Visão geral do módulo óptico QSFP-DD: qual é a diferença?

O QSFP-DD é o menor módulo óptico de formato 400G disponível no mercado atualmente. Ele também é o módulo óptico que oferece a maior densidade de largura de banda de transmissão em aplicações 400G, com compatibilidade retroativa com gerações anteriores de módulos no formato QSFP, tornando-o amplamente popular em muitas aplicações de data centers e empresas. Este artigo fornecerá uma comparação detalhada dos principais módulos ópticos 400G atuais, incluindo QSFP-DD, QSFP56, OSFP, CFP8, COBO e outros módulos. Ao ler esta publicação, você conhecerá a diferença entre esses módulos ópticos 400G.

O que é um módulo óptico 400G QSFP-DD?

QSFP-DD significa Quad Small Form Factor Pluggable Double Density. O protocolo IEEE802.bs e o padrão MSA definem a especificação QSFP-DD. A "dupla densidade" neste padrão significa que o número de interfaces elétricas de alta velocidade deste módulo é o dobro do módulo QSFP28 padrão. O módulo óptico QSFP-DD pode aumentar a taxa de dados de cada canal de transmissão para até 25Gb/s por meio da tecnologia de modulação NRZ, alcançando uma taxa máxima de transmissão de 200Gbps. Usando a tecnologia de modulação PAM4, a taxa de dados de cada canal de transmissão pode ser aumentada para 50Gb/s, alcançando uma taxa máxima de transmissão de 400Gbps. Transceptores ópticos 400G QSFP-DD geralmente são usados para aplicações Ethernet 400G em data centers de computação de alto desempenho e redes em nuvem.

A seção a seguir listará os benefícios do formato QSFP-DD:

• Compatibilidade retroativa: Este recurso permite que o QSFP-DD tenha total compatibilidade retroativa com módulos QSFP existentes, incluindo QSFP+, QSFP28, QSFP56 etc. Isso oferece a engenheiros ou usuários finais maior flexibilidade ao construir novas redes ou realizar upgrades de rede.

• Design especial do conector: O QSFP-DD apresenta um cage/conector integrado empilhado 2x1, compatível tanto com sistemas de conectores de cage de uma altura quanto com sistemas de conectores de cage empilhados de duas alturas.

• Conectores SMT e um design de gaiola 1xN: Este design permite que o módulo seja independente com pelo menos 12W de suporte térmico. Ele permite que este módulo tenha maior desempenho térmico e reduz custos desnecessários de design térmico durante a operação.

• Design de ASIC: Ele pode oferecer suporte a uma variedade de taxas de porta e é totalmente compatível retroativamente com formatos QSFP anteriores, incluindo módulos QSFP+ e QSFP28, o que reduz o custo de implantação de portas e dispositivos.

QSFP-DD vs QSFP+/QSFP28/QSFP56

As seções a seguir descreverão as diferenças entre vários formatos QSFP, incluindo QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 e QSFP56.

Estrutura

Como formatos QSFP diferentes, QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 e QSFP56 têm a mesma largura, comprimento e espessura. Isso significa que eles são idênticos na aparência. Em termos de design de canais de transmissão internos, QSFP+, QSFP28 e QSFP56 são interfaces elétricas de 4 canais, enquanto os módulos ópticos 400G QSFP-DD são uma interface elétrica de 8 vias, e ela também oferece o dobro do número de portas ASIC para dar suporte a interfaces existentes, como CAUI-4. Devido à necessidade de acomodar uma fileira extra de contatos, a interface mecânica do QSFP-DD na placa host é ligeiramente mais profunda do que a de outros transceptores do sistema QSFP.

Largura de banda & aplicação

O módulo QSFP-DD fornece largura de banda máxima de 400Gbps, enquanto o QSFP+/QSFP28/QSFP56 só pode alcançar 40Gbps/100Gbps/200Gbps, respectivamente; por isso, os conectores QSFP-DD são aplicados a módulos ópticos 400G, DACs e AOCs para interconexões de data centers 400G e aplicações empresariais. Enquanto módulos QSFP+/QSFP28/QSFP56 e DAC/AOC são utilizados para interconectar redes 40G/100G/200G.

Compatibilidade com versões anteriores

Como mencionamos anteriormente, o padrão QSFP-DD é retrocompatível com ambos os módulos transceptores da geração anterior de sistemas QSFP, porque também usa o formato QSFP. A tecnologia QSFP-DD aumenta a largura de banda e a taxa máxima de transmissão do módulo com base na aparência do sistema QSFP. O recurso de retrocompatibilidade permite que os módulos QSFP-DD evitem a substituição em larga escala dos equipamentos existentes durante a instalação, atingindo assim o objetivo de reduzir o custo das atualizações de rede.

