Come interconnettere porte OSFP e QSFP-DD per reti 400G/800G?

Perché l'interconnessione OSFP e QSFP-DD è importante nelle reti 400G/800G?

Con l'implementazione accelerata delle reti 400G/800G, i data center spesso devono utilizzare entrambi OSFP e package QSFP-DD per soddisfare le esigenze di diversi dispositivi e scenari. Con la continua crescita del traffico, la coesistenza di più moduli ottici ad alta velocità è diventata la norma e l'interconnettività tra diverse interfacce è diventata una questione critica.

A causa delle differenze di progettazione tra OSFP e QSFP-DD, la mancanza di soluzioni di interconnessione adeguate può influire sulla stabilità del collegamento e sull'efficienza della distribuzione. Pertanto, realizzare un'interconnessione efficiente tra i due tipi di porte è un prerequisito importante per garantire un'espansione flessibile della rete e aggiornamenti senza interruzioni. 

Panoramica dei fattori di forma OSFP e QSFP-DD 400G/800G

Che cos'è un modulo OSFP e perché è importante per le reti ad alta velocità?

OSFP è un nuovo form factor pluggable che supporta otto canali ad alta velocità, inizialmente con supporto per 400Gbps (8x50G o 4x100G). È leggermente più largo e più profondo di QSFP-DD, ma supporta comunque 32 porte OSFP per pannello frontale 1U e 14.4Tbps per slot di switching 1U. I moduli ottici OSFP sono progettati con integrità del segnale e prestazioni termiche migliorate, consentendo ai moduli ottici 800G di nuova generazione di utilizzare otto canali da 100Gbps (8x100G), permettendo facili aggiornamenti da 400G a 800G. OSFP offre anche compatibilità retroattiva con i moduli ottici 100G QSFP.

Nelle reti ad alta velocità, i moduli OSFP non solo consentono una trasmissione ad alta densità, ma hanno anche una buona dissipazione del calore e sono facili da mantenere, consentendo ai data center di operare stabilmente anche con un forte aumento del traffico.

OSFP Finned Top vs OSFP Close Top vs OSFP-RHS Flat Top, qual è la differenza?

Che cos'è il modulo OSFP Finned Top?

OSFP con parte superiore alettata i moduli sono dotati di dissipatori di calore metallici sulla parte superiore, aumentando significativamente la superficie per la dissipazione del calore e migliorando l'efficienza del flusso d'aria. Questo design è adatto a implementazioni ad alta potenza e alta densità, come data center AI o ambienti switch 800G, ma il suo svantaggio è che pone elevate esigenze in termini di spazio dello chassis e progettazione del flusso d'aria.

Che cos'è il modulo OSFP Close Top?

Il design OSFP Closed Top presenta una piastra di copertura sopra le alette del dissipatore di calore. Il design Closed Top non è adatto solo ai tradizionali sistemi raffreddati ad aria, ma è anche altamente compatibile con architetture raffreddate a liquido, soddisfacendo le esigenze di implementazione di diverse soluzioni di dissipazione del calore per data center.

Che cos'è il modulo OSFP-RHS Flat Top?

A differenza dei moduli Finned Top, i moduli Flat Top non integrano una struttura di dissipazione del calore visibile. Utilizzano invece un design con involucro piatto, lasciando il compito di dissipazione del calore al sistema di raffreddamento interno dello switch o del server, come dissipatori di calore, condotti dell'aria o dispositivi di raffreddamento a liquido. Questo design aiuta a ottenere una gestione più uniforme del flusso d'aria e migliora la coerenza complessiva del design termico del dispositivo.

Che cos'è un modulo QSFP-DD e qual è il suo ruolo nei data center？

QSFP-DD (Double Density) è un package aggiornato basato sul QSFP tradizionale. Espandendo i canali elettrici da 4 a 8, supporta velocità di trasmissione 200G, 400G e persino 800G. Allo stesso tempo, è retrocompatibile con QSFP+/QSFP28, consentendo alle reti esistenti di passare senza problemi a velocità superiori.

Nei data center, QSFP-DD viene utilizzato principalmente per aumentare la densità delle porte e la capacità di larghezza di banda complessiva, consentendo agli switch di fornire più connessioni ad alta velocità in uno spazio limitato. È ampiamente utilizzato nel cloud computing, nel DCI e in altri scenari, ed è anche una delle scelte principali per le attuali implementazioni di reti 400G.

