400G QSFP-DD-Transceiver im Rechenzentrum: Typen und Verdrahtungsschema

Mit der schrittweisen Entwicklung der mobilen Internettechnologie und der Internettechnologie werden immer mehr Geschäfte über Cloud Computing und Big Data abgewickelt. Als zentrale Grundeinstellung des Cloud Computing wächst auch die Rechenleistung und interne Datenaustauschkapazität von Rechenzentren explosionsartig mit den Bedürfnissen der Endkunden. Internet-Rechenzentren erfordern eine hohe Bandbreite und niedrige Gesamtkosten. Daher werden optische Parallelübertragungsmodule und vorkonfektionierte mehradrige optische Kabel zu den Mainstream-Produkten für die Verbindung von 400G- oder sogar 800G-Rechenzentren.

Welche Arten von 400G-Transceivern gibt es?

Die frühen optischen 400G-Transceiver verwendeten eine 16-Kanal-NRZ-Modulation mit 25 Gbit/s (z. B. 400G-SR16) und waren in CDFP oder CFP8 verpackt. Sein Vorteil ist, dass es die ausgereifte 25G-NRZ-Technologie auf dem optischen 100G-Modul verwenden kann, aber sein Nachteil ist, dass 16 Signale parallel übertragen werden müssen, mit großem Stromverbrauch und großem Volumen, was nicht für Rechenzentrumsanwendungen geeignet ist.

In den aktuellen 400G-Transceiver-Produkten werden hauptsächlich 8-Kanal-PAM53 mit 4 Gbit/s (400G-SR8, FR8, LR8) oder 4-Kanal-PAM106 mit 4 Gbit/s (400G-DR4, FR4, LR4) verwendet, um die 400G-Signalübertragung auf der Seite des optischen Ports zu realisieren. und elektrische 8-Kanal-PAM53-Signale mit 4 Gbit/s werden auf der Seite des elektrischen Ports in Form eines OSFP- oder QSFP-DD-Pakets verwendet.

Sowohl OSFP- als auch QSFP-DD-Pakete können 8-Kanal-Schnittstellen für elektrische Signale bereitstellen. Im Vergleich dazu ist das QSFP-DD-Paket kleiner (ähnlich dem QSFP28-Paket eines herkömmlichen optischen 100G-Moduls), das besser für Rechenzentrumsanwendungen geeignet ist. Die Größe des OSFP-Pakets ist etwas größer. Es ist besser für Telekommunikationsanwendungen geeignet, da es mehr Strom verbraucht. Und für den CFP8-Formfaktor sind 16x25G-Laser erforderlich, sodass es einen höheren Stromverbrauch, höhere Kosten und eine größere Größe hat.

In Bezug auf die optische Wellenlänge, 400G optischer Transceiver kann in Multimode (MM) und Singlemode (SM) unterteilt werden; In Bezug auf den Signalmodulationsmodus wird er in NRZ- und PAM4-Modulation (derzeit hauptsächlich PAM4) unterteilt; In Bezug auf die Übertragungsdistanz kann der 400G-Transceiver in SR, DR, FR und LR unterteilt werden; In Bezug auf die Verpackungsform kann der 400G-Transceiver in CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD usw. unterteilt werden.

Der folgende Inhalt konzentriert sich auf die Mainstream-Verpackungsform von 400G-Transceivern: 400 G QSFP-DD.

QSFP-DD (Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density) verwendet eine elektrische 8-Kanal-Schnittstelle, und die Rate jedes Kanals beträgt bis zu 25 Gb/s (NRZ-Modulation) oder 50 Gb/s (PAM4-Modulation). Es kann für 200G- und 400G-Ethernet verwendet werden. Derzeit gibt es auf dem 400G-Markt viele Arten von optischen Modulen im QSFP-DD-Paket, darunter 400G SR8, LR4, FR4, DR4, XDR4, FR8, LR8 und andere Typen, die die unterschiedlichen Anforderungen des Rechenzentrums erfüllen können .   

400G-QSFP-DD-Transceiver-Verkabelungsschema im 400G-Rechenzentrum

Die optische Verbindung innerhalb des Rechenzentrums muss mit Hilfe von optischen Modulen und Glasfasersteckern realisiert werden. Um das Wachstum des Datenverkehrs zu bewältigen und flexiblere Erweiterungs-, Upgrade- und Sicherungsfunktionen zu berücksichtigen, hat die neue Generation großer Rechenzentren im Allgemeinen begonnen, eine Leaf-Ridge-Netzwerkarchitektur mit mehr Datenaustausch und Durchsatzkapazität im Inneren zu übernehmen Rechenzentrum sowie eine flachere Netzwerkstruktur.

Für die im Rechenzentrum verschalteten optischen Module muss das entsprechende optische Modulschema aus der Kostenbetrachtung ausgewählt werden. Für einige TOR-Server, die der Ridge-Architektur des Rechenzentrums zum Leaf Layer und vom Leaf Layer zum Spine Layer entsprechen, müssen optische Module mit mittlerer und langer Reichweite für den Datenaustausch verwendet werden. Für optische 400G-Module mit mittlerer und großer Reichweite gibt es hauptsächlich drei Schemata: 400G DR4, 400G FR4 und 2x200G FR4. 

• 400G DR4: Dieses Modul verwendet die 100G-PAM4-Modulationstechnologie mit der optischen 4-Kanal-Parallelübertragung, sodass das optische 400G-QSFP-DD-DR4-Modul eine 8-Kern-Singlemode-Faser benötigt. Das optische 400G-DR4-Modul hat eine Übertragungsreichweite von 500 m, und das aktualisierte optische 400G-DR4+-Modul kann eine Übertragung von 2 km unterstützen. Das optische 400G-QSFP-DD-DR4-Modul ist eigentlich ein optisches 4x100G-Modul, das optische 400G-DR4-Modul kann als 400G-zu-400G-Punkt-zu-Punkt-Verbindung verwendet oder in eine 400G-zu-4x100G-Verbindung getrennt werden. Darüber hinaus kann der 400G DR4 eine flexible Netzwerkverkabelung von 100G bis 400G gemäß den Portratenanforderungen des Rechenzentrums des Kunden durchführen, wodurch weitere Gerätebandbreitenressourcen eingespart werden können.

• 400G FR4:Anders als die 400G-DR4-Struktur enthält 400G QSFP-DD FR4 interne optische Wellenlängenteilungskomponenten, die ebenfalls die 100G-PAM4-Technologie verwenden. Das optische 400G FR4-Modul verwendet Wellenlängenteilungsgeräte, um die optische Wellenlänge von CWDM4 zur Übertragung auf eine Singlemode-Faser zu multiplexen. Daher benötigt das optische 400G-FR4-Modul nur zwei Singlemode-Fasern. 400G FR4 unterstützt 2 km Übertragung. Das optische 400G-FR4-Modul kann nur als optisches 400G-Modul für eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung verwendet werden und enthält optische Wellenlängenteilungselemente, sodass die Gesamtmodulkosten von 400G FR4 höher sind als die von 400G DR4. Da es außerdem nur als 400G-Punkt-zu-Punkt-Verbindung verwendet werden kann und keine flexible Konnektivität bietet, ist es angemessener, es nur in einigen Szenarien zu verwenden, die Hochgeschwindigkeitsports erfordern.

• 2x200G FR4:Dieses optische Modul verfügt über zwei Sätze von 200G CWDM4 2km optischen Modulen im Inneren, sodass das optische 2x200G FR4-Modul im Wesentlichen ein optisches 200G-Modul ist. 2x200G FR4 verwendet die 50G-PAM4-Modulationstechnologie, und die Geräteanforderungen unterscheiden sich nicht wesentlich von denen optischer 100G-Module. Wenn die Industriekette für optische Chips und elektrische Chips nicht ausgereift genug ist und die Endkunden den Netzwerkport aufrüsten müssen, ist 2x200G FR4 daher ein besseres Übergangsschema.

