QSFP28, QSFP-DD и QSFP56: в чем различия?

Что такое форм-фактор QSFP28?

QSFP28 — это разновидность форм-фактора QSFP, в которой используются 4 канала (по 25 Гбит/с на канал) для поддержки скорости передачи данных до 100 Гбит/с. Форм-фактор QSFP28 представляет собой компактный, высокоплотный вариант подключения 100 Gigabit Ethernet с низким энергопотреблением для центров обработки данных и других высокоскоростных приложений. В последние годы поставки Оптический модуль QSFP28 всё больше увеличивается по мере стремительного развития сетей с более высокой пропускной способностью и скоростью.

К распространённым трансиверам 100G QSFP28 относятся 100G SR4, LR4, CWDM4 и PSM4. Их основные характеристики приведены ниже.

Помимо трансиверов QSFP28, медный кабель 100G QSFP28 DAC также популярен для приложений на коротких расстояниях, включая кабель QSFP28 to QSFP28 DAC и кабель QSFP28 to 4x SFP28 DAC. Эти кабели обычно используются для подключения двух портов QSFP28 в пределах стойки или шкафа на максимальном расстоянии 10 метров.

Что такое QSFP56 Форм-фактор?

Оптические модули 200G с технологией PAM-4

QSFP56 — относительно новый форм-фактор для передачи данных, разработанный для поддержки скоростей передачи данных до 200Gbps. Трансивер QSFP56 соответствует соглашению QSFP56 Multi-Source Agreement (MSA). Трансивер 200G QSFP56 — это усовершенствованная версия QSFP28.  Он использует те же физические характеристики, что и предыдущий QSFP28, а главное улучшение заключается в технологии модуляции. В QSFP56 технология модуляции усовершенствована за счет использования PAM-4 вместо NRZ в 100G QSFP28. Для достижения 200Gbps при использовании NRZ требуется 8x25Gbps, тогда как PAM4 требует всего 4×50Gbps для поддержки 200Gbps, что позволяет снизить затраты на оптоволокно и уменьшить потери в линии. 

К распространённым трансиверам 200G QSFP56 относятся 200G QSFP56 SR4, DR4, FR4, LR4 и ER4. Их основные характеристики представлены ниже.

Что такое QSFP-DD Форм-фактор?

Tсамый маленький оптический трансивер 400G

QSFP-DD означает Quad Small Form-factor Pluggable Double Density, также известен как QSFP56-DD. Это интерфейс разъема нового поколения с высокой плотностью для высокопроизводительных приложений центров обработки данных. Он соответствует стандарту IEEE802.3bs и спецификации QSFP-DD MSA. В отличие от 4-канальных трансиверов QSFP56, QSFP-DD использует 8-канальный электрический интерфейс, обеспечивая скорость передачи данных 200G по схеме 8x25Gb/s NRZ, а также поддерживает 400G по схеме 8x50Gb/s PAM-4, что делает его самым компактным оптическим модулем 400G. 

Обратная совместимость с QSFP+, QSFP28 и QSFP56

Одной из наиболее важных особенностей QSFP-DD является обратная совместимость. Разъём QSFP-DD имеет такую же распиновку, как и более старый разъём QSFP. Он обратно совместим с оптическими модулями типа 40G~200G QSFP, включая предыдущие 40G QSFP+, 100G QSFP28 и 200G QSFP56. Это означает, что существующие трансиверы QSFP+ и QSFP28 можно устанавливать в слоты QSFP-DD без каких-либо адаптеров. Таким образом, QSFP-DD является гибким решением для модернизации существующих сетей 40G/100G до 400G. В результате QSFP-DD предоставляет высокопроизводительный интерфейс высокой плотности с возможностью масштабирования, совместимый с широким спектром существующего оборудования.

К распространенным трансиверам QSFP-DD относятся 400G QSFP-DD SR8, DR4, FR4, LR4, LR8 и 200G QSFP-DD SR8, PSM8, LR8. Их основные характеристики приведены ниже.

Сравнение  QSFP28, QSFP-DD и QSFP56

Краткий обзор различий 

В следующей таблице обобщены основные различия между QSFP28, QSFP-DD и QSFP56.

Ниже подробно рассматриваются их различия.

Различие 1: скорость передачи данных и количество каналов

Скорость передачи данных является наиболее существенным различием между ними. QSFP-DD имеет максимальную скорость передачи данных, что следует из его названия: это модуль с удвоенной плотностью, то есть количество его каналов увеличилось с 4 каналов у QSFP28 и QSFP56 до 8 каналов. В результате QSFP-DD поддерживает максимальную скорость передачи данных 400G (8x 50Gb/s) на основе модуляции PAM4, а также поддерживает 200G (8x 25Gb/s) на основе модуляции NRZ. При модуляции 4 каналов с использованием NRZ и скоростях 50Gbps/25Gbps на канал QSFP56 поддерживает 200Gbps, тогда как QSFP28 поддерживает 100Gbps.

Различие 2: модуляция NRZ и PAM4

Как упоминалось выше, QSFP28 и 200G QSFP-DD используют технологию модуляции NRZ, тогда как QSFP56 и 400G QSFP-DD используют технологию PAM4. В чем же различия между NRZ и PAM4?

Зачем нужен PAM4 Модуляция?

NRZ (Non-Return-to-Zero) — основная технология модуляции в некогерентных оптических системах связи. Однако с увеличением скорости передачи данных, например до 200G/400G, NRZ столкнулась с проблемами дисперсии, пропускной способности и стоимости. Когда скорость передачи символов превышает 25G, влияние дисперсии начинает становиться значительным при передаче на средние и большие расстояния. Когда полоса пропускания электрооптического преобразования превышает 60 Гбит/с, возникает техническое ограничение. С точки зрения стоимости при одинаковой скорости передачи данных скорость передачи символов PAM4 составляет лишь половину скорости NRZ, что значительно снижает требования к пропускной способности оптических устройств и, следовательно, уменьшает их стоимость. В результате технология модуляции PAM4 стала неизбежным направлением развития.

Проблемы PAM4 Модуляция

PAM4 также имеет несколько недостатков по сравнению с NRZ. Его отношение сигнал/шум (SNR) хуже, чем у NRZ, примерно на -9.54 дБ, а отражения в три раза сильнее, чем у NRZ. Кроме того, для эффективной реализации PAM4 требуется более высокое энергопотребление, более строгие условия охлаждения и более дорогостоящее оборудование.

Поскольку и QSFP56, и QSFP-DD поддерживают скорость передачи данных 200G, с учётом SNR, энергопотребления, простоты развертывания и стоимости для короткодистанционного соединения 200G, возможно, лучшим выбором будет QSFP-DD типа 200G.

Заключение

QSFP28, QSFP-DD и QSFP56 можно рассматривать как варианты форм-фактора QSFP. У них есть сходства, но, конечно, они также различаются по многим параметрам: скорости передачи данных, количеству каналов, типам модуляции и т. д. Хотя оптические трансиверы 200G и 400G пока не получили широкого распространения, сетевые технологии быстро развиваются, и в ближайшем будущем трансиверы 200G и 400G должны получить дальнейшее развитие и занять доминирующее положение на рынках. Более раннее развертывание сети 200G/400G для вашего центра обработки данных является необходимым. Трансиверы 400G QSFP-DD доступны в QSFPTEK; обращайтесь за консультацией по адресу [email protected].