Transceptor 400G QSFP-DD en centro de datos: tipos y esquema de cableado

Con el desarrollo gradual de la tecnología de Internet móvil y la tecnología de Internet, cada vez más negocios se llevarán a cabo a través de la computación en la nube y los grandes datos. Como configuración básica central de la computación en la nube, el poder de cómputo y la capacidad de intercambio de datos internos de los centros de datos también crecen de manera explosiva con las necesidades de los clientes finales. Los centros de datos de Internet requieren un alto ancho de banda y un bajo costo integral. Por lo tanto, los módulos ópticos de transmisión en paralelo y los cables ópticos terminados preterminados de múltiples núcleos se convertirán en los productos principales para la interconexión de centros de datos de 400G o incluso de 800G.

¿Cuáles son los tipos de transceptores 400G?

Los primeros transceptores ópticos 400G usaban modulación NRZ de 16 Gbps de 25 canales (como 400G-SR16) y estaban empaquetados en CDFP o CFP8. Su ventaja es que puede usar la tecnología madura 25G NRZ en el módulo óptico 100G, pero su desventaja es que se deben transmitir 16 señales en paralelo, con un gran consumo de energía y volumen, lo que no es adecuado para aplicaciones de centros de datos.

En los productos transceptores 400G actuales, PAM8 de 53 Gbps de 4 canales (400G-SR8, FR8, LR8) o PAM4 de 106 Gbps de 4 canales (400G-DR4, FR4, LR4) se utilizan principalmente para realizar la transmisión de señal de 400G en el lado del puerto óptico, y las señales eléctricas PAM8 de 53 Gbps de 4 canales se utilizan en el lado del puerto eléctrico en forma de paquete OSFP o QSFP-DD.

Los paquetes OSFP y QSFP-DD pueden proporcionar interfaces de señal eléctrica de 8 canales. En comparación, el paquete QSFP-DD es más pequeño (similar al paquete QSFP28 de un módulo óptico tradicional de 100 G), que es más adecuado para aplicaciones de centros de datos. El tamaño del paquete OSFP es un poco más grande. Es más adecuado para aplicaciones de telecomunicaciones porque consumirá más energía. Y para el factor de forma CFP8, requiere láseres 16x25G, por lo que tiene un mayor consumo de energía, un mayor costo y un gran tamaño.

En términos de longitud de onda óptica, Transceptor óptico 400G se puede dividir en multimodo (MM) y monomodo (SM); En términos de modo de modulación de señal, se divide en modulación NRZ y PAM4 (principalmente PAM4 en la actualidad); En términos de distancia de transmisión, el transceptor 400G se puede dividir en SR, DR, FR y LR; En términos de forma de empaque, el transceptor 400G se puede dividir en CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD, etc.

El siguiente contenido se centra en la forma de presentación principal del transceptor 400G: 400G QSFP-DD.

QSFP-DD (doble densidad enchufable de factor de forma pequeño cuádruple) adopta una interfaz eléctrica de 8 canales, y la velocidad de cada canal es de hasta 25 Gb/s (modulación NRZ) o 50 Gb/s (modulación PAM4). Se puede utilizar para Ethernet de 200G y 400G. Actualmente, hay muchos tipos de módulos ópticos en el paquete QSFP-DD en el mercado 400G, incluidos 400G SR8, LR4, FR4, DR4, XDR4, FR8, LR8 y otros tipos que pueden cumplir con los diferentes requisitos del centro de datos. .   

Esquema de cableado del transceptor 400G QSFP-DD en el centro de datos 400G

La conexión óptica dentro del centro de datos debe realizarse con la ayuda de módulos ópticos y conectores de fibra óptica. Con el fin de hacer frente al crecimiento del tráfico de datos y tener en cuenta funciones de expansión, actualización y copia de seguridad más flexibles, la nueva generación de grandes centros de datos generalmente ha comenzado a adoptar la arquitectura de red leaf ridge, con más intercambio de datos y capacidad de rendimiento dentro de la red. centro de datos, así como una estructura de red más plana.

Para los módulos ópticos interconectados en el centro de datos, el esquema de módulo óptico correspondiente debe seleccionarse a partir de la consideración del costo. Para algunos servidores TOR correspondientes a la arquitectura de la cresta del centro de datos a la capa hoja y de la capa hoja a la capa espinal, es necesario utilizar módulos ópticos de mediano y largo alcance para el intercambio de datos. Para los módulos ópticos de medio y largo alcance de 400G, existen principalmente tres esquemas, 400G DR4, 400G FR4 y 2x200G FR4. 

• 400G DR4: Este módulo utiliza tecnología de modulación 100G PAM4 con transmisión paralela óptica de 4 canales, por lo que el módulo óptico 400G QSFP-DD DR4 requiere fibra monomodo de 8 núcleos. El módulo óptico 400G DR4 tiene una distancia de transmisión de 500 m, y el módulo óptico 400G DR4+ actualizado puede admitir una transmisión de 2 km. El módulo óptico 400G QSFP-DD DR4 es en realidad un módulo óptico 4x100G, el módulo óptico 400G DR4 se puede usar como una conexión punto a punto de 400G a 400G o se puede separar en una conexión de 400G a 4x100G. Además, el 400G DR4 puede realizar un cableado de red flexible de 100G a 400G de acuerdo con los requisitos de velocidad de puerto del centro de datos del cliente, lo que puede ahorrar aún más recursos de ancho de banda del dispositivo.

• 400G FR4:A diferencia de la estructura 400G DR4, 400G QSFP-DD FR4 contiene componentes internos de división de longitud de onda óptica, que también utilizan tecnología 100G PAM4. El módulo óptico 400G FR4 utiliza dispositivos de división de longitud de onda para multiplexar la longitud de onda óptica de CWDM4 a una fibra monomodo para la transmisión. Por lo tanto, el módulo óptico 400G FR4 solo necesita dos fibras monomodo. 400G FR4 admite transmisión de 2 km. El módulo óptico 400G FR4 solo se puede usar como módulo óptico 400G para una conexión punto a punto y contiene elementos de división de longitud de onda óptica, por lo que el costo total del módulo 400G FR4 es mayor que el de 400G DR4. Además, debido a que solo se puede usar como una conexión punto a punto de 400G y no tiene una conectividad flexible, es más apropiado usarlo solo en algunos escenarios que requieren puertos de alta velocidad.

• 2x200G FR4:Este módulo óptico tiene dos conjuntos de módulos ópticos 200G CWDM4 de 2 km en el interior, por lo que, en esencia, el módulo óptico 2x200G FR4 es funcionalmente un módulo óptico 200G. 2x200G FR4 utiliza tecnología de modulación PAM50 de 4G y los requisitos del dispositivo no son muy diferentes de los de los módulos ópticos de 100G. Por lo tanto, cuando la cadena industrial de chips ópticos y eléctricos no está lo suficientemente madura y los clientes finales necesitan actualizar el puerto de red, 2x200G FR4 es un mejor esquema de transición.

Además, también es importante utilizar el conector de fibra óptica correcto en el centro de datos. El conector de fibra óptica debe coincidir con el módulo óptico. El puente de fibra óptica MPO/MTP-8F se aplicará al esquema de conexión SR4/DR4, y el puente de fibra óptica MPO/MTP-16F se aplicará al esquema de conexión 400G QSFP-DD SR8. En la actualidad, la interfaz de fibra óptica 400G con alto reconocimiento en el mercado incluye 400GBase-SR4.2, 400GBase-DR4 y 400GBase-SR8.     

El esquema de cableado específico es el siguiente:

• QSFP-DD 400G DR4 a 400G Esquema de conexión DR4: se implementa un cable óptico troncal preterminado MPO/MTP entre dos conmutadores 400G, se implementa un puente de fibra óptica MPO/MTP de 8 núcleos en el extremo del conmutador 400G para conectar el módulo óptico 400G DR4 y una distribución de fibra óptica de alta densidad (incluido el adaptador MPO) se implementa entre el cable óptico troncal preterminado y el puente de fibra óptica para la administración.

• QSFP-DD 400G SR8 a 400G Esquema de conexión SR8: se implementa un cable óptico troncal preterminado MPO/MTP entre dos conmutadores 400G, se implementa un puente de fibra óptica MPO/MTP de 16 núcleos en el extremo del conmutador 400G para conectar 400G SR8 módulo óptico, y una caja de distribución de fibra óptica de alta densidad (incluido el adaptador MPO) se implementa entre el cable óptico troncal preterminado y el puente de fibra óptica para la administración.  

• QSFP-DD 400G SR8 a 200G QSFP56 SR4 esquema de conexión: se implementa un cable óptico troncal preterminado MPO/MTP entre dos conmutadores, se implementa un puente de fibra óptica MPO/MTP de 16 núcleos MPO-2 * en el extremo del conmutador 400G para conectar el transceptor 400G y fibra óptica MPO/MTP de 8 núcleos El puente se despliega en el extremo del conmutador 200G, la caja de distribución de fibra óptica de alta densidad (incluido el adaptador MPO) se despliega entre los cables ópticos troncales preterminados y los puentes de fibra óptica para la administración.

Resum

En la actualidad, los centros de datos de súper gran escala del mundo han comenzado a implementar 400G Ethernet en 2020. Se espera que 400G Ethernet entre en la etapa de implementación a gran escala en 2022. Las aplicaciones, las redes y los transceptores ópticos de los centros de datos están evolucionando rápidamente en la actualidad. . El tiempo de planificación de la actualización de cada centro de datos variará según los requisitos técnicos, el presupuesto, la escala y las prioridades comerciales. FiberMall puede proporcionarle una gama completa de productos de módulos ópticos QSFP-DD de 400G, incluidos 400G DR4, 400G SR8, 400G FR4, 400G LR4, 400G LR8, etc., para ayudarlo a realizar la transformación y actualización del centro de datos más rápido y mejor. .