Transceptores ópticos 400G: introducción detallada de tipos y aplicaciones

 

Los transceptores ópticos 400G nacen para adaptarse al mercado de redes de 25G, 40G a 100G, 200G, 400G e incluso 1T. Los transceptores ópticos 400G juegan un papel importante en la construcción del sistema de red 400G. En términos de longitud de onda óptica, los transceptores ópticos 400G se pueden dividir en multimodo (MM) y monomodo (SM); En términos de modo de modulación de señal, se dividen en modulación NRZ y PAM4 (principalmente PAM4 en la actualidad); En términos de distancia de transmisión, se pueden dividir en SR, DR, FR y LR; En términos de factor de forma, se pueden dividir en OSFP, QSFP-DD, CFP8, CWDM8, CDFP, COBO.

 

1. ¿Cuáles son los factores de forma de los transceptores ópticos 400G?

 

• OSFP(Forma pequeña octal–factor enchufable)

El módulo 400G OSFP se aplica para un nuevo estándar de interfaz, que es incompatible con la interfaz fotoeléctrica existente. Con unas dimensiones de 100.4 * 22.58 * 13 ^ 3 mm, es un poco más grande que el QSFP-DD y requiere un área de PCB más grande. El transceptor OSFP es un nuevo factor de forma conectable con ocho carriles eléctricos de alta velocidad que admite 400 Gbps (8x50G). El OSFP tiene un disipador de calor integrado que mejora en gran medida el rendimiento térmico y habilita módulos con hasta 15 W de potencia en un chasis de conmutador con flujo de aire convencional. 

 

 

• QSFP-DD （Factor de forma pequeño cuádruple Enchufable de doble densidad）

El transceptor óptico 400G QSFP-DD es una extensión de la interfaz QSFP, duplicando la interfaz original de 4 canales a 8 canales, es decir, la llamada doble densidad. El módulo es compatible con el módulo óptico QSFP28 existente y QSFP28 AOC / DAC, que es una de sus principales ventajas. La interfaz eléctrica de QSFP-DD adopta 8 canales, y la velocidad de cada canal es de hasta 25 Gb / s (modulación NRZ) o 50 Gb / s (modulación PAM4), proporcionando soluciones hasta 200G o 400G. El ancho de banda de QSFP-DD puede ser hasta diez veces mayor que el de QSFP + o cuatro veces mayor que el de QSFP28. Los factores de forma del módulo óptico 400G QSFP-DD incluyen principalmente 400G DR4, 400G FR4, 400G LR4 y 400G SR8. Entre ellos, el 400GSR8 El transceptor cumple con el estándar IEEE 802.3cm y los requisitos de enlaces de transmisión 70m OM3 y 100m OM4 / OM5, utiliza conectores MPO multimodo de 16 núcleos, con 8 transmisores y 8 receptores, y transmite una señal de 50 Gbps cuando cada canal está modulado por PAM4. Mientras tanto, 400G SR8 tiene una ventaja de precio al usar el láser VCSEL.

En comparación con 400G OSFP, 400G QSFP-DD tiene la mitad del tamaño y actualmente solo admite hasta 400Gb / s, pero OSFP puede admitir hasta 800Gb / s. QSFP-DD es principalmente para las redes 400G actuales que se implementarán a gran escala, mientras que OSFP es más probable que lo sea para las redes 800G futuras. Entonces, combinado con el estado actual, QSFP-DD es más adecuado para la red 400G.

 

 

• CFP8

El CFP8 es una extensión del CFP4, que aumenta el número de canales a 8 y el tamaño a 40 * 102 * 9.5 ^ 3 mm en consecuencia. la solución es más costosa y requiere el uso de dieciséis láseres de 25G. el CFP8 es más de 3 veces el tamaño del QSFP-DD. Dado que la serie CFP de módulos ópticos se utiliza principalmente para aplicaciones de nivel de operador donde los requisitos de densidad de puertos no son tan altos como en los centros de datos, el CFP8 solo admite 400 Gb / s (16x25G u 8x50G). Mientras que QSFP-DD admite 200 Gb / s (8x25G) y 400Gb / s (8x50G), que es más adecuado para cableado de corta distancia en los centros de datos.

