800G OSFPおよび800G QSFP-DD光モジュールのアプリケーション紹介

800Gテクノロジーへの移行のメリット

800Gテクノロジーへの移行により、データセンターや高性能コンピューティング環境は、ますます高まる高帯域幅への需要に、より低コストで、ギガビットあたりの消費電力を削減しながら対応できるようになります。主なメリットは以下のとおりです。

• スイッチング帯域幅の 400 倍: ポートあたり 32G のシステムと比較すると、400×32G ポート構成から 800×12.8G ポート構成に移行すると、帯域幅密度が 25.6 倍になり、ラック ユニット (RU) あたり XNUMX T から RU あたり XNUMX T になります。
• 400Gリンクのシームレスなアグリゲーション：すべての800Gポートシステムは、2×400Gとして構成できます。各800Gデバイスは、ケーブルを分岐することなく、物理的に独立した400つの400Gイーサネット（XNUMXGE）リンクをサポートします。
• 高密度400Gと超高密度100G：32ポート、1RUの800Gシステムは、64ラックユニット内に400個の256GEポートまたは100個の800GEポートを収容できます。2Gデバイスは、400×8GE構成と100×XNUMXGE構成の両方をサポートするように設計されています。
• 既存の機器との相互運用性: 800G システムによって提供される接続は、現在の 400G および 100G デバイスと互換性があります。

利用可能な800G光モジュールとケーブル

800G光モジュールは、アクティブ光ケーブル（AOC）、ダイレクトアタッチ銅線ケーブル（DAC）、アクティブ電気ケーブル（AEC）など、OSFPおよびQSFP-DDフォームファクタで提供される包括的な選択肢を提供しています。添付の​​表は、サポートされている800G接続オプションの概要を示しています。今後、追加のメディアタイプも導入される予定です。

下の図は、800G と 2×400G 構成間の接続と、8×100G リンクへの分解を示しています。

800G とケーブルではどのようなフォーム ファクターが使用されますか?

800Gおよび関連ケーブルは、400Gと同じフォームファクタ、すなわちOSFPおよびQSFP-DDを使用します。両方のフォームファクタがサポートされており、800GプラットフォームはOSFPとQSFP-DDのXNUMXつのバリエーションで利用可能です。

• OSFP：OSFPは「Octal Small Form-factor Pluggable（オクタル・スモール・フォーム・ファクタ・プラガブル）」の略です。OSFPコネクタの電気インターフェースは800つの電気チャネルで構成されているため、「100チャネル」モジュールと呼ばれます。800Gで使用する場合、各電気チャネルはXNUMXGb/sで変調され、合計XNUMXGb/sの帯域幅を提供します。
• QSFP-DD：QSFP-DDは「Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) – Double Density (DD)」の略です。QSFP-DDのフォームファクタはQSFPに類似していますが、800列目の電気接点が追加されているため、高速電気チャネル数が100（QSFP）から800（QSFP-DD）に増加しています。XNUMXGに適用すると、各電気チャネルはXNUMXGb/sで変調され、合計帯域幅はXNUMXGb/sになります。

OSFP モジュールを QSFP-DD ポートに挿入できますか? またその逆も可能ですか?

いいえ。OSFPとQSFP-DDは物理的に異なるフォームファクタです。OSFPシステムではOSFPデバイスとケーブルを使用し、QSFP-DDシステムではQSFP-DDデバイスとケーブルを使用する必要があります。

800G リンクの一方の端にある OSFP モジュールは、もう一方の端にある QSFP-DD モジュールと相互運用できますか?

はい。OSFPとQSFP-DDは、モジュールの物理的なフォームファクタを記述するだけです。イーサネットメディアタイプが同じであれば、OSFPモジュールとQSFP-DDモジュールは相互運用可能です。

400G OSFP/QSFP-DD モジュールを 800G OSFP/QSFP-DD ポートに挿入できますか?

