Émetteur-récepteur QSFP-DD 400G dans un centre de données : types et schéma de câblage

Avec le développement progressif de la technologie Internet mobile et de la technologie Internet, de plus en plus d'entreprises seront réalisées grâce au cloud computing et au big data. En tant que cadre de base du cloud computing, la puissance de calcul et la capacité d'échange de données internes des centres de données augmentent également de manière explosive avec les besoins des clients finaux. Les centres de données Internet nécessitent une bande passante élevée et un faible coût global. Par conséquent, les modules optiques à transmission parallèle et les câbles optiques multicœurs pré-raccordés deviendront les produits courants pour l'interconnexion des centres de données 400G ou même 800G.

Quels sont les types d'émetteurs-récepteurs 400G ?

Les premiers émetteurs-récepteurs optiques 400G utilisaient une modulation NRZ 16 Gbps à 25 canaux (comme le 400G-SR16) et étaient conditionnés en CDFP ou CFP8. Son avantage est qu'il peut utiliser la technologie 25G NRZ mature sur le module optique 100G, mais son inconvénient est que 16 signaux doivent être transmis en parallèle, avec une consommation et un volume d'énergie importants, ce qui ne convient pas aux applications de centre de données.

Dans les produits émetteurs-récepteurs 400G actuels, le PAM8 53Gbps à 4 canaux (400G-SR8, FR8, LR8) ou le PAM4 106Gbps à 4 canaux (400G-DR4, FR4, LR4) sont principalement utilisés pour réaliser la transmission du signal 400G côté port optique, et les signaux électriques PAM8 53 Gbps à 4 canaux sont utilisés côté port électrique sous la forme d'un package OSFP ou QSFP-DD.

Les packages OSFP et QSFP-DD peuvent fournir des interfaces de signaux électriques à 8 canaux. En comparaison, le boîtier QSFP-DD est plus petit (similaire au boîtier QSFP28 d'un module optique 100G traditionnel), ce qui convient mieux aux applications de centre de données. La taille du package OSFP est légèrement plus grande. Il est plus adapté aux applications télécoms car il consommera plus d'énergie. Et pour le facteur de forme CFP8, nécessite des lasers 16x25G, il a donc une consommation d'énergie plus élevée, un coût plus élevé et une grande taille.

En termes de longueur d'onde optique, Émetteur-récepteur optique 400G peut être divisé en multimode (MM) et monomode (SM); En termes de mode de modulation du signal, il est divisé en modulation NRZ et PAM4 (principalement PAM4 actuellement); En termes de distance de transmission, l'émetteur-récepteur 400G peut être divisé en SR, DR, FR et LR ; En termes de forme d'emballage, l'émetteur-récepteur 400G peut être divisé en CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD, etc.

Le contenu suivant se concentre sur la forme d'emballage grand public de l'émetteur-récepteur 400G : 400G QSFP-DD.

QSFP-DD (Quad petit facteur de forme enfichable double densité) adopte une interface électrique à 8 canaux, et le débit de chaque canal peut atteindre 25 Gb/s (modulation NRZ) ou 50 Gb/s (modulation PAM4). Il peut être utilisé pour Ethernet 200G et 400G. À l'heure actuelle, il existe de nombreux types de modules optiques dans le boîtier QSFP-DD sur le marché 400G, y compris 400G SR8, LR4, FR4, DR4, XDR4, FR8, LR8 et d'autres types qui peuvent répondre aux différentes exigences du centre de données .   

Schéma de câblage de l'émetteur-récepteur QSFP-DD 400G dans le centre de données 400G

La connexion optique à l'intérieur du centre de données doit être réalisée à l'aide de modules optiques et de connecteurs à fibre optique. Afin de faire face à la croissance du trafic de données et de prendre en compte des fonctions d'extension, de mise à niveau et de sauvegarde plus flexibles, la nouvelle génération de grands centres de données a généralement commencé à adopter une architecture de réseau en crête de feuille, avec plus d'échange de données et de capacité de débit à l'intérieur du centre de données, ainsi qu'une structure de réseau plus plate.

Pour les modules optiques interconnectés dans le centre de données, le schéma de module optique correspondant doit être sélectionné en tenant compte des coûts. Pour certains serveurs TOR correspondant à l'architecture de crête du centre de données à la couche feuille et de la couche feuille à la couche dorsale, des modules optiques à moyenne et longue portée doivent être utilisés pour l'échange de données. Pour les modules optiques moyenne et longue portée 400G, il existe principalement trois schémas, 400G DR4, 400G FR4 et 2x200G FR4. 

• 400G DR4 : Ce module utilise la technologie de modulation 100G PAM4 avec la transmission parallèle optique à 4 canaux, de sorte que le module optique 400G QSFP-DD DR4 nécessite une fibre monomode à 8 cœurs. Le module optique 400G DR4 a une distance de transmission de 500 m et le module optique 400G DR4 + amélioré peut prendre en charge une transmission de 2 km. Le module optique 400G QSFP-DD DR4 est en fait un module optique 4x100G, le module optique 400G DR4 peut être utilisé comme connexion point à point 400G à 400G ou séparé en connexion 400G à 4x100G. De plus, le 400G DR4 peut effectuer un câblage réseau flexible de 100G à 400G selon les exigences de débit de port du centre de données du client, ce qui peut économiser davantage les ressources de bande passante de l'appareil.

