickeln sich Server-Netzwerkkarten und Access-Switches hin zur 100GE-Schnittstelle der nächsten Generation. Die 100GE-Schnittstelle der nächsten Generation besteht aus zwei physischen 50GE-Kanälen, was der Hälfte der Anzahl physischer Kanäle der QSFP28-Schnittstelle der vorherigen Generation entspricht, und die Portdichte wird verbessert. SFP-DD ist diese 100GE-Schnittstelle der nächsten Generation.

Der Formfaktor SFP-DD (Small Form-factor Pluggable-Double Density) wurde von Alibaba auf der OFC 2017 vorgeschlagen. Auf Initiative und Förderung von Alibaba wurde die SFP-DD MSA-Organisation am 12. Juli 2017 gegründet. Die SFP-DD MSA-Organisation hat zum Ziel, die optoelektronischen Schnittstellenstandards, die mechanische Struktur und die Wärmeableitungsstandards für die Verbindung zwischen Servern und Switches im 400G-Rechenzentrumsnetzwerk der nächsten Generation zu entwickeln.

Das SFP-DD ersetzt das traditionelle 4-Kanal-Rechenzentrumsmodul durch zwei Kanäle, die mit bis zu 25 Gbps NRZ-Modulation oder 56 Gbps PAM4-Modulation betrieben werden, bietet Aggregationslösungen mit bis zu 50 Gbps oder 112 Gbps PAM4 und kann in Zukunft sogar Zugangslösungen wie 200G (2x 100G) bereitstellen, die von der nächsten Generation von Rechenzentren benötigt werden, wodurch Platz für die Installation von Rechenzentren gespart und die Anforderungen der nächsten Generation von Rechenzentren an geringe Größe, hohe Dichte und niedrigen Stromverbrauch erfüllt werden.

Der SFP-DD-Formfaktor ist abwärtskompatibel mit der aktuellen SFP/SFP+-Schnittstellenlösung, legt die Grundlage für das reibungslose Upgrade der 25G-SFP28-Lösung auf 100G und schafft außerdem eine grundlegende technische Plattform für das Upgrade optischer Single-Channel-Ports von 50G auf 100G. SFP-DD und QSFP-DD können eine vollständige Lösung für den 100G-Zugang in Rechenzentrumsnetzwerken und die Zusammenschaltung zwischen 400G-Switches bilden.

Warum benötigen wir einen 100G SFP-DD Glasfaser-Transceiver?

Das SFP-DD Modul wird benötigt, da es viele Vorteile bietet. 

Erstens nutzt SFP-DD eine Dual-Channel-Architektur und PAM4-Hochordnungsmodulationstechnologie, wodurch der Datendurchsatz im Vergleich zur herkömmlichen NRZ-Modulation verdoppelt wird. Diese Funktion passt sich perfekt an bandbreitenintensive Dienste wie KI-Modelltraining, 8K-Ultra-High-Definition-Videostreaming und Echtzeit-Big-Data-Analyse an und gewährleistet eine blockierungsfreie Übertragung bei Datenfluten.

Zweitens verwendet das SFPDD-Modul zwei Kanäle, wodurch die Portdichte innerhalb desselben physischen Raums erhöht werden kann, um die Raumnutzung zu verbessern.

Dann sind optische SFP-DD-Module mit SFP/SFP+ kompatibel und gewährleisten so einen kostengünstigen Übergang. 

Schließlich können optische SFP-DD-Module die Netzwerkleistung erheblich verbessern. Ihre stärkere Datenverarbeitungsfähigkeit und geringere Latenz machen das Netzwerk stabiler und effizienter beim Umgang mit anspruchsvollen Anwendungen wie groß angelegtem Datenstreaming, Video-Streaming oder Cloud Computing und gewährleisten die Stabilität und Reaktionsfähigkeit des Netzwerks bei groß angelegter Datenübertragung.

Welche gängigen Typen von 100Gb SFP-DD-Transceiver-Modulen gibt es?

100GBASE-DR SFPDD Optisches Modul

Das optische 100GBASE-DR Single Lambda SFPDD-Modul bietet 100GbE-Konnektivität und unterstützt bis zu 500m über Singlemode-Faser (SMF) via Duplex-LC-Steckverbinder bei einer Wellenlänge von 1310nm. Dieser Transceiver entspricht den Standards SFPDD MSA und SFP-DD MIS Rev 2.0 und wandelt 2x26.5625G PAM4 elektrische Lanes in einen einzelnen 53.125G PAM4 optischen Kanal um, gemäß den IEEE 100GBASE-DR-Spezifikationen.