はい。スイッチに接続すると、物理フォームファクターに互換性がある場合、400G モジュールが検出され、有効化されます（つまり、OSFP モジュールを QSFP-DD ポートに挿入することはできません。また、その逆も同様です）。

800G OSFP/QSFP-DD 光モジュールを 400G OSFP/QSFP-DD ポートに挿入できますか?

これは特定の条件下でのみ可能です:

デュアルスピード動作：800Gモジュールはハーフスピード（各電気チャネルが50G PAM-4ではなく100G PAM-4で動作する）で動作可能である必要があります。800G-2XDR4/2PLR4モジュールはデュアルスピード動作をサポートしておらず、400Gポートでは使用できません。ただし、800G-2FR4/LR4光モジュールとDACケーブルはハーフスピードで動作できます。

電力と冷却の要件：400Gスイッチポートは、800Gモジュールの高い消費電力に対応できる必要があります。800Gモジュールは400Gモジュールよりも多くの電力を消費するため、400Gモジュールに十分な電力供給と放熱能力を備えた800Gプラットフォームでのみ使用する必要があります。この要件により、モジュール自体のデータレートが低下している場合でも、400Gモジュールを搭載できる800Gプラットフォームの数が制限されます。消費電力の詳細については、光モジュールとケーブルのデータシートを、具体的なシステム情報については400Gスイッチプラットフォームのデータシートを参照してください。

OSFP と QSFP-DD を使用する場合の利点と欠点は何ですか?

QSFP-DD：QSFP-DDフォームファクタは、QSFPフォームファクタをベースに、電気ピン列を40列追加したものです。この設計により、100Gおよび400G QSFPモジュールとの完全な下位互換性が確保されています。XNUMXGモジュールの高い電力を放散するために、QSFP-DDはスイッチプラットフォームに統合された外部ヒートシンクに依存しています。つまり、QSFP-DDモジュールをQSFP-DDポートに挿入すると、プラットフォームはQSFP-DDモジュールに接触し、十分な圧力をかけることで低熱抵抗インターフェースを実現するヒートシンクを提供する必要があります。

OSFP：OSFPフォームファクタは、400Gと800Gの両方のアプリケーションで最適なパフォーマンスを実現するために、徹底的に設計されました。OSFPの重要な差別化要因は、ヒートシンクがモジュール筐体自体に統合されていることです。この設計により、電力放散部品とヒートシンク間の熱接触が最適化され、優れた放熱性能が実現します。さらに、OSFPモジュールの表面積はQSFP-DDモジュールよりも約50%広く、モジュールの放熱能力が向上しています。同一システム内で、OSFPモジュールはQSFP-DDモジュールよりも5～15℃低い温度で動作します。これにより、より高密度なデバイスをサポートできるようになり、低温での動作は信頼性の向上につながります。

「400G-XDR4 / PLR4、400G-FR4 / LR4、800G-2XDR4 / 2PLR4、400G-VSR4 / 800G-2VSR4、800G-2FR4 / 2LR4」というサフィックスは何を表していますか?

文字は伝送距離の仕様を示し、数字は光チャネルの数を示します。

400G-XDR4および400G-PLR4:

XDR は「Extended Distance DR」の略で、PLR は「Parallel Long Reach」の略です。

XDR4/PLR4デバイスはシングルモード光ファイバーを使用し、それぞれ2kmと10kmの距離をカバーします。「4」は光チャネルが4つあることを示します。

4 つの光チャネルはそれぞれ独立したファイバーで送信するため、合計 4 つのファイバー ペア (送信用に 4 つのファイバー、受信用に 4 つのファイバー) が必要です。

各チャネルは 100 Gb/s で動作し、合計帯域幅は 400G になります。

400G-XDR4/PLR4 インターフェイスは、MPO-4 コネクタを介してこれらの 12 組のファイバーに接続します。

800G-2XDR4 and 800G-2PLR4:

これらは、前述の 2×「400G-XDR4」または 2×「400G-PLR4」インターフェースを指します。

800G-2XDR4/2PLR4 モジュールには 2 つの MPO-12 コネクタが装備されており、ケーブルを分割することなく、各 800G 光モジュールで 2 つの物理的に独立した 400G-XDR4/PLR4 リンクを確立できます。

(添付の図は、OSFP-12G-XDR800 モジュールで使用されるデュアル MPO-4 コネクタを示しています。)

400G-FR4 / LR4:

FRとLRはそれぞれシングルモードファイバーを使用した2kmと10kmの伝送距離を示し、「4」は4つの光チャネルの使用を意味します。

4G-FR400/LR4 モジュールからの 4 つの光チャネルはすべて、各方向に XNUMX 本のファイバーに多重化されます (送信用に XNUMX 本のファイバー、受信用に XNUMX 本のファイバー)。

各チャネルは 100 Gb/s で動作し、400G-FR4/LR4 インターフェイスは単一のファイバー ペアで 400G を提供できます。

これらのモジュールはデュプレックス LC 光コネクタを使用します。

800G-2× FR4 / 800G-2× LR4:

これは、上で説明したように、2×​​「400G-FR4」または2×「400G-LR4」インターフェースを示します。

800G-2FR4/2LR4 モジュールには 2 つのデュプレックス LC コネクタがあり、ケーブル分割を必要とせずに各 2G 光モジュールから物理的に独立した 400 つの 4G-FR4/LR800 リンクをサポートします。

(下の図は、800G-OSFP-2× FR4 モジュールで使用されるデュアルデュプレックス LC コネクタを示しています。)

400G-VSR4:

VSR は、マルチモード ファイバー経由の 50 メートルの伝送距離を指定し、「4」は 4 つの光チャネルを示します。

4 つのチャネルはそれぞれ独自のファイバーで送信するため、合計 4 つのファイバー ペアが必要です。

各チャネルは 100 Gb/s で動作します。

マルチモード ファイバー上の波長あたり 100G には、IEEE 定義の規格が 400 つあります。4GBASE-SR4 (100 m を超えるパラレル OM400 MMF 用) と 4GBASE-VR4 (50 m を超えるパラレル OMXNUMX MMF 用) です。

400G-VSR4 光モジュールは 400GBASE-VR4 規格に完全に準拠しており、400 m の距離以内で 4GBASE-SR400 モジュールと 4GBASE-VR50 モジュールの両方と相互運用可能です。

800G-2X VSR4:

これは、前述のように 2 × 「400G-VSR4」インターフェースを指します。

800G-2VSR4 モジュールには 2 つの MPO-12 APC MMF コネクタが装備されており、ケーブルを分割することなく、各 800G 光モジュールで 2 つの物理的に独立した 400G-VSR4 リンクを確立できます。

800G OSFP/QSFP-DD モジュールと 400G OSFP/QSFP-DD モジュールの速度と変調方式の比較

すべての 800G モジュールとケーブルは、各方向に 8 つの電気チャネル (送信チャネル 8 つと受信チャネル 8 つ) を使用し、各チャネルは 100G PAM-4 のデータ レートで動作するため、モジュールあたり合計 800 Gb/s の帯域幅が提供されます。

すべての 800G モジュールからの光出力は 8 つの光波長で構成され、各チャネルは 100G PAM-4 で変調されます。

対照的に、すべての 400G モジュールとケーブルは方向ごとに 8 つの電気チャネル (送信チャネル 8 つと受信チャネル 8 つ) を使用しますが、各チャネルは 50G PAM-4 の速度で動作し、モジュールあたりの総帯域幅は 400 Gb/s になります。

一部の 400G 光モジュール (400G-FR4 や 400G-DR4 など) では、8:4 ギアボックスを使用して、スイッチ チップセットからの 8×50G PAM-4 電気信号を 4×100G PAM-4 光信号に変換します。

その他の 400G 光モジュール (400G-SR8 など) はギアボックスを使用せず、直接電気から光への変換を実行して 8×50G PAM-4 光インターフェイスを実現します。

各タイプの 800G 光モジュールの伝送距離、ファイバー タイプ、コネクタ、光変調はどれくらいですか?

