Как соединить порты OSFP и QSFP-DD для сетей 400G/800G?

Почему взаимное соединение OSFP и QSFP-DD важно в сетях 400G/800G?

В связи с ускоренным развертыванием сетей 400G/800G центрам обработки данных часто необходимо использовать оба OSFP и корпусов QSFP-DD для удовлетворения потребностей различных устройств и сценариев. По мере роста трафика сосуществование нескольких высокоскоростных оптических модулей стало нормой, а взаимосовместимость различных интерфейсов стала критически важным вопросом.

Из-за различий в конструкции OSFP и QSFP-DD отсутствие подходящих решений для взаимного подключения может повлиять на стабильность канала и эффективность развёртывания. Поэтому обеспечение эффективного взаимного подключения между двумя типами портов является важным условием для гибкого расширения сети и плавного обновления. 

Обзор форм-факторов 400G/800G OSFP и QSFP-DD

Что такое модуль OSFP и почему он важен для высокоскоростных сетей?

OSFP — это новый сменный форм-фактор, поддерживающий восемь высокоскоростных каналов и изначально рассчитанный на 400Gbps (8x50G или 4x100G). Он немного шире и глубже, чем QSFP-DD, но по-прежнему поддерживает 32 порта OSFP на передней панели высотой 1U и скорость коммутации 14.4Tbps на коммутирующий слот высотой 1U. Оптические модули OSFP разработаны с улучшенными характеристиками целостности сигнала и теплоотвода, что позволяет оптическим модулям следующего поколения 800G использовать восемь каналов по 100Gbps (8x100G), обеспечивая простой переход с 400G на 800G. OSFP также обеспечивает обратную совместимость со 100G оптическими модулями QSFP.

В высокоскоростных сетях модули OSFP не только обеспечивают передачу данных высокой плотности, но также обладают хорошим теплоотводом и просты в обслуживании, что позволяет центрам обработки данных стабильно работать даже при резком увеличении трафика.

OSFP с ребристой верхней частью vs OSFP с закрытой верхней частью vs OSFP-RHS с плоской верхней частью: в чем разница?

Что такое модуль OSFP с оребрённой верхней частью?

OSFP с ребристой верхней частью модули оснащены металлическими радиаторами сверху, что значительно увеличивает площадь рассеивания тепла и повышает эффективность воздушного потока. Такая конструкция подходит для развертываний с высокой мощностью и высокой плотностью, например в центрах обработки данных с ИИ или в средах с коммутаторами 800G, однако ее недостатком является то, что она предъявляет высокие требования к пространству внутри корпуса и конструкции воздушного потока.

Что такое модуль OSFP с закрытым верхом?

Конструкция OSFP Closed Top оснащена верхней крышкой над ребрами радиатора. Конструкция Closed Top подходит не только для традиционных систем воздушного охлаждения, но и отличается высокой совместимостью с архитектурами жидкостного охлаждения, удовлетворяя потребности в развертывании различных решений для отвода тепла в центрах обработки данных.

Что такое модуль с плоской верхней частью OSFP-RHS?

В отличие от модулей Finned Top, модули Flat Top не имеют встроенной видимой конструкции для отвода тепла. Вместо этого в них используется плоский корпус, а задача отвода тепла возлагается на внутреннюю систему охлаждения коммутатора или сервера, такую как радиаторы, воздуховоды или устройства жидкостного охлаждения. Такая конструкция способствует более унифицированному управлению воздушными потоками и повышает общую согласованность теплового дизайна устройства.

Что такое модуль QSFP-DD и какова его роль в центрах обработки данных？

QSFP-DD (Double Density) — это усовершенствованный форм-фактор на основе традиционного QSFP. За счет расширения количества электрических каналов с 4 до 8 он поддерживает скорости передачи 200G, 400G и даже 800G. При этом он обратно совместим с QSFP+/QSFP28, что позволяет существующим сетям плавно перейти на более высокие скорости.

В центрах обработки данных QSFP-DD в основном используется для увеличения плотности портов и общей пропускной способности, позволяя коммутаторам обеспечивать больше высокоскоростных подключений в ограниченном пространстве. Он широко применяется в облачных вычислениях, DCI и других сценариях, а также является одним из основных вариантов для современных сетевых развертываний 400G.

