Optische 400G-Transceiver: Detaillierte Typen- und Anwendungsvorstellung

 

Die optischen 400G-Transceiver wurden entwickelt, um sich an den Netzwerkmarkt von 25G, 40G bis 100G, 200G, 400G und sogar 1T anzupassen. Optische 400G-Transceiver spielen eine wichtige Rolle beim Aufbau von 400G-Netzwerksystemen. In Bezug auf die optische Wellenlänge können optische 400G-Transceiver in Multimode (MM) und Singlemode (SM) unterteilt werden; In Bezug auf den Signalmodulationsmodus werden sie in NRZ- und PAM4-Modulation (derzeit hauptsächlich PAM4) unterteilt; In Bezug auf die Übertragungsentfernung können sie in SR, DR, FR und LR unterteilt werden; Hinsichtlich des Formfaktors können sie in OSFP, QSFP-DD, CFP8, CWDM8, CDFP, COBO unterteilt werden.

 

1. Welche Formfaktoren haben optische 400G-Transceiver?

 

• OSFP(Oktale kleine Form-Faktor steckbar)

Das 400G OSFP-Modul wird für einen neuen Schnittstellenstandard beworben, der mit der bestehenden Lichtschrankenschnittstelle nicht kompatibel ist. Mit Abmessungen von 100.4 * 22.58 * 13^3 mm ist es etwas größer als das QSFP-DD und benötigt eine größere Leiterplattenfläche. Der OSFP-Transceiver ist ein neuer steckbarer Formfaktor mit acht elektrischen Hochgeschwindigkeits-Lanes, der 400 Gbit/s (8x50G) unterstützt. Der OSFP verfügt über einen integrierten Kühlkörper, der die thermische Leistung erheblich verbessert und Module mit bis zu 15 W Leistung in einem Switch-Chassis mit konventionellem Luftstrom ermöglicht. 

 

 

• QSFP-DD (Quad Small Form Factor Pluggable Double Density)

Der optische 400G QSFP-DD-Transceiver ist eine Erweiterung der QSFP-Schnittstelle und verdoppelt die ursprüngliche 4-Kanal-Schnittstelle auf 8-Kanal, dh die sogenannte Double Density. Das Modul ist mit dem bestehenden optischen QSFP28-Modul und dem QSFP28 AOC/DAC kompatibel, was einer seiner Hauptvorteile ist. Die elektrische Schnittstelle von QSFP-DD verwendet 8 Kanäle, und die Rate jedes Kanals beträgt bis zu 25 Gb/s (NRZ-Modulation) oder 50 Gb/s (PAM4-Modulation) und bietet Lösungen bis zu 200 G oder 400 G. Die Bandbreite von QSFP-DD kann das Zehnfache von QSFP+ oder das Vierfache von QSFP28 betragen. Die Formfaktoren des 400G QSFP-DD optischen Moduls umfassen hauptsächlich 400G DR4, 400G FR4, 400G LR4 und 400G SR8. Unter ihnen die 400G SR8 Transceiver erfüllt den IEEE 802.3cm-Standard und die Anforderungen von 70m OM3- und 100m OM4/OM5-Übertragungsstrecken, verwendet 16-Kern-Multimode-MPO-Anschlüsse mit 8 Sendern und 8 Empfängern und überträgt ein 50-Gbit/s-Signal, wenn jeder Kanal von PAM4 moduliert wird. Inzwischen hat 400G SR8 einen Preisvorteil durch die Verwendung von VCSEL-Lasern.

Im Vergleich zu 400G OSFP ist 400G QSFP-DD halb so groß und unterstützt derzeit nur bis zu 400Gb/s, aber OSFP kann bis zu 800Gb/s unterstützen. QSFP-DD ist hauptsächlich für die aktuellen 400G-Netzwerke gedacht, die in großem Umfang eingesetzt werden, während OSFP eher für zukünftige 800G-Netzwerke gedacht ist. Zusammen mit dem aktuellen Status ist QSFP-DD also besser für 400G-Netzwerke geeignet.

 

 

• CFP8

Der CFP8 ist eine Erweiterung des CFP4, wodurch die Anzahl der Kanäle auf 8 und die Größe entsprechend auf 40 * 102 * 9.5^3 mm erhöht wird. die Lösung ist kostspieliger und erfordert den Einsatz von sechzehn 25G-Lasern. der CFP8 ist mehr als dreimal so groß wie der QSFP-DD. Da die optischen Module der CFP-Serie hauptsächlich für Carrier-Grade-Anwendungen verwendet werden, bei denen die Anforderungen an die Portdichte nicht so hoch sind wie in Rechenzentren, unterstützt das CFP3 nur 8 Gb/s (400x16G oder 25x8G). Während QSFP-DD sowohl 50 Gb/s (200x8G) als auch 25Gb/s (400x8G) unterstützt, was eher für die Kurzstreckenverkabelung in den Rechenzentren geeignet ist.

