Wie verbindet man OSFP- und QSFP-DD-Ports für 400G/800G-Netzwerke?

Warum die Interconnection von OSFP und QSFP-DD in 400G/800G-Netzwerken wichtig ist?

Mit der beschleunigten Bereitstellung von 400G/800G-Netzwerken müssen Rechenzentren häufig beide verwenden OSFP und QSFP-DD-Gehäuse, um die Anforderungen verschiedener Geräte und Szenarien zu erfüllen. Da der Datenverkehr weiter wächst, ist die Koexistenz mehrerer optischer Hochgeschwindigkeitsmodule zur Norm geworden, und die Interkonnektivität zwischen verschiedenen Schnittstellen ist zu einem kritischen Thema geworden.

Aufgrund der Designunterschiede zwischen OSFP und QSFP-DD kann ein Mangel an geeigneten Verbindungslösungen die Verbindungsstabilität und Bereitstellungseffizienz beeinträchtigen. Daher ist die Realisierung einer effizienten Verbindung zwischen den beiden Porttypen eine wichtige Voraussetzung für flexible Netzwerkerweiterungen und reibungslose Upgrades. 

Übersicht über 400G/800G OSFP- und QSFP-DD-Formfaktoren

Was ist ein OSFP-Modul und warum ist es für Hochgeschwindigkeitsnetzwerke wichtig?

OSFP ist ein neuer steckbarer Formfaktor, der acht Hochgeschwindigkeitskanäle unterstützt und anfänglich 400Gbps (8x50G oder 4x100G) unterstützt. Er ist etwas breiter und tiefer als QSFP-DD, unterstützt aber dennoch 32 OSFP-Ports pro 1U-Frontpanel und 14.4Tbps pro 1U-Switching-Slot. OSFP-Optikmodule sind mit verbesserter Signalintegrität und thermischer Leistung ausgelegt, sodass optische Module der nächsten Generation mit 800G acht 100Gbps (8x100G)-Kanäle nutzen können, was einfache Upgrades von 400G auf 800G ermöglicht. OSFP bietet außerdem Abwärtskompatibilität mit 100G-QSFP-Optikmodulen.

In Hochgeschwindigkeitsnetzwerken ermöglichen OSFP-Module nicht nur eine hochdichte Übertragung, sondern bieten auch eine gute Wärmeableitung und sind wartungsfreundlich, sodass Rechenzentren selbst bei einem starken Anstieg des Datenverkehrs stabil betrieben werden können.

OSFP Finned Top vs OSFP Close Top vs OSFP-RHS Flat Top, was ist der Unterschied?

Was ist ein OSFP Finned Top Module?

OSFP mit Kühlrippen-Oberseite Module verfügen auf der Oberseite über metallische Kühlkörper, wodurch die Oberfläche zur Wärmeableitung deutlich vergrößert und die Effizienz des Luftstroms verbessert wird. Dieses Design eignet sich für leistungsstarke, hochdichte Bereitstellungen, wie KI-Rechenzentren oder 800G-Switch-Umgebungen, hat jedoch den Nachteil, dass es hohe Anforderungen an den Gehäuseplatz und das Luftstromdesign stellt.

Was ist ein OSFP Close Top-Modul?

Das OSFP Closed Top-Design verfügt über eine Abdeckplatte auf der Oberseite der Kühlkörperlamellen. Das Closed Top-Design eignet sich nicht nur für herkömmliche luftgekühlte Systeme, sondern ist auch in hohem Maße mit flüssigkeitsgekühlten Architekturen kompatibel und erfüllt die Bereitstellungsanforderungen verschiedener Wärmeableitungslösungen für Rechenzentren.

Was ist ein OSFP-RHS Flat Top Module?

Im Gegensatz zu Finned Top integrieren Flat Top-Module keine sichtbare Wärmeableitungsstruktur. Stattdessen verwenden sie ein flaches Gehäusedesign und überlassen die Wärmeableitung dem internen Kühlsystem des Switches oder Servers, z. B. Kühlkörpern, Luftkanälen oder Flüssigkühlgeräten. Dieses Design trägt zu einem einheitlicheren Luftstrommanagement bei und verbessert die allgemeine Konsistenz des thermischen Designs des Geräts.

Was ist ein QSFP-DD-Modul und welche Rolle spielt es in Rechenzentren？

QSFP-DD (Double Density) ist ein auf dem herkömmlichen QSFP basierendes, verbessertes Gehäuse. Durch die Erweiterung der elektrischen Kanäle von 4 auf 8 unterstützt es Übertragungsraten von 200G, 400G und sogar 800G. Gleichzeitig ist es abwärtskompatibel mit QSFP+/QSFP28, sodass bestehende Netzwerke reibungslos auf höhere Geschwindigkeiten umgestellt werden können.

In Rechenzentren wird QSFP-DD hauptsächlich eingesetzt, um die Portdichte und die gesamte Bandbreitenkapazität zu erhöhen, sodass Switches auf begrenztem Raum mehr Hochgeschwindigkeitsverbindungen bereitstellen können. Es wird häufig in Cloud Computing, DCI und anderen Szenarien eingesetzt und ist außerdem eine der gängigen Optionen für aktuelle 400G-Netzwerkbereitstellungen.