以下の表は、800G 光モジュールの主要なパラメータをまとめたものです。

上記の光モジュールはすべて 100 つの光チャネルを使用し、各チャネルは PAM-4 を使用して XNUMXG で変調されることに注意してください。

800G-2XDR4/2PLR4光モジュールは、合計400本の光ファイバペア（100Gリンクあたり12ペア）を使用し、各光ファイバは800Gの光波を伝送します。2G-4XDR4/PLR400モジュールで使用されるMPO-4 APCシングルモード光ファイバ（SMF）コネクタは、4G-DR4/XDR100/PLR4モジュールおよび4G-PSM800/PLRL2モジュールで使用されるものと同じタイプの光ファイバとコネクタです。下の図は、4G-4XDRXNUMX/PLRXNUMXモジュールのデータパスアーキテクチャを示しています。

800G-OSFP-2X VSR4/800G-QDD-2X VSR4（およびOSFP-400G-VSR4/QDD-400G-VSR4）光モジュールは、MPO-12 APC（8度角度付き物理接触）マルチモード光ファイバ（MMF）コネクタを使用しています。APC MMFコネクタは、光ファイバ端面が角度付きになっており、後方反射を低減します。これは、12G-SR100および4G-SR40 MMF光リンクで一般的に使用されているMPO-4 UPC（超物理接触）コネクタとは互換性がありません。下の図は、800G-2X VSR4モジュールのデータパスアーキテクチャを示しています。

800G-2x FR4/2x LR4光モジュールは、独立した400組の光ファイバ（4G-FR4/LR800リンクごとに2組の光ファイバ）を使用し、各光ファイバに4つの異なる光波長を多重化します。下の図は、2G-4FRXNUMX/XNUMXLRXNUMXモジュールのデータパスアーキテクチャを示しています。

400G OSFPとQSFPの最大消費電力はどれくらいですか？–DD 光モジュール?

800Gクライアント光モジュールの消費電力は、ポートあたり16W～18Wです。各モジュールの消費電力については、光モジュールのデータシートをご覧ください。

W電気チャネルがPAMである場合、それは何を意味するのでしょうか–4 か NRZ か?

NRZは「非ゼロ復帰」変調の略です。これは、1つの振幅レベル（またはシンボル）のみを持つ電気チャネル、つまりデータチャネルを指します。0つのレベルはデジタルの「25」を、もうXNUMXつのレベルはデジタルの「XNUMX」を表します。これは、最大XNUMXGbpsのデータ伝送に使用される主要な変調方式であり、デジタルデータ伝送の最もシンプルな方法です。下の図は、NRZ波形の例と、NRZデータの「アイダイアグラム」を示しています。アイダイアグラムは、各シンボルが重なり合う変調方式を視覚的に表す方法です。

PAM-4はパルス振幅変調4（Pulse Amplitude Modulation-4）の略で、ここで「4」はデジタルデータを伝送する異なる振幅レベル（またはシンボル）の数を表します。この場合、各振幅レベル（またはシンボル）は4ビットのデジタルデータを表し、PAM-4波形は同じシンボル（または「ボー」）レートでNRZ波形と比較してXNUMX倍のデータ量を伝送できます。下の図は、PAM-XNUMX波形の例とPAM-XNUMXデータのアイダイアグラムを示しています。

信号が「25Gb/s NRZ」または「25G NRZ」と表記されている場合、その信号はNRZ変調を用いて25Gbit/sの速度で情報を送信することを意味します。同様に、信号が「50G PAM-4」または「100G PAM-4」と表記されている場合、その信号はPAM-50変調を用いてそれぞれ100Gbit/sまたは4Gbit/sの速度でデータを送信することを意味します。

100Gとは–2、100G–4、200G–4、400G–8、400G–4、800G–8って何ですか？

これらの用語は、イーサネット リンクの帯域幅と、その帯域幅を実現するために使用されるチャネル数の両方を表します。イーサネット スイッチの各フロント パネル ポートは、10 つ以上の電気チャネルで構成され、イーサネット データの送受信に使用されます。25G SFP、50G SFP、または 10G SFP ポートでは、25 つの電気チャネルが (各方向に) 使用され、それぞれ 50G、100G、または 25G で変調されます。より高いデータ レートでは、複数のチャネルが必要です。たとえば、100G QSFP ポートは 4 つのチャネルを使用し、各チャネルは XNUMX Gb/s で動作します。そのため、「XNUMXG-XNUMX」インターフェイスとも呼ばれます。「G」の前の数字はイーサネット リンクの帯域幅を表し、ハイフンの後の数字はその帯域幅を実現するために必要なデータ チャネルの数を示します。

以下の表は、一般的なイーサネット速度、その帯域幅を実現するために必要なチャネル数、およびこれらのインターフェイス タイプのいくつかの用途を説明するために使用される用語をまとめたものです。

800G 光モジュールではどの Ethernet 相互接続データパス アプリケーションがサポートされていますか?

800G光モジュールおよび光ファイバケーブルは、以下の表に示すように、複数の異なる動作モードをサポートできます。列のラベル「チャネル1」、「チャネル2」、…「チャネル8」は、800G OSFPまたはQSFP-DDポートの800チャネルの電気インターフェースを表します。「レーン」列の値はXNUMXGスイッチポートの速度構成を示し、括弧内のテキストは対応する規格を表します。

異なる速度と論理インターフェースに対応するように 800G ポートを設定するための CLI コマンドは何ですか? (Arista スイッチ)

8x 100G-1 動作の場合:

スイッチ(config)#インターフェース Ethernet1/1-8

switch(config-if-Et1/1-8)#speed 100g-1

「しかし、8×100Gモードで動作する場合、100つの独立した100G光モジュールチャネルとして扱われ、スペースを節約するためだけにまとめてカプセル化されます。したがって、これらのXNUMXつのXNUMXGモジュールチャネルは実際には独立しており、互いに干渉したり影響を与えたりすることはありません。」下の図は、アプリケーションノートの図です。

2x 400G-4 動作の場合:

スイッチ(config)#インターフェース Ethernet1/1,1/5

switch(config-if-Et1/1,1/5)#speed 400g-4

4x 200G-2 動作の場合:

switch(config)#interface Ethernet1/1,1/3,1/5,1/7

switch(config-if-Et1/1,1/3,1/5,1/7)#speed 200g-2

2x 200G-4 動作の場合（800G ポートは半分の速度で動作）：

スイッチ(config)#インターフェース Ethernet1/1,1/5

switch(config-if-Et1/1,1/5)#speed 200g-4

光ファイバーコネクタにおける「APC」またはPC/UPCとはどういう意味ですか？どの光ファイバーコネクタがAPCを使用し、どの光ファイバーコネクタがUPCを使用していますか？

PCとUPCは、「物理的接触」または「超物理的接触」の光ファイバーコネクタを指します。APCは「角度付き物理的接触」の光ファイバーコネクタの略で、この文脈では、光ファイバ端面が8度の角度で研磨されていることを意味します。これらの用語は光ファイバ端面の形状を表します。PC/UPC光ファイバコネクタでは、光ファイバ端面は「平坦」です。APCコネクタでは、光ファイバ端面は後方反射を低減するために斜めに研磨されています。

注：800G光モジュールは、シングルモードアプリケーションとマルチモードアプリケーションのどちらに適用されるかにかかわらず、MPOインターフェースを使用します。MPIコストを削減するため、APCインターフェースが全面的に採用されています。