Обзор оптического модуля QSFP-DD: в чем отличие?

QSFP-DD является самым компактным оптическим модулем форм-фактора 400G на современном рынке. Это также оптический модуль с самой высокой плотностью пропускной способности передачи в приложениях 400G, обеспечивающий обратную совместимость с модулями предыдущих поколений форм-фактора QSFP, благодаря чему он широко используется во многих центрах обработки данных и корпоративных приложениях. В этой статье будет представлено подробное сравнение современных основных оптических модулей 400G, включая QSFP-DD, QSFP56, OSFP, CFP8, COBO и другие модули. Прочитав эту статью, вы узнаете о различиях между этими оптическими модулями 400G.

Что такое оптический модуль 400G QSFP-DD?

QSFP-DD расшифровывается как Quad Small Form Factor Pluggable Double Density. Протокол IEEE802.bs и стандарт MSA определяют спецификацию QSFP-DD. «Двойная плотность» в этом стандарте означает, что количество высокоскоростных электрических интерфейсов этого модуля вдвое больше, чем у стандартного модуля QSFP28. Оптический модуль QSFP-DD может увеличить скорость передачи данных по каждому каналу до 25Gb/s с помощью технологии модуляции NRZ, обеспечивая максимальную скорость передачи 200Gbps. При использовании технологии модуляции PAM4 скорость передачи данных по каждому каналу может быть увеличена до 50Gb/s, обеспечивая максимальную скорость передачи 400Gbps. Оптические трансиверы 400G QSFP-DD обычно используются в приложениях Ethernet 400G в центрах обработки данных для высокопроизводительных вычислений и облачных сетях.

В следующем разделе будут перечислены преимущества форм-фактора QSFP-DD:

• Обратная совместимость: Эта функция обеспечивает полную обратную совместимость QSFP-DD с существующими модулями QSFP, включая QSFP+, QSFP28, QSFP56 и т. д. Это предоставляет инженерам или конечным пользователям большую гибкость при построении новых сетей или модернизации сетей.

• Особая конструкция коннектора: QSFP-DD оснащен встроенной стековой конструкцией корпуса и разъема 2x1, поддерживающей как однорядные системы с корпусом и разъемом, так и двухрядные системы со стековыми корпусами и разъемами.

• Разъемы SMT и конструкция корзины 1xN: Такая конструкция позволяет модулю быть автономным и обеспечивать тепловую поддержку мощностью не менее 12W. Благодаря этому модуль демонстрирует более высокие тепловые характеристики и снижает ненужные расходы на термическое проектирование во время работы.

• Проектирование ASIC: Он поддерживает различные скорости портов и полностью обратно совместим с предыдущими форм-факторами QSFP, включая модули QSFP+ и QSFP28, что снижает стоимость развертывания портов и устройств.

QSFP-DD по сравнению с QSFP+/QSFP28/QSFP56

В следующих разделах будут описаны различия между различными форм-факторами QSFP, включая QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 и QSFP56.

Структура

Несмотря на то что форм-факторы QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 и QSFP56 различаются, они имеют одинаковые ширину, длину и толщину. Это означает, что внешне они идентичны. С точки зрения конструкции внутренних каналов передачи QSFP+, QSFP28 и QSFP56 являются 4-канальными электрическими интерфейсами, тогда как оптические модули 400G QSFP-DD имеют 8-полосный электрический интерфейс, а также вдвое увеличивают количество портов ASIC для поддержки существующих интерфейсов, таких как CAUI-4. Из-за необходимости разместить дополнительный ряд контактов механический интерфейс QSFP-DD на хост-плате немного глубже, чем у других системных трансиверов QSFP.

Пропускная способность & применение

Модуль QSFP-DD обеспечивает максимальную пропускную способность 400Gbps, тогда как QSFP+/QSFP28/QSFP56 могут достигать только 40Gbps/100Gbps/200Gbps соответственно, поэтому разъемы QSFP-DD применяются в оптических модулях 400G, DAC и AOC для межсоединений центров обработки данных 400G и корпоративных приложений. Модули QSFP+/QSFP28/QSFP56 и DAC/AOC используются для объединения сетей 40G/100G/200G.

Обратная совместимость

Как мы упоминали ранее, стандарт QSFP-DD обратно совместим с трансиверными модулями предыдущего поколения систем QSFP, поскольку также использует форм-фактор QSFP. Технология QSFP-DD увеличивает пропускную способность и максимальную скорость передачи модуля, сохраняя внешний вид системы QSFP. Функция обратной совместимости позволяет модулям QSFP-DD избежать масштабной замены существующего оборудования при установке и тем самым снизить затраты на модернизацию сети.

В следующей таблице показаны различия между QSFP-DD/QSFP56/QSFP28/QSFP+:

QSFP-DD против OSFP/CFP8/COBO

В следующем разделе будут рассмотрены различия между распространёнными магистральными оптическими модулями 400G.

QSFP-DD против OSFP

OSFP расшифровывается как Octal Small Format Pluggable и представляет собой новый подключаемый модуль, разработанный с восемью высокоскоростными электрическими каналами, который может обеспечивать скорость до 400 Гбит/с (8x50G) или 800 Гбит/с. Различие между этими двумя модулями заключается в их разных размерах. Модуль QSFP-DD имеет размеры 18.35mm*89.4mm*8.5mm, а модуль OSFP — 22.58mm*107.8mm*13mm. Несмотря на различия в размерах, они имеют одинаковую плотность передачи. Трансивер OSFP имеет плотность передачи 36 портов OSFP на 1U, обеспечивая плотность передачи 14.4Tb/s на 1U.

Что касается энергопотребления, трансивер OSFP рассчитан на 12-15 W, а модуль QSFP-DD — на 7-12 W. Очевидно, что модуль с более низким энергопотреблением предпочтителен для сетей центров обработки данных и корпоративных сетей. Что касается обратной совместимости, модули OSFP несовместимы в обратном направлении с QSFP+ и QSFP28, поскольку модули OSFP больше по размеру.

Рисунок 1: модуль OSFP с различными коннекторами

QSFP-DD против CFP8

Размер модуля CFP8 составляет 41.5mm*107.5mm*9.5mm, а его электрический интерфейс разработан в двух вариантах: 16*25Gb/s и 8*50Gb/s. Размер CFP8 почти в три раза превышает размер 400G QSFP-DD. Что касается энергопотребления, CFP8 также потребляет значительно больше энергии. Кроме того, трансивер CFP8 нельзя использовать в портах QSFP+/QSFP28. Максимальная пропускная способность CFP8 и QSFP-DD составляет 400Gb/s, однако последний трансивер также поддерживает 8*25G (200Gb/s), тогда как CFP8 поддерживает только два варианта: 16*25G и 8 *50G.

Рисунок 2: модуль CFP8, установленный в системах с одним и двумя портами

QSFP-DD по сравнению с COBO

По сравнению с предыдущими модулями модуль COBO (Consortium for On-Board Optics) является наиболее особенным, поскольку устанавливается внутри оборудования линейной карты в контролируемой среде, а это означает, что он не поддерживает горячую замену и обладает меньшей гибкостью при использовании и установке. Поэтому с точки зрения сложности обслуживания модуль COBO более сложен и создает множество неудобств при эксплуатации. С точки зрения конструкции электрического интерфейса COBO имеет две спецификации: одну для восьми каналов, а другую для шестнадцати каналов, которые могут обеспечивать максимальную скорость передачи до 1x400G и 2x400G соответственно.

Рисунок3: модуль COBO

В следующей таблице анализируется зрелость рынка четырёх различных трансиверов: чем больше число, тем выше зрелость рынка этих трансиверов

Подводя итог, можно ясно увидеть различия между этими четырьмя модулями, причем модули QSFP-DD и OSFP также получили более высокие оценки. Эти два трансивера более популярны среди производителей оптоволоконного оборудования, чем два других: QSFP-DD обычно подходит для приложений в центрах обработки данных и на предприятиях, тогда как модули OSFP обычно подходят для приложений в телекоммуникационной отрасли.

Заключение: останется ли QSFP-DD популярным в Ethernet 800G в будущем?

Многие задаются вопросом, сможет ли QSFP-DD сохранить популярность в сетях Ethernet 800G, чтобы его можно было с уверенностью использовать и избежать масштабной замены оборудования в будущем. В настоящее время рынок Ethernet 400G постепенно расширяется, поскольку центры обработки данных нуждаются во всё большей пропускной способности сети, а модули QSFP-DD широко используются в Ethernet 400G благодаря многочисленным преимуществам. Что касается перспектив развития, технология 100G на одной длине волны становится всё более зрелой по мере масштабного коммерческого внедрения Ethernet 400G, что закладывает основу для выхода на скорость передачи 800G‘s.

Кроме того, организация QSFP-DD800 Multi-Source Agreement (MSA) выпустила первую версию спецификации оборудования для трансивера QSFP-DD800. Эта спецификация предусматривает дальнейшее использование форм-фактора QSFP-DD для поддержки скорости передачи до 100Gbps на одном канале, что означает, что этот форм-фактор продолжит использоваться в будущем и останется популярным для Ethernet 800G. Если вы хотите узнать больше об оптическом модуле-трансивере 400G, свяжитесь с QSFPTEK по адресу [email protected].