Principi di base per interconnettere con successo ricetrasmettitori con connettori QSFP-DD e OSFP

Garantire la coerenza del protocollo

I due moduli interconnessi devono aderire allo stesso protocollo di comunicazione; ad esempio, un modulo Ethernet può interfacciarsi solo con un altro modulo Ethernet. Se vengono mescolati protocolli diversi, come Ethernet con InfiniBand o Fibre Channel, anche se il fattore di forma è identico, il collegamento non può essere stabilito. Pertanto, gli standard e gli scenari applicativi seguiti dai moduli dovrebbero essere chiaramente definiti prima dell'implementazione.

Corrispondenza della modulazione della porta ottica

Nell'interconnessione dei moduli ottici, le velocità dei segnali elettrici possono differire, ma le velocità di trasmissione lato ottico e gli schemi di modulazione devono rimanere coerenti. Ad esempio, quando un modulo OSFP utilizza un segnale ottico 4×100G PAM4, anche l'altro modulo QSFP-DD deve emettere un segnale ottico della stessa specifica; in caso contrario, la comunicazione normale non sarà possibile.

Mantenere la compatibilità della modalità fibra

I cavi in fibra ottica utilizzati a entrambe le estremità del modulo devono essere dello stesso tipo, ovvero entrambi devono essere monomodali o multimodali. Poiché i due tipi differiscono significativamente per lunghezza d'onda operativa, perdita di trasmissione e scenari applicativi, combinarli può portare a instabilità del collegamento o persino al completo fallimento della comunicazione. 

Soluzioni per l'interconnessione di porte 400G e 800G OSFP e QSFP-DD

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

Negli interconnettori ad alta velocità e a breve distanza nei data center, i moduli 400G QSFP-DD SR4 possono essere implementati sugli switch, mentre i moduli 400G OSFP flat-top SR4 possono essere utilizzati sugli adattatori di rete, collegati tramite cavi patch in fibra multimodale MTP/MPO-12. Entrambi i moduli utilizzano quattro canali ottici paralleli 100G PAM4 per ottenere una comunicazione fluida tra le porte. Questa soluzione conveniente è ideale per connessioni ad alta velocità e a breve distanza tra switch ToR e server, tipicamente adatta a collegamenti in fibra ottica non superiori a 100 metri.

Da QSFP-DD 400G DR4 a Flat Top 400G OSFP DR4

Negli scenari che richiedono trasmissioni a medio-lunga distanza, i moduli 400G QSFP-DD DR4 e 400G OSFP flat-top DR4 offrono una soluzione di interconnessione efficiente. Questi moduli adottano segnali ottici paralleli 4×100G PAM4 per realizzare la connessione tra le porte switch QSFP-DD e le porte delle schede di interfaccia di rete OSFP. In combinazione con cavi in fibra MTP/MPO-12 OS2, questa soluzione supporta distanze di trasmissione fino a circa 500m.

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

Negli scenari che prevedono l'interconnessione di switch e server all'interno dello stesso rack o di rack adiacenti, i cavi DAC o AOC offrono una soluzione semplice ed efficiente. I cavi DAC flat-top da 400G QSFP-DD a 400G OSFP consentono connessioni dirette plug-and-play tra le porte senza la necessità di moduli ottici aggiuntivi. Quando si utilizzano cavi DAC o AOC, è essenziale assicurarsi che il loro schema di modulazione corrisponda alla velocità della porta del dispositivo connesso. Ad esempio, se il DAC utilizza la modulazione 4×100G PAM4 sul lato QSFP-DD, sarà incompatibile con uno switch 400G QSFP-DD che utilizza la modulazione 8×50G PAM4.

OSFP 800G con parte superiore alettata Breakout a doppio 400G QSFP-DD

Oltre alle connessioni dirette standard da 400G a 400G, il modulo 800G OSFP con parte superiore alettata può suddividere una singola porta 800G in due porte 400G indipendenti. Questo modulo utilizza la modulazione PAM4 8×100G e si collega a due moduli 400G su uno switch QSFP-DD tramite due cavi patch in fibra ottica MTP/MPO-12 OS2, ottenendo un'interoperabilità fluida tra le porte.

Conclusione

OSFP e QSFP-DD sono due principali fattori di forma per moduli ottici 400G/800G. Confermando la coerenza del protocollo, la corrispondenza della modulazione della porta ottica e la compatibilità della modalità della fibra, anche se i due moduli hanno package diversi, possono comunque essere interconnessi.