 

 

• CWDM8

El módulo 400G CWDM8 es una extensión del estándar CWDM4 con una tasa de 50G por longitud de onda. Tiene cuatro longitudes de onda centrales, a saber, 1351/1371/1391/1411 nm. Su rango de longitud de onda se hace más amplio, los requisitos para MUX / DeMux son más altos, el número de láseres se duplica y la potencia de entrada máxima es de 8.5dBm.

 

 

• CDFP

El estándar 400G CDFP nació antes y hasta ahora se ha lanzado la tercera versión de la especificación. Es el primer módulo de tamaño más grande de 16x25G = 400G. Utiliza 16 canales con una tasa de canal único de 25G. Debido a la gran cantidad de canales, el tamaño también es relativamente grande.

 

 

• COBO(Consortium para On B Opticas)

COBO significa que todos los componentes ópticos se colocan en la PCB. Las principales ventajas de este módulo son la buena disipación del calor y su pequeño tamaño. Sin embargo, dado que no se admite el intercambio en caliente, será difícil de reparar una vez que falle una pieza.

 

Entre los anteriores Transceptor óptico 400G formas de empaque, QSFP-DD y OSFP son las más convencionales.

 

 

2. Qué'¿Cuál es la diferencia entre los transceptores ópticos 400G y 10G / 25G / 40G / 100G / 200G?

 

En comparación con los módulos ópticos 10G, 25G, 40G, 100G, la llegada de los módulos ópticos 400G llevará la comunicación óptica a una nueva era. La comunicación óptica está cambiando de la detección coherente de una sola portadora en módulos ópticos de gama baja a aplicaciones multiplexadoras de polarización múltiples. La integración fotónica y la integración electrónica, la tecnología ADC / DSP serán la clave para la comercialización del sistema de comunicación óptica 400G. Con la urgente necesidad de estandarización de Ethernet, la demanda de paralelización óptica facilitará en gran medida el desarrollo de la tecnología de integración fotónica. Aunque solo se utiliza un chip óptico en los módulos ópticos de 400G, el costo es alto: en los módulos ópticos de 10G / 25G, el costo del chip óptico representa aproximadamente el 30%; en los módulos ópticos 40G / 100G, el costo del chip óptico representa aproximadamente el 50%; y en los módulos ópticos de 400G, el costo del chip óptico llega al 70%. Aunque los módulos ópticos 10G, 25G, 40G e incluso 100G se han convertido en la corriente principal del mercado, pero con los requisitos cada vez mayores de ancho de banda, densidad de puertos y consumo de energía del sistema, los módulos ópticos 400G impulsarán aún más la tecnología a un nivel superior de desarrollo.

En comparación con los módulos ópticos de 200G, el factor de forma más convencional de los módulos ópticos de 400G es 400G QSFP-DD, mientras que los módulos ópticos 200G también están disponibles en formas QSFP-DD, pero el más común es el 200G QSFP56. Dado que los OEM (fabricantes de equipos originales) y los proveedores de módulos de terceros ahora están desarrollando y produciendo vigorosamente módulos ópticos de 200G para competir en los mercados emergentes, lo que hace que los módulos ópticos de 200G sean más baratos de comprar. Por lo tanto, un centro de datos con un presupuesto ajustado puede posponer la actualización más costosa de 400G para una fecha posterior y tomar la opción intermedia de 200G.

 

3. Resumen

 

La función principal de los transceptores ópticos 400G es aumentar el rendimiento de datos y maximizar el ancho de banda y la densidad de puertos en los centros de datos. La demanda de ancho de banda en los mega centros de datos está creciendo y, en el futuro, los módulos ópticos de 400G serán la mejor opción para mejorar el rendimiento del sistema y reducir los costos de ancho de banda. Además, la aparición de redes 5G será otro factor positivo para promover el valor de mercado de los transceptores ópticos 400G.