 

 

• CWDM8

Das 400G CWDM8-Modul ist eine Erweiterung des CWDM4-Standards mit einer Rate von 50G pro Wellenlänge. Es hat vier zentrale Wellenlängen, nämlich 1351/1371/1391/1411 nm. Sein Wellenlängenbereich wird breiter, die Anforderungen an MUX / DeMux sind höher, die Anzahl der Laser verdoppelt sich und die maximale Eingangsleistung beträgt 8.5 dBm.

 

 

• CDFP

Der 400G CDFP-Standard wurde früher geboren und bisher wurde die dritte Version der Spezifikation veröffentlicht. Es ist das erste 16x25G=400G größere Modul. Es verwendet 16 Kanäle mit einer Einzelkanalrate von 25G. Aufgrund der großen Anzahl von Kanälen ist auch die Baugröße relativ groß.

 

 

• COBO(CArbeitsgemeinschaft für On Ban Bord Opics)

COBO bedeutet, dass alle optischen Komponenten auf der Leiterplatte platziert sind. Die Hauptvorteile dieses Moduls sind eine gute Wärmeableitung und eine geringe Größe. Da Hot-Swapping jedoch nicht unterstützt wird, ist es schwierig, es zu reparieren, sobald ein Teil ausfällt.

 

Unter den oben genannten 400G optischer Transceiver Verpackungsformen, QSFP-DD und OSFP sind die Mainstream-Formulare.

 

 

2. Was'Ist der Unterschied zwischen 400G und 10G/25G/40G/100G/200G optischen Transceivern?

 

Im Vergleich zu optischen 10G-, 25G-, 40G- und 100G-Modulen wird die Einführung der 400G-Optikmodule die optische Kommunikation in eine neue Ära einleiten. Die optische Kommunikation verändert sich von der kohärenten Einzelträger-Erkennung in optischen Low-End-Modulen zu Polarisations-Multiplexing-Mehrträgeranwendungen. Photonische Integration und elektronische Integration sowie die ADC/DSP-Technologie werden der Schlüssel zur Kommerzialisierung des optischen 400G-Kommunikationssystems sein. Angesichts des dringenden Bedarfs an Ethernet-Standardisierung wird die Nachfrage nach optischer Parallelisierung die Entwicklung der photonischen Integrationstechnologie erheblich erleichtern. Obwohl in optischen 400G-Modulen nur ein optischer Chip verwendet wird, sind die Kosten hoch: Bei optischen 10G/25G-Modulen machen die Kosten des optischen Chips etwa 30% aus; bei optischen 40G/100G-Modulen machen die Kosten des optischen Chips etwa 50 % aus; und bei optischen 400G-Modulen betragen die Kosten für optische Chips bis zu 70 %. Obwohl optische 10G-, 25G-, 40G- und sogar 100G-Module zum Mainstream des Marktes geworden sind, werden 400G-Optikmodule die Technologie mit den steigenden Anforderungen an Bandbreite, Portdichte und Systemenergieverbrauch weiter auf ein höheres Entwicklungsniveau treiben.

Im Vergleich zu optischen 200G-Modulen ist der gängigere Formfaktor von 400G-Optikmodulen 400 G QSFP-DD, während optische 200G-Module auch in QSFP-DD-Formen erhältlich sind, aber das mehr Mainstream ist das 200G QSFP56. Da die OEMs (Original Equipment Manufacturers) und die Modul-Drittanbieter nun energisch optische 200G-Module entwickeln und produzieren, um um aufstrebende Märkte zu konkurrieren, ist die Anschaffung von 200G-Optikmodulen günstiger. Daher kann ein Rechenzentrum mit einem knappen Budget das teurere 400G-Upgrade auf einen späteren Zeitpunkt verschieben und die 200G-Zwischenoption wählen.

 

3. Zusammenfassung

 

Die Hauptfunktion optischer 400G-Transceiver besteht darin, den Datendurchsatz zu erhöhen und die Bandbreite und Portdichte in Rechenzentren zu maximieren. Die Nachfrage nach Bandbreite in Mega-Rechenzentren wächst, und in Zukunft werden optische 400G-Module die beste Wahl sein, um die Systemleistung zu verbessern und die Bandbreitenkosten zu senken. Darüber hinaus wird das Aufkommen von 5G-Netzen ein weiterer positiver Faktor sein, um den Marktwert optischer 400G-Transceiver zu fördern.