Grundprinzipien für die erfolgreiche Verbindung von QSFP-DD- und OSFP-Steckverbinder-Transceivern

Protokollkonsistenz sicherstellen

Die beiden miteinander verbundenen Module müssen dasselbe Kommunikationsprotokoll einhalten; beispielsweise kann ein Ethernet-Modul nur mit einem anderen Ethernet-Modul kommunizieren. Wenn unterschiedliche Protokolle wie Ethernet mit InfiniBand oder Fibre Channel gemischt werden, kann die Verbindung nicht hergestellt werden, selbst wenn der Formfaktor identisch ist. Daher sollten die von den Modulen befolgten Standards und Anwendungsszenarien vor der Bereitstellung klar definiert werden.

Modulation des optischen Ports anpassen

Bei der Verbindung optischer Module können sich die elektrischen Signalraten unterscheiden, aber die Übertragungsraten auf der optischen Seite und die Modulationsverfahren müssen konsistent bleiben. Wenn beispielsweise ein OSFP-Modul ein optisches 4×100G PAM4-Signal verwendet, muss das andere QSFP-DD-Modul ebenfalls ein optisches Signal derselben Spezifikation ausgeben; andernfalls ist eine normale Kommunikation nicht möglich.

Kompatibilität des Fasermodus aufrechterhalten

Die an beiden Enden des Moduls verwendeten Glasfaserkabel müssen vom gleichen Typ sein, d. h. beide müssen Singlemode oder Multimode sein. Da sich die beiden Typen in Betriebswellenlänge, Übertragungsverlust und Anwendungsszenarien deutlich unterscheiden, kann eine Vermischung zu Link-Instabilität oder sogar zum vollständigen Ausfall der Kommunikation führen. 

Lösungen zur Verbindung von 400G- und 800G-OSFP- und QSFP-DD-Ports

QSFP-DD 400G SR4 auf Flat Top OSFP 400G SR4

Bei kurzstreckigen Hochgeschwindigkeitsverbindungen in Rechenzentren können 400G QSFP-DD SR4-Module auf Switches eingesetzt werden, während 400G OSFP Flat-Top SR4-Module auf Netzwerkadaptern verwendet werden können, verbunden über MTP/MPO-12-Multimode-Glasfaser-Patchkabel. Beide Module verwenden vier parallele optische 100G PAM4-Kanäle, um eine nahtlose Kommunikation zwischen Ports zu ermöglichen. Diese kostengünstige Lösung ist ideal für schnelle Kurzstreckenverbindungen zwischen ToR-Switches und Servern und eignet sich typischerweise für Glasfaserverbindungen von nicht mehr als 100 Metern.

QSFP-DD 400G DR4 auf Flat Top 400G OSFP DR4

In Szenarien, die eine Übertragung über mittlere bis lange Distanzen erfordern, bieten die 400G QSFP-DD DR4- und 400G OSFP-Flat-Top-DR4-Module eine effiziente Verbindungslösung. Diese Module verwenden parallele optische 4×100G-PAM4-Signale, um die Verbindung zwischen QSFP-DD-Switch-Ports und OSFP-Netzwerkschnittstellenkarten-Ports herzustellen. In Kombination mit MTP/MPO-12 OS2-Glasfaserkabeln unterstützt diese Lösung Übertragungsdistanzen von bis zu etwa 500m.

QSFP-DD 400G auf Flat Top OSFP 400G DAC

In Szenarien, die die Verbindung von Switches und Servern innerhalb desselben oder benachbarter Racks umfassen, bieten DAC- oder AOC-Kabel eine einfache und effiziente Lösung. 400G QSFP-DD-auf-400G OSFP-Flat-Top-DAC-Kabel ermöglichen direkte Plug-and-Play-Verbindungen zwischen Ports, ohne dass zusätzliche optische Module erforderlich sind. Bei der Verwendung von DAC- oder AOC-Kabeln muss unbedingt sichergestellt werden, dass ihr Modulationsschema der Portgeschwindigkeit des angeschlossenen Geräts entspricht. Wenn beispielsweise das DAC auf der QSFP-DD-Seite 4×100G PAM4-Modulation verwendet, ist es mit einem 400G QSFP-DD-Switch, der 8×50G PAM4-Modulation verwendet, nicht kompatibel.

OSFP 800G Finned Top Breakout auf Dual 400G QSFP-DD

Zusätzlich zu standardmäßigen 400G-zu-400G-Direktverbindungen kann das 800G OSFP-Modul mit gerippter Oberseite einen einzelnen 800G-Port in zwei unabhängige 400G-Ports aufteilen. Dieses Modul verwendet 8×100G PAM4-Modulation und verbindet sich über zwei MTP/MPO-12 OS2-Glasfaser-Patchkabel mit zwei 400G-Modulen an einem QSFP-DD-Switch, wodurch eine nahtlose Interoperabilität zwischen den Ports erreicht wird.

Fazit

OSFP und QSFP-DD sind zwei wichtige Formfaktoren für optische 400G/800G-Module. Durch Bestätigung der Protokollkonsistenz, der passenden Modulation optischer Ports und der Kompatibilität des Fasermodus können sie, selbst wenn die beiden Module unterschiedliche Gehäuse haben, dennoch miteinander verbunden werden.