A tabela a seguir mostra a diferença entre QSFP-DD/QSFP56/QSFP28/QSFP+:

QSFP-DD vs OSFP/CFP8/COBO

A seção a seguir abordará as diferenças entre os módulos ópticos 400G convencionais mais comuns.

QSFP-DD vs OSFP

OSFP significa Octal Small Format Pluggable, um novo módulo plugável projetado com oito canais elétricos de alta velocidade e que pode atingir até 400 Gb/s (8x50G) ou 800 Gb/s. A diferença entre esses dois módulos está em suas diferentes dimensões. O módulo QSFP-DD tem formato de 18,35 mm*89,4 mm*8,5 mm, enquanto o módulo OSFP tem formato de 22,58 mm*107,8 mm*13 mm. Embora suas dimensões de formato sejam diferentes, eles têm a mesma densidade de transmissão. O transceptor OSFP tem uma densidade de transmissão de 36 portas OSFP por 1U, alcançando uma densidade de transmissão de 14,4 Tb/s por 1U.

Quanto ao consumo de energia, o transceptor OSFP é classificado em 12-15 W e o módulo QSFP-DD é classificado em 7-12 W. Claramente, o módulo de menor consumo de energia é preferido para data centers e redes corporativas. Quanto à compatibilidade retroativa, os módulos OSFP não são compatíveis retroativamente com QSFP+ e QSFP28 porque os módulos OSFP são maiores que o tamanho deles.

Figura1: módulo OSFP com conector diferente

QSFP-DD vs CFP8

O tamanho do módulo CFP8 é 41.5mm*107.5mm*9.5mm, e sua interface elétrica é projetada em dois modos: 16*25Gb/s e 8*50Gb/s. O tamanho do CFP8 é quase três vezes o do 400G QSFP-DD. Em termos de consumo de energia, o consumo de energia do CFP8 também é muito maior. Além disso, o transceptor CFP8 não pode ser usado em portas QSFP+/QSFP28. A largura de banda máxima do CFP8 e do QSFP-DD é 400Gb/s, mas o último transceptor também pode suportar 8*25G (200Gb/s), enquanto o CFP8 suporta apenas 16*25G e 8 *50G em duas formas.

Figura 2: Módulo CFP8 acoplado em sistemas de porta única e dupla

QSFP-DD vs COBO

Em comparação com os módulos anteriores, o módulo COBO (Consortium for On-Board Optics) é o mais especial porque é instalado dentro do equipamento de placa de linha em um ambiente controlado, o que significa que ele não tem capacidade hot-pluggable e carece de flexibilidade no uso e na instalação. Portanto, em termos de dificuldade de manutenção, o módulo COBO é mais complexo e traz muitos inconvenientes às operações. Em termos de design da interface elétrica, COBO tem duas especificações, uma para oito canais e outra para dezesseis canais, que podem atingir a taxa máxima de transmissão de até 1x400G e 2x400G, respectivamente.

Figura3: Módulo COBO

A tabela a seguir analisa a maturidade de mercado dos quatro transceptores diferentes; quanto maior o número, maior a maturidade de mercado desses transceptores

Em resumo, podemos ver claramente as diferenças entre esses quatro módulos, e os módulos QSFP-DD e OSFP também obtêm classificações mais altas. Esses dois transceptores são mais populares entre os fabricantes de fibra óptica do que os outros dois, enquanto QSFP-DD geralmente é adequado para aplicações de data center e empresariais, enquanto os módulos OSFP geralmente são adequados para aplicações do setor de telecomunicações.

Conclusão: QSFP-DD ainda será popular em Ethernet 800G no futuro?

Muitas pessoas se perguntam se QSFP-DD pode continuar popular em Ethernet 800G, para que possa ser usado com confiança a fim de evitar a substituição de equipamentos em larga escala no futuro. Atualmente, o mercado de Ethernet 400G está se expandindo lentamente, à medida que os data centers demandam cada vez mais largura de banda de rede, e os módulos QSFP-DD são amplamente usados em Ethernet 400G devido aos seus inúmeros benefícios. Quanto à perspectiva de desenvolvimento, a tecnologia 100G de onda única está se tornando cada vez mais madura quando a Ethernet 400G está comercialmente disponível em larga escala, o que estabelece a base para o lançamento da taxa de transmissão 800G‘s.

E a organização QSFP-DD800 Multi-Source Agreement (MSA) lançou a primeira versão da especificação de hardware para o transceptor QSFP-DD800. Esta especificação pretende continuar usando o formato QSFP-DD para suportar taxas de transmissão de canal único de até 100Gbps, o que significa que esse formato continuará a ser usado no futuro e permanecerá popular para 800G Ethernet no futuro. Se você quiser saber mais informações sobre o transceptor de módulo óptico 400G, entre em contato com a QSFPTEK pelo [email protected].