Полное руководство по трансиверам и кабелям 400G QSFP-DD

В мире, где главное — это быстрая передача данных, трансиверы и кабели 400G QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) являются одними из лучших сетевых технологий. Эти трансиверы были созданы для удовлетворения потребностей приложений, требующих больших объемов данных. Таким образом, они обеспечивают более быструю передачу данных, что делает их незаменимыми в современных центрах обработки данных и высокопроизводительных сетях. Целью данного руководства является предоставление вам полного описания технологии 400G QSFP-DD с акцентом на ее структуру, плюсы и минусы, а также доступные варианты кабелей. Прочитав эту статью до сих пор, читатели должны были накопить достаточно знаний об этих сложных мерах, которые позволили бы им повысить эффективность и производительность своих сетей, а также знать, какие компоненты лучше всего подходят для каждого контекста приложения.

Что такое разъем 400G QSFP-DD?

Понимание основ 400G QSFP-DD

Разъемы 400G QSFP-DD представляют собой решающий шаг в истории технологии приемопередатчиков, который позволяет обеспечить более высокую скорость передачи данных, сохраняя при этом совместимость с предыдущими интерфейсами. По сравнению со своим предшественником, трансивером QSFP28, этот разъем имеет в два раза большую плотность, что позволяет использовать 8 каналов подключения, каждый из которых способен передавать максимум 50 Гбит/с. Таким образом, это позволяет трансиверам 400G QSFP-DD достигать общей пропускной способности, эквивалентной 400 гигабитам в секунду. Эта конструкция также оснащена улучшенными функциями управления температурным режимом, которые могут быть очень полезны в высокопроизводительных приложениях центров обработки данных. Люди, которые хотят максимально эффективно использовать свою сетевую инфраструктуру и обеспечить правильную работу различных устройств и приложений, должны знать эти разъемы.

Как работает разъем 400G QSFP-DD?

Разъем QSFP-DD 400G использует несколько линий для параллельной передачи данных. PAM-4 (импульсно-амплитудная модуляция с четырьмя уровнями), среди других передовых методов модуляции, используется для достижения скорости 50 Гбит/с на каждой из восьми полос приемопередатчика QSFP-DD. Информация распределяется по этим каналам во время передачи, поэтому данные можно отправлять и получать одновременно. Параллельная передача данных повышает скорость и уменьшает задержку. Кроме того, это межсоединение может похвастаться улучшенными электрическими интерфейсами и встроенным оптическим модулем, который обеспечивает высокоскоростную оптическую связь и гарантирует хорошие тепловые характеристики. При такой конструкции можно применять активные или пассивные системы охлаждения, необходимые для поддержания соответствующих рабочих температур в центрах обработки данных.

Основные характеристики разъемов 400G QSFP-DD

1. Высокая пропускная способность: разъемы 400G QSFP-DD могут поддерживать скорость 400 гигабит в секунду. Они используют восемь различных линий, каждая из которых обеспечивает скорость 50 Гбит/с, что повышает эффективность передачи данных в соответствии с текущими требованиями сети.
2. Параллельная передача данных. Параллельная передача данных становится возможной с использованием передовых методов модуляции, таких как PAM-4, которые могут значительно увеличить пропускную способность и уменьшить задержку при передаче информации.
3. Улучшенное управление температурой. Эти типы разъемов имеют более сложную конструкцию для управления теплом, среди них доступны варианты активного или пассивного охлаждения; это обеспечивает максимальную производительность в условиях центров обработки данных с высокой плотностью размещения, где надежность имеет наибольшее значение.
4. Совместимость и гибкость. Разъем QSFP-DD обратно совместим со старыми версиями, такими как QSFP+, что обеспечивает универсальность в различных сетевых инфраструктурах и упрощает интеграцию.
5. Надежные электрические интерфейсы: становится возможным беспрепятственно подключать оптику на очень высоких скоростях к ресурсоемким приложениям, которые выполняются благодаря надежным электрическим интерфейсам.

Как правильно выбрать трансивер 400G QSFP-DD?

Факторы, которые следует учитывать: скорость передачи данных и расстояние.

При выборе подходящего модуля приемопередатчика 400G QSFP-DD важно учитывать требования как к скорости передачи данных, так и к расстоянию, применимые к этому конкретному случаю использования.

1. Требования к скорости передачи данных. Основная задача — обеспечить, чтобы устройство поддерживало желаемую скорость сети. Эти модули предназначены для обеспечения максимальной скорости 400 Гбит/с. Однако пропускная способность может различаться в зависимости от приложения; следовательно, необходимо понять, что требуется, поскольку это также влияет на производительность. Например, системам для высокочастотной торговли или крупномасштабной обработки данных могут потребоваться все 400 гигабит в секунду, а другие будут хорошо работать и на более низких скоростях.
2. Требования к расстоянию: также важно знать, насколько далеко могут находиться устройства друг от друга при использовании этих трансиверов. Следует рассмотреть эффективные рабочие диапазоны, предлагаемые различными типами оптоволокна, поддерживаемыми модулями 400G QSFP-DD. Многомодовое волокно может покрывать до ста метров, в то время как одномодовое волокно расширяет этот диапазон еще больше, иногда достигая десяти километров и более. Поэтому необходимо выбрать такой модуль, покрытие которого соответствует их разделению узлов, чтобы избежать значительной потери сигнала, приводящей к плохой целостности данных.

Принимая во внимание эти соображения, планировщики сети могут выбирать модули в зависимости от возможностей своей инфраструктуры, обеспечивая максимально возможное использование и масштабируемость наших сетевых решений.

Сравнение 400G QSFP-DD DR4, LR4 и SR8

Различные типы трансиверов 400G QSFP-DD основаны на их конструкции и применении, среди них DR4, LR4 и SR8.

1. 400G QSFP-DD DR4: этот тип предназначен для приложений малого радиуса действия, в которых используется многомодовое оптоволокно (MMF) для достижения скорости передачи данных 400 Гбит/с на расстояниях до 500 метров. Благодаря четырем каналам, каждый из которых обеспечивает скорость передачи данных 100 Гбит/с, этот вариант идеально подходит для межсоединений центров обработки данных с высокой плотностью, в основном при использовании с решениями 400G QSFP-DD AOC.
2. 400G QSFP-DD LR4: трансивер Long Range LR4 предназначен для работы на больших расстояниях. Он может передавать данные на расстояние до 10 километров по одномодовому оптоволокну (SMF). Он хорошо работает там, где необходима высокая пропускная способность на больших расстояниях, например, между зданиями или региональными DCI. LR4 передает данные по четырем каналам по 100 Гбит/с каждый.
3. 400G QSFP-DD SR8: этот трансивер поддерживает приложения с высокой пропускной способностью на коротких расстояниях с помощью многомодового оптоволокна. Он обеспечивает скорость 400 Гбит/с по восьми каналам, тем самым увеличивая пропускную способность параллельных оