Uma comparação abrangente dos módulos 400G QSFP112 SR4, OSFP SR4, QSFP-DD SR4 e QSFP-DD SR8

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O rápido crescimento de clusters de computação de IA e data centers de hiperescala levou a um crescimento exponencial nos requisitos de largura de banda de rede. Como hardware crítico para interconexões intra-data center, a seleção de módulos ópticos de 400G impacta diretamente o desempenho, o custo e a escalabilidade da rede. Em cenários multimodo de curta distância, quatro módulos principais — QSFP112 SR4, OSFP SR4, QSFP-DD SR4 e QSFP-DD SR8 — estabeleceram um cenário competitivo com vantagens distintas decorrentes de seus formatos de embalagem e caminhos tecnológicos. Este artigo fornece uma análise aprofundada de suas características de embalagem, especificações técnicas, diferenças de desempenho e cenários de aplicação para dar suporte à tomada de decisão otimizada.

Embalagem e compatibilidade

Tipo de Módulo	Formato de embalagem	Compatibilidade	Características físicas
QSFP112SR4	QSFP112	Projetado para 112G SerDes, suportando taxas de 400G/200G/100G	Compacto, adequado para NICs de última geração
OSFP SR4	OSFP	Não é compatível com versões anteriores de interfaces legadas	Tamanho maior com dissipador de calor integrado
QSFP-DD SR4	QSFP-DD	Compatível com QSFP+/QSFP28	Design de alta densidade (36 portas/1U)
QSFP-DD SR8	QSFP-DD	Compatível com QSFP+/QSFP28	Mesmas dimensões do SR4, com canais duplos

Principais percepções:

• QSFP112 SR4: Adaptado para o ecossistema SerDes 112G, compatível com NICs NVIDIA CX7/ConnectX-8 e suporta divisão de taxa flexível (por exemplo, 400G → 2×200G ou 4×100G).
• OSFP SR4: Com um design de resfriamento complexo (dissipador de calor integrado), é usado principalmente no lado do switch, mas não é compatível com a série QSFP.
• Série QSFP-DD: Esses módulos aproveitam um formato de densidade dupla (8 canais elétricos) com compatibilidade com versões anteriores, tornando-os a escolha principal em data centers. Embora SR4 e SR8 compartilhem dimensões físicas idênticas, suas configurações de canal variam significativamente.

Especificações técnicas e variações de desempenho

Parâmetro	QSFP112SR4	OSFP SR4	QSFP-DD SR4	QSFP-DD SR8
Modulação	4×100G PAM4	4×100G PAM4	4×100G PAM4	8×50G PAM4
Tipo/distância da fibra	OM4: 100m	OM4: 50m	OM4: 100m	OM4: 100m
Tipo de conector	MPO-12 APC	MPO-12	MPO-12 APC	MPO-16/MPO-24
Número de fibras	8 (4 Tx + 4 Rx)	8 (4 Tx + 4 Rx)	8 (4 Tx + 4 Rx)	16 (8 Tx + 8 Rx)
Consumo de energia
Latência	84ns (inferior sem DSP)	90–100 ns	85ns	102ns (com caixa de engrenagens)
Custo	Moderado	Alta	Baixa	Mais baixo (por canal)

Principais percepções:

Recursos de canal e fibra:

• O SR8 adota uma modulação 8G PAM50 de 4 canais, exigindo fibras de 16 núcleos (conector MPO-16). É adequado para interconexões switch-to-switch, mas aumenta a complexidade do cabeamento.
• A série SR4 utiliza modulação PAM4 100G de 4 canais, necessitando apenas de fibras de 8 núcleos (conector MPO-12), tornando-a mais adequada para conexões de servidor para switch e compatível com sistemas de cabeamento OM3/OM4 existentes.

Latência e dependência de DSP:

• A latência do SR4 é geralmente menor que a do SR8 (por exemplo, QSFP-DD SR4 a 85 ns vs. SR8 a 102 ns), já que o SR8 depende de chips Gearbox para multiplexação de sinais.
• O QSFP112 SR4 pode reduzir ainda mais a latência para menos de 60 ns com uma arquitetura LPO (linear drive), ideal para cenários de treinamento de HPC e IA.

Eficiência de custos:

• O custo por canal dos módulos QSFP-DD SR8 é aproximadamente 54% menor que o do SR4 (devido a menos lasers), oferecendo vantagens econômicas significativas em interconexões switch-to-switch.

Cenários de aplicação e recomendações

QSFP112SR4

Principais aplicações: otimizado para NICs SerDes de 112G, como NVIDIA CX7 e ConnectX-8, com suporte para divisão de taxa de 1:2 (400G → 2×200G) ou 1:4 (400G → 4×100G).

Exemplo de caso de uso: comunicação de cluster de GPU em arquiteturas leaf-spine, onde switches OSFP 800G são conectados a várias NICs QSFP112 SR4 por meio de fibras de breakout MPO-12, permitindo comunicação de alta largura de banda e baixa latência.

OSFP SR4

Principais aplicações: Projetado para interconexões de curta distância dentro de racks (50 m OM4) e usado em downlinks de switches de 800 G para dispositivos de 400 G via fibras MPO.

Limitações: Compatibilidade limitada (portas somente OSFP) e curto alcance de transmissão exigem recursos de fibra densa.

QSFP-DD SR4

Principais aplicações: Criação de redes RoCE sem perdas, ideais para switches Leaf conectados a servidores GPU (por exemplo, combinações NVIDIA Spectrum-4 e CX7), suportando distâncias de 100 m com sistemas de cabeamento existentes.

Vantagens: Alta compatibilidade, baixo consumo de energia (<8 W) e excelente relação custo-benefício.

QSFP-DD SR8

Principais aplicações: otimizado para interconexões switch-to-switch, suportando SerDes 56G/112G com largura de banda total e links sem bloqueio.

Exemplo de caso de uso: redução dos custos totais em 19.38% em um cluster de 256 nós por meio de menos módulos e gerenciamento de fibra simplificado.

Árvore de decisão de seleção

• Requisitos de taxa e densidade de porta:

Alta densidade: escolha QSFP-DD SR4/SR8 para configurações de switch de 36 portas/1U.

Expansão futura: opte pelo QSFP112 SR4, compatível com o ecossistema SerDes 112G e pronto para atualizações de 800G.

• Sensibilidade de latência:

Treinamento HPC/IA: Selecione QSFP-DD SR4 ou QSFP112 SR4 para arquitetura de baixa latência.

Data Centers em geral: o SR8 oferece melhor custo-benefício com maior tolerância à latência.

• Restrições de recursos de fibra:

Disponibilidade limitada de fibra: escolha SR4 (8 núcleos vs. 8 núcleos do SR16), reduzindo os conectores MPO.

Novas construções: implemente o SR8 para simplificar o gerenciamento de fibras e reduzir os custos de manutenção a longo prazo.

Conclusão e Tendências

• Evolução Tecnológica:

O QSFP112 SR4 lidera o ecossistema 112G SerDes, adequado para dispositivos de última geração, como DPUs NVIDIA BlueField-3.

O OSFP SR4 serve como um produto de transição no ecossistema 800G, mas enfrenta desafios de compatibilidade.

• Eficiência de custos:

O QSFP-DD SR8 domina as interconexões de switches com seu baixo custo por canal, enquanto os módulos SR4 continuam sendo o padrão para conexões de servidores.

• Eficiência energética:

Os avanços nas arquiteturas fotônicas de silício e LPO reduzem ainda mais o consumo de energia do SR4 (por exemplo, <8 W para módulos DR4 fotônicos de silício FiberMall), impulsionando a otimização de energia do data center.

Perspectiva futura

À medida que a tecnologia PAM100 de 4G de comprimento de onda único amadurece, espera-se que o SR4 substitua o SR8 em campos de modo único (por exemplo, DR4/FR4). No entanto, ambos coexistirão em cenários multimodo de curta distância, complementando-se a longo prazo.