Основные принципы успешного соединения приемопередатчиков с разъемами QSFP-DD и OSFP

Обеспечение согласованности протоколов

Два соединённых между собой модуля должны поддерживать один и тот же протокол связи; например, модуль Ethernet может взаимодействовать только с другим модулем Ethernet. Если используются разные протоколы, например Ethernet, InfiniBand или Fibre Channel, соединение невозможно установить, даже если форм-фактор идентичен. Поэтому перед развёртыванием необходимо чётко определить стандарты и сценарии применения, которым соответствуют модули.

Согласование модуляции оптического порта

При взаимном соединении оптических модулей скорости электрических сигналов могут различаться, однако скорости передачи и схемы модуляции на оптической стороне должны оставаться согласованными. Например, если один модуль OSFP использует оптический сигнал 4×100G PAM4, другой модуль QSFP-DD также должен выдавать оптический сигнал с такими же характеристиками; в противном случае нормальная связь будет невозможна.

Обеспечение совместимости оптических модулей

Волоконно-оптические кабели, используемые на обоих концах модуля, должны быть одного типа, то есть оба должны быть одномодовыми или многомодовыми. Поскольку эти два типа значительно различаются по рабочей длине волны, потерям при передаче и сценариям применения, их смешивание может привести к нестабильности линии или даже к полному отказу связи. 

Решения для объединения портов 400G и 800G OSFP и QSFP-DD

QSFP-DD 400G SR4 — плоский OSFP 400G SR4

В центрах обработки данных для коротких высокоскоростных соединений 400G-модули QSFP-DD SR4 можно устанавливать на коммутаторах, а плоские 400G-модули OSFP SR4 — на сетевых адаптерах, соединяя их многомодовыми оптическими патч-кордами MTP/MPO-12. Оба модуля используют четыре параллельных оптических канала 100G PAM4 для обеспечения бесшовной связи между портами. Это экономичное решение идеально подходит для высокоскоростных соединений на коротких расстояниях между коммутаторами ToR и серверами и обычно используется для оптоволоконных линий длиной не более 100 метров.

QSFP-DD 400G DR4 на плоский 400G OSFP DR4

В сценариях, требующих передачи на средние и большие расстояния, модули 400G QSFP-DD DR4 и 400G OSFP flat-top DR4 обеспечивают эффективное решение для межсоединений. В этих модулях используются параллельные оптические сигналы 4×100G PAM4 для соединения портов коммутатора QSFP-DD с портами сетевых интерфейсных карт OSFP. В сочетании с оптоволоконными кабелями MTP/MPO-12 OS2 это решение поддерживает расстояния передачи примерно до 500 м.

QSFP-DD 400G — плоский верхний OSFP 400G DAC

В сценариях, предусматривающих соединение коммутаторов и серверов в одной или соседних стойках, кабели DAC или AOC представляют собой простое и эффективное решение. Кабели DAC 400G QSFP-DD — 400G OSFP с плоским верхом обеспечивают прямое подключение портов по принципу plug-and-play без необходимости в дополнительных оптических модулях. При использовании кабелей DAC или AOC необходимо убедиться, что их схема модуляции соответствует скорости порта подключаемого устройства. Например, если в кабеле DAC на стороне QSFP-DD используется модуляция 4×100G PAM4, он будет несовместим с коммутатором 400G QSFP-DD, использующим модуляцию 8×50G PAM4.

OSFP 800G с оребрённой верхней частью, переходящий в два QSFP-DD 400G

Помимо стандартных прямых соединений 400G–400G, модуль 800G OSFP с оребренной верхней частью может разделить один порт 800G на два независимых порта 400G. В этом модуле используется модуляция 8×100G PAM4, а подключение к двум модулям 400G на коммутаторе QSFP-DD осуществляется с помощью двух оптических патч-кордов MTP/MPO-12 OS2, что обеспечивает бесшовную совместимость между портами.

Заключение

OSFP и QSFP-DD — это два основных форм-фактора оптических модулей 400G/800G. При подтверждении согласованности протоколов, соответствии модуляции оптических портов и совместимости режимов волокна два модуля могут быть взаимосвязаны, даже если они имеют разные корпуса.