Transceptor 400G QSFP-DD em Data Center: Tipos e Esquema de Fiação

Com o desenvolvimento gradual da tecnologia da Internet móvel e da tecnologia da Internet, cada vez mais negócios serão realizados por meio de computação em nuvem e big data. Como a configuração básica central da computação em nuvem, o poder de computação e a capacidade interna de troca de dados dos data centers também crescem explosivamente com as necessidades dos clientes finais. Os data centers da Internet exigem alta largura de banda e baixo custo abrangente. Portanto, módulos ópticos de transmissão paralela e cabos ópticos com terminação pré-terminada de vários núcleos se tornarão os principais produtos para a interconexão de data centers de 400G ou mesmo de 800G.

Quais são os tipos de transceptores 400G?

Os primeiros transceptores ópticos de 400G usavam modulação NRZ de 16 Gbps de 25 canais (como 400G-SR16) e eram empacotados em CDFP ou CFP8. Sua vantagem é que pode usar a tecnologia 25G NRZ madura no módulo óptico de 100G, mas sua desvantagem é que 16 sinais precisam ser transmitidos em paralelo, com grande consumo de energia e volume, o que não é adequado para aplicações de data center.

Nos produtos atuais de transceptor 400G, PAM8 de 53 Gbps de 4 canais (400G-SR8, FR8, LR8) ou PAM4 de 106 Gbps de 4 canais (400G-DR4, FR4, LR4) são usados ​​principalmente para realizar a transmissão de sinal 400G no lado da porta óptica, e os sinais elétricos PAM8 de 53 Gbps de 4 canais são usados ​​no lado da porta elétrica na forma de pacote OSFP ou QSFP-DD.

Os pacotes OSFP e QSFP-DD podem fornecer interfaces de sinal elétrico de 8 canais. Em comparação, o pacote QSFP-DD é menor (semelhante ao pacote QSFP28 de um módulo óptico 100G tradicional), que é mais adequado para aplicações de data center. O tamanho do pacote OSFP é um pouco maior. É mais adequado para aplicações de telecomunicações porque consome mais energia. E para o fator de forma CFP8, requer lasers 16x25G, por isso tem maior consumo de energia, maior custo e tamanho grande.

Em termos de comprimento de onda óptico, Transceptor óptico 400G pode ser dividido em multimodo (MM) e monomodo (SM); Em termos de modo de modulação de sinal, é dividido em modulação NRZ e PAM4 (principalmente PAM4 atualmente); Em termos de distância de transmissão, o transceptor 400G pode ser dividido em SR, DR, FR e LR; Em termos de forma de embalagem, o transceptor 400G pode ser dividido em CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD, etc.

O conteúdo a seguir se concentra na forma de empacotamento convencional do transceptor 400G: 400G QSFP-DD.

QSFP-DD (densidade dupla conectável de fator de forma pequeno Quad) adota uma interface elétrica de 8 canais e a taxa de cada canal é de até 25 Gb/s (modulação NRZ) ou 50 Gb/s (modulação PAM4). Pode ser usado para Ethernet 200G e 400G. Atualmente, existem muitos tipos de módulos ópticos no pacote QSFP-DD no mercado 400G, incluindo 400G SR8, LR4, FR4, DR4, XDR4, FR8, LR8 e outros tipos que podem atender aos diferentes requisitos do data center .   

Esquema de fiação do transceptor 400G QSFP-DD no data center 400G

A conexão óptica dentro do data center precisa ser realizada com a ajuda de módulos ópticos e conectores de fibra óptica. Para lidar com o crescimento do tráfego de dados e levar em conta funções de expansão e atualização e backup mais flexíveis, a nova geração de grandes data centers geralmente começou a adotar a arquitetura de rede leaf ridge, com maior capacidade de troca de dados e throughput dentro do data center, bem como uma estrutura de rede mais plana.

Para os módulos ópticos interconectados no data center, o esquema do módulo óptico correspondente precisa ser selecionado a partir da consideração de custo. Para alguns servidores TOR correspondentes à arquitetura de ridge do data center para a Camada Folha e da Camada Folha para a Camada Espinha, módulos ópticos de médio e longo alcance precisam ser usados ​​para troca de dados. Para módulos ópticos de médio e longo alcance 400G, existem principalmente três esquemas, 400G DR4, 400G FR4 e 2x200G FR4. 

• 400GDR4: Este módulo usa tecnologia de modulação 100G PAM4 com transmissão paralela óptica de 4 canais, de modo que o módulo óptico 400G QSFP-DD DR4 requer fibra monomodo de 8 núcleos. O módulo óptico 400G DR4 tem uma distância de transmissão de 500m, e o módulo óptico 400G DR4+ atualizado pode suportar transmissão de 2km. O módulo óptico 400G QSFP-DD DR4 é na verdade um módulo óptico 4x100G, o módulo óptico 400G DR4 pode ser usado como uma conexão ponto a ponto de 400G a 400G ou separado em uma conexão 400G a 4x100G. Além disso, o 400G DR4 pode realizar fiação de rede flexível de 100G a 400G de acordo com os requisitos de taxa de porta do data center do cliente, o que pode economizar ainda mais recursos de largura de banda do dispositivo.

• 400GFR4:Diferente da estrutura 400G DR4, o 400G QSFP-DD FR4 contém componentes internos de divisão de comprimento de onda óptico, também usando a tecnologia 100G PAM4. O módulo óptico 400G FR4 usa dispositivos de divisão de comprimento de onda para multiplexar o comprimento de onda óptico de CWDM4 para uma fibra monomodo para transmissão. Portanto, o módulo óptico 400G FR4 precisa apenas de duas fibras monomodo. 400G FR4 suporta transmissão de 2km. O módulo óptico 400G FR4 só pode ser usado como um módulo óptico 400G para uma conexão ponto a ponto e contém elementos ópticos de divisão de comprimento de onda, de modo que o custo total do módulo de 400G FR4 é maior que o de 400G DR4. Além disso, como só pode ser usado como conexão ponto a ponto de 400G e não possui conectividade flexível, é mais adequado usá-lo apenas em alguns cenários que exigem portas de alta velocidade.

• 2x200G FR4:Este módulo óptico tem dois conjuntos de módulos ópticos 200G CWDM4 2km dentro, então, em essência, o módulo óptico 2x200G FR4 é funcionalmente um módulo óptico 200G. 2x200G FR4 usa tecnologia de modulação 50G PAM4, e os requisitos do dispositivo não são muito diferentes daqueles dos módulos ópticos 100G. Portanto, quando a cadeia da indústria de chip óptico e chip elétrico não está madura o suficiente e os clientes finais precisam atualizar a porta de rede, 2x200G FR4 é um esquema de transição melhor.

Além disso, também é importante usar o conector de fibra óptica correto no data center. O conector de fibra ótica precisa ser compatível com o módulo ótico. O jumper de fibra óptica MPO/MTP-8F deve ser aplicado ao esquema de conexão SR4/DR4, e o jumper de fibra óptica MPO/MTP-16F deve ser aplicado ao esquema de conexão 400G QSFP-DD SR8. Atualmente, a interface de fibra óptica 400G com alto reconhecimento de mercado inclui 400GBase-SR4.2, 400GBase-DR4 e 400GBase-SR8.     

O esquema de fiação específico é o seguinte:

• QSFP-DD 400G DR4 a 400G Esquema de conexão DR4: um cabo óptico de tronco pré-terminado MPO/MTP é implantado entre dois switches de 400G, um jumper de fibra óptica MPO/MTP de 8 núcleos é implantado na extremidade do switch de 400G para conectar o módulo óptico 400G DR4 e uma distribuição de fibra óptica de alta densidade box (incluindo adaptador MPO) é implantado entre o cabo óptico de tronco pré-terminado e o jumper de fibra óptica para gerenciamento.

• QSFP-DD 400G SR8 a 400G Esquema de conexão SR8: um cabo óptico de tronco pré-terminado MPO/MTP é implantado entre dois switches de 400G, um jumper de fibra óptica MPO/MTP de 16 núcleos é implantado na extremidade do switch de 400G para conectar 400G SR8 módulo óptico e uma caixa de distribuição de fibra óptica de alta densidade (incluindo adaptador MPO) é implantado entre o cabo óptico de tronco pré-terminado e o jumper de fibra óptica para gerenciamento.  

• QSFP-DD 400G SR8 a 200G QSFP56 SR4 esquema de conexão: um cabo óptico de backbone pré-terminado MPO/MTP é implantado entre dois switches, um jumper de fibra óptica MPO-16 * MPO/MTP de 2 núcleos é implantado na extremidade do switch 400G para conectar o transceptor de 400G e fibra óptica MPO/MTP de 8 núcleos jumper é implantado na extremidade do switch de 200G, caixa de distribuição de fibra óptica de alta densidade (incluindo adaptador MPO) é implantada entre cabos ópticos de tronco pré-terminados e jumpers de fibra óptica para gerenciamento.

Resumo

Atualmente, os data centers de grande escala do mundo começaram a implantar Ethernet 400G em 2020. Espera-se que a Ethernet 400G entre no estágio de implantação em larga escala em 2022. Aplicativos, redes e transceptores ópticos de datacenter estão evoluindo rapidamente hoje . O tempo de planejamento da atualização de cada data center varia de acordo com os requisitos técnicos, orçamento, escala e prioridades de negócios. A FiberMall pode fornecer uma gama completa de produtos de módulo óptico 400G QSFP-DD, incluindo 400G DR4, 400G SR8, 400G FR4, 400G LR4, 400G LR8, etc., para ajudá-lo a realizar a transformação e atualização do data center de forma mais rápida e melhor .