100GBASE-FR SFPDD-Fasermodul

Die 100G FR SFP-DD-Module sind darauf ausgelegt, 100G-Ethernet-Übertragung über Singlemode-Glasfaser bei 1310nm zu unterstützen. Die Übertragungsdistanzen können bis zu 2km betragen. Das Modul verwendet Duplex-LC-Steckverbinder, entspricht den Standards SFP-DD MSA und SFP-DD MIS Rev 2.0 und kombiniert zwei elektrische 26.5625G-PAM4-Kanäle zu einem einzigen optischen 53.125G-PAM4-Kanal, um die Anforderungen des IEEE 100GBASE-FR-Standards zu erfüllen.

100GBASE-LR SFPDD Optisches Transceiver-Modul

Das SFP-DD Single Lambda 100GBASE-LR-Modul ist für die 100GBASE-Ethernet-Übertragung über Singlemode-Faser (SMF) mit einer Reichweite von bis zu 10km konzipiert und nutzt eine Wellenlänge von 1310nm sowie Duplex-LC-Steckverbinder. Dieser Transceiver entspricht außerdem den Standards SFP-DD MSA und SFP-DD MIS Rev 2.0. Er bündelt zwei elektrische 26.5625GBd-PAM4-Lanes zu einem einzigen optischen 53.125GBd-PAM4-Kanal und ist vollständig konform mit der IEEE 100GBASE-LR-Spezifikation.

100G DSFP vs. SFP-DD, was ist der Unterschied?

Bevor wir den Unterschied zwischen 100G DSFP und 100G SFP-DD erklären, müssen wir verstehen, was DSFP 100G ist.

Der DSFP (Dual Chanel Small Form-factor Pluggable) MSA-Standard definiert optische Module für 10G-Punkt-zu-Punkt-Anwendungen. Es handelt sich um ein optisches Modul mit doppelter Sende- und Empfangsfunktion, das zwei elektrische Lanes unterstützt und mit der SFP+-Gehäusespezifikation kompatibel ist. Es kann hochdichte, kostengünstige optische Modullösungen für 5G-Netzwerke bereitstellen. Die Installationsdichte von DSFP ist doppelt so hoch wie die von SFP und ist mit der bestehenden SFP-Spezifikation kompatibel.

DSFP kann bis zu 28 Gbit/s im NRZ-Format und 56 Gbit/s pro elektrischem Kanal über PAM4 unterstützen, was der doppelten Anzahl an Kanälen des bestehenden SFP entspricht. Daher wird DSFP in der Lage sein, 56 Gbit/s NRZ- oder 112 Gbit/s PAM4-Übertragung zu unterstützen, und in Zukunft wird es auch 224 Gbit/s-Übertragung auf Basis von PAM4 unterstützen.

Der Hauptunterschied zwischen DSFP und SFP-DD liegt in den Anwendungsszenarien und der Skalierbarkeit: DSFP eignet sich für ein effizientes Bandbreitenmanagement im mittleren Geschwindigkeitsbereich (z. B. 100G) und wird häufig in Unternehmensnetzwerken oder gewöhnlichen Rechenzentren eingesetzt; SFP-DD hingegen kann durch ein Kanaldesign mit höherer Dichte (mit der Erweiterungskapazität von acht Lanes) 400G-Ultrahochgeschwindigkeit erreichen, ist hauptsächlich für große Rechenzentren mit dichtem Datenverkehr gedacht und mit herkömmlichen SFP/SFP28-Modulen kompatibel, wodurch es besser für zukünftige Upgrades geeignet ist. Kurz gesagt: DSFP konzentriert sich auf praktische Anforderungen im mittleren Geschwindigkeitsbereich, während SFP-DD auf hohe Dichte und zukünftige Erweiterung ausgerichtet ist.

Fazit

Der optische 100G-SFP-DD-Transceiver verwendet Dual-Channel- und PAM4-Technologie. Er verdoppelt die Portdichte und ist mit SFP/SFP+ kompatibel. Im Vergleich zu 100G-DSFP-Modulen schneidet SFP-DD 100G bei zukünftiger Skalierbarkeit und Anwendungen mit hoher Dichte besser ab. Insgesamt ist SFP-DD 100G aufgrund seiner hohen Dichte und zukünftigen Skalierbarkeit zu einer wichtigen Wahl für die Entwicklung von 100G- und Hochgeschwindigkeitsnetzwerken geworden.