Émetteurs-récepteurs optiques 400G : introduction détaillée des types et des applications

 

Les émetteurs-récepteurs optiques 400G sont nés pour s'adapter au marché des réseaux de 25G, 40G à 100G, 200G, 400G et même 1T. Les émetteurs-récepteurs optiques 400G jouent un rôle important dans la construction du système de réseau 400G. En termes de longueur d'onde optique, les émetteurs-récepteurs optiques 400G peuvent être divisés en multimode (MM) et monomode (SM) ; En termes de mode de modulation du signal, ils sont divisés en modulation NRZ et PAM4 (principalement PAM4 à l'heure actuelle); En termes de distance de transmission, ils peuvent être divisés en SR, DR, FR et LR ; En termes de facteur de forme, ils peuvent être divisés en OSFP, QSFP-DD, CFP8, CWDM8, CDFP, COBO.

 

1. Quels sont les facteurs de forme des émetteurs-récepteurs optiques 400G ?

 

• OSFP(Petite forme octale-facteur enfichable)

Le module 400G OSFP est appliqué pour une nouvelle norme d'interface, qui est incompatible avec l'interface photoélectrique existante. Avec des dimensions de 100.4 * 22.58 * 13^3 mm, il est légèrement plus grand que le QSFP-DD et nécessite une plus grande surface PCB. L'émetteur-récepteur OSFP est un nouveau facteur de forme enfichable avec huit voies électriques haute vitesse qui prend en charge 400 Gbps (8x50G). L'OSFP dispose d'un dissipateur thermique intégré qui améliore considérablement les performances thermiques et permet des modules d'une puissance allant jusqu'à 15 W dans un châssis de commutateur avec un flux d'air conventionnel. 

 

 

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

L'émetteur-récepteur optique 400G QSFP-DD est une extension de l'interface QSFP, doublant l'interface d'origine à 4 canaux en 8 canaux, c'est-à-dire ce qu'on appelle la double densité. Le module est compatible avec le module optique QSFP28 et le QSFP28 AOC/DAC existants, ce qui est l'un de ses principaux avantages. L'interface électrique de QSFP-DD adopte 8 canaux, et le débit de chaque canal est jusqu'à 25 Gb/s (modulation NRZ) ou 50 Gb/s (modulation PAM4), offrant des solutions jusqu'à 200G ou 400G. La bande passante de QSFP-DD peut être jusqu'à dix fois celle de QSFP+ ou quatre fois celle de QSFP28. Les facteurs de forme du module optique 400G QSFP-DD incluent principalement 400G DR4, 400G FR4, 400G LR4 et 400G SR8. Parmi eux, le 400GSR8 L'émetteur-récepteur répond à la norme IEEE 802.3cm et aux exigences des liaisons de transmission 70m OM3 et 100m OM4/OM5, utilise 16 connecteurs MPO multimodes, avec 8 émetteurs et 8 récepteurs, et transporte un signal de 50 Gbit/s lorsque chaque canal est modulé par PAM4. Pendant ce temps, le 400G SR8 a un avantage de prix en utilisant le laser VCSEL.

Par rapport à 400G OSFP, 400G QSFP-DD est deux fois plus petit et ne prend actuellement en charge que jusqu'à 400 Gb/s, mais OSFP peut prendre en charge jusqu'à 800 Gb/s. QSFP-DD est principalement destiné aux réseaux 400G actuels qui seront déployés à grande échelle, tandis que OSFP est plus susceptible de l'être pour les futurs réseaux 800G. Ainsi, combiné à l'état actuel, QSFP-DD est plus adapté au réseau 400G.

 

 

• CFP8

Le CFP8 est une extension du CFP4, qui augmente le nombre de canaux à 8 et la taille à 40 * 102 * 9.5^3 mm en conséquence. la solution est plus coûteuse et nécessite l'utilisation de seize pièces de lasers 25G. le CFP8 est plus de 3 fois plus grand que le QSFP-DD. Étant donné que la série de modules optiques CFP est principalement utilisée pour les applications de classe opérateur où les exigences de densité de ports ne sont pas aussi élevées que dans les centres de données, le CFP8 ne prend en charge que 400 Gb/s (16x25G ou 8x50G). Alors que QSFP-DD prend en charge à la fois 200 Gb/s (8x25G) et 400 Gb/s (8x50G), ce qui est plus adapté au câblage à courte distance dans les centres de données.

 

 

• CWDM8

Le module 400G CWDM8 est une extension de la norme CWDM4 avec un débit de 50G par longueur d'onde. Il a quatre longueurs d'onde centrales, à savoir 1351/1371/1391/1411nm. Sa gamme de longueurs d'onde s'élargit, les exigences en MUX / DeMux sont plus élevées, le nombre de lasers est doublé et la puissance d'entrée maximale est de 8.5 dBm.

 

 

• CDFP

La norme 400G CDFP est née plus tôt et jusqu'à présent, la troisième version de la spécification a été publiée. C'est le premier module de plus grande taille 16x25G = 400G. Il utilise 16 canaux avec un débit de canal unique de 25G. En raison du grand nombre de canaux, la taille est également relativement importante.

 

 

• COBO(Consortium pour On B Optique)

COBO signifie que tous les composants optiques sont placés sur le PCB. Les principaux avantages de ce module sont une bonne dissipation thermique et une petite taille. Cependant, comme le remplacement à chaud n'est pas pris en charge, il sera difficile de réparer une fois qu'une pièce tombe en panne.

 

Parmi les ci-dessus Émetteur-récepteur optique 400G formes d'emballage, QSFP-DD et OSFP sont les plus courantes.

 

 

2. Quelle»s la différence des émetteurs-récepteurs optiques 400G et 10G/25G/40G/100G/200G ?

 

Par rapport aux modules optiques 10G, 25G, 40G, 100G, l'arrivée des modules optiques 400G fera entrer la communication optique dans une nouvelle ère. La communication optique évolue de la détection cohérente à porteuse unique dans les modules optiques bas de gamme aux applications multiporteuses de multiplexage de polarisation. Intégration photonique et intégration électronique, la technologie ADC/DSP sera la clé de la commercialisation du système de communication optique 400G. Avec le besoin urgent de normalisation Ethernet, la demande de parallélisation optique facilitera grandement le développement de la technologie d'intégration photonique. Bien qu'une seule puce optique soit utilisée dans les modules optiques 400G, le coût est élevé : dans les modules optiques 10G/25G, le coût de la puce optique représente environ 30 % ; dans les modules optiques 40G/100G, le coût de la puce optique représente environ 50 % ; et dans les modules optiques 400G, le coût de la puce optique peut atteindre 70 %. Bien que les modules optiques 10G, 25G, 40G et même 100G soient devenus le courant dominant du marché, mais avec les exigences croissantes en matière de bande passante, de densité de ports et de consommation d'énergie du système, les modules optiques 400G pousseront davantage la technologie à un niveau de développement plus élevé.

Comparé aux modules optiques 200G, le facteur de forme le plus courant des modules optiques 400G est 400G QSFP-DD, tandis que les modules optiques 200G sont également disponibles sous les formes QSFP-DD, mais le plus courant est le 200G QSFP56. Étant donné que les OEM (Original Equipment Manufacturers) et les fournisseurs de modules tiers développent et produisent vigoureusement des modules optiques 200G afin de concurrencer les marchés émergents, rendant les modules optiques 200G moins chers à l'achat. Par conséquent, un centre de données avec un budget serré peut reporter la mise à niveau 400G plus chère à une date ultérieure et prendre l'option intermédiaire 200G.

 

3. Résumé

 

La fonction principale des émetteurs-récepteurs optiques 400G est d'augmenter le débit de données et de maximiser la bande passante et la densité des ports dans les centres de données. La demande de bande passante dans les mégacentres de données augmente et, à l'avenir, les modules optiques 400G seront le meilleur choix pour améliorer les performances du système et réduire les coûts de bande passante. De plus, l'émergence des réseaux 5G sera un autre facteur positif pour promouvoir la valeur marchande des émetteurs-récepteurs optiques 400G.