• 400G FR4 :Différent de la structure 400G DR4, le 400G QSFP-DD FR4 contient des composants internes de division de longueur d'onde optique, utilisant également la technologie 100G PAM4. Le module optique 400G FR4 utilise des dispositifs de division de longueur d'onde pour multiplexer la longueur d'onde optique de CWDM4 vers une fibre monomode pour la transmission. Par conséquent, le module optique 400G FR4 n'a besoin que de deux fibres monomodes. 400G FR4 prend en charge la transmission de 2 km. Le module optique 400G FR4 ne peut être utilisé que comme module optique 400G pour une connexion point à point, et il contient des éléments de division de longueur d'onde optique, de sorte que le coût global du module de 400G FR4 est supérieur à celui de 400G DR4. De plus, comme il ne peut être utilisé que comme connexion point à point 400G et ne dispose pas d'une connectivité flexible, il est plus approprié de l'utiliser uniquement dans certains scénarios nécessitant des ports haut débit.

• 2x200G FR4 :Ce module optique a deux ensembles de modules optiques 200G CWDM4 2km à l'intérieur, donc essentiellement, le module optique 2x200G FR4 est fonctionnellement un module optique 200G. 2x200G FR4 utilise la technologie de modulation 50G PAM4, et les exigences de l'appareil ne sont pas très différentes de celles des modules optiques 100G. Par conséquent, lorsque la chaîne de l'industrie des puces optiques et des puces électriques n'est pas suffisamment mature et que les clients finaux doivent mettre à niveau le port réseau, 2x200G FR4 est un meilleur schéma de transition.

De plus, il est également important d'utiliser le bon connecteur de fibre optique dans le centre de données. Le connecteur de fibre optique doit être adapté au module optique. Le cavalier à fibre optique MPO/MTP-8F doit être appliqué au schéma de connexion SR4/DR4, et le cavalier à fibre optique MPO/MTP-16F doit être appliqué au schéma de connexion 400G QSFP-DD SR8. À l'heure actuelle, l'interface de fibre optique 400G avec une grande reconnaissance sur le marché comprend 400GBase-SR4.2, 400GBase-DR4 et 400GBase-SR8.     

Le schéma de câblage spécifique est le suivant :

• QSFP-DD 400G DR4 à 400G Schéma de connexion DR4 : un câble optique principal pré-terminé MPO/MTP est déployé entre deux commutateurs 400G, un cavalier de fibre optique MPO/MTP à 8 cœurs est déployé à l'extrémité du commutateur 400G pour connecter le module optique DR400 4G, et une distribution de fibre optique haute densité boîtier (y compris l'adaptateur MPO) est déployé entre le câble optique principal pré-terminé et le cavalier de fibre optique pour la gestion.

• QSFP-DD 400G SR8 à 400G Schéma de connexion SR8 : un câble optique principal pré-terminé MPO/MTP est déployé entre deux commutateurs 400G, un cavalier à fibre optique MPO/MTP à 16 cœurs est déployé à l'extrémité du commutateur 400G pour se connecter 400G SR8 module optique, et un boîtier de distribution de fibre optique haute densité (y compris l'adaptateur MPO) est déployé entre le câble optique principal pré-terminé et le cavalier de fibre optique pour la gestion.  

• QSFP-DD 400G SR8 à 200G QSFP56 SR4 schéma de connexion : un câble optique dorsal pré-terminé MPO/MTP est déployé entre deux commutateurs, un cavalier de fibre optique MPO-16 * MPO/MTP à 2 cœurs est déployé à l'extrémité du commutateur 400G pour connecter un émetteur-récepteur 400G et une fibre optique MPO/MTP à 8 cœurs le cavalier est déployé à l'extrémité du commutateur 200G, le boîtier de distribution de fibre optique haute densité (y compris l'adaptateur MPO) est déployé entre les câbles optiques de tronc pré-terminés et les cavaliers de fibre optique pour la gestion.

Résumé

À l'heure actuelle, les centres de données à très grande échelle du monde ont commencé à déployer l'Ethernet 400G en 2020. Il est prévu que l'Ethernet 400G entrera dans la phase de déploiement à grande échelle en 2022. Les applications, les réseaux et les émetteurs-récepteurs optiques des centres de données évoluent rapidement aujourd'hui. . Le temps de planification de la mise à niveau de chaque centre de données variera en fonction des exigences techniques, du budget, de l'échelle et des priorités commerciales. FiberMall peut vous fournir une gamme complète de modules optiques 400G QSFP-DD, notamment 400G DR4, 400G SR8, 400G FR4, 400G LR4, 400G LR8, etc., pour vous aider à réaliser la transformation et la mise à niveau du centre de données plus rapidement et mieux. .