Darüber hinaus ist es auch wichtig, den richtigen Glasfaserstecker im Rechenzentrum zu verwenden. Der Glasfaserstecker muss mit dem optischen Modul abgestimmt werden. Der MPO/MTP-8F-Glasfaser-Jumper wird auf das SR4/DR4-Verbindungsschema angewendet, und der MPO/MTP-16F-Glasfaser-Jumper wird auf das 400G QSFP-DD SR8-Verbindungsschema angewendet. Derzeit umfasst die 400G-Glasfaserschnittstelle mit hoher Marktbekanntheit 400GBase-SR4.2, 400GBase-DR4 und 400GBase-SR8.     

Das spezifische Verdrahtungsschema ist wie folgt:

• QSFP-DD 400G DR4 bis 400G DR4-Anschlussschema: Ein vorkonfektioniertes optisches MPO/MTP-Trunkkabel wird zwischen zwei 400G-Switches eingesetzt, ein 8-adriger MPO/MTP-Glasfaser-Jumper wird am 400G-Switch-Ende eingesetzt, um das optische 400G-DR4-Modul anzuschließen, und eine Glasfaserverteilung mit hoher Dichte Box (einschließlich MPO-Adapter) wird zwischen dem vorkonfektionierten optischen Trunk-Kabel und dem Glasfaser-Jumper für die Verwaltung bereitgestellt.

• QSFP-DD 400G SR8 bis 400G SR8-Anschlussschema: Ein vorkonfektioniertes optisches MPO/MTP-Trunkkabel wird zwischen zwei 400G-Switches eingesetzt, ein 16-adriger MPO/MTP-Glasfaser-Jumper wird am Ende des 400G-Switches eingesetzt, um eine Verbindung herzustellen 400G SR8 zwischen dem vorkonfektionierten optischen Trunk-Kabel und dem Glasfaser-Jumper für die Verwaltung wird ein Glasfaser-Verteilerkasten mit hoher Dichte (einschließlich MPO-Adapter) bereitgestellt.  

• QSFP-DD 400G SR8 bis 200G QSFP56 SR4 Anschlussschema: Ein MPO/MTP-vorkonfektioniertes optisches Backbone-Kabel wird zwischen zwei Switches bereitgestellt, ein 16-adriger MPO-2 * MPO/MTP-Glasfaser-Jumper wird am 400G-Switch-Ende bereitgestellt, um einen 400G-Transceiver und eine 8-adrige MPO/MTP-Glasfaser anzuschließen Jumper wird am 200G-Switch-Ende bereitgestellt, High-Density-Glasfaser-Verteilerbox (einschließlich MPO-Adapter) wird zwischen vorkonfektionierten optischen Trunk-Kabeln und Glasfaser-Jumpern für die Verwaltung bereitgestellt.

Zusammenfassung

Gegenwärtig haben die supergroßen Rechenzentren der Welt damit begonnen, 400G-Ethernet im Jahr 2020 bereitzustellen. Es wird erwartet, dass 400G-Ethernet im Jahr 2022 in die Phase des groß angelegten Einsatzes eintreten wird. Rechenzentrumsanwendungen, Netzwerke und optische Transceiver entwickeln sich heute rasant weiter . Die Upgrade-Planungszeit jedes Rechenzentrums hängt von den technischen Anforderungen, dem Budget, der Größe und den geschäftlichen Prioritäten ab. FiberMall kann Ihnen eine vollständige Palette von optischen 400G QSFP-DD-Modulprodukten anbieten, darunter 400G DR4, 400G SR8, 400G FR4, 400G LR4, 400G LR8 usw., damit Sie die Transformation und Aufrüstung des Rechenzentrums schneller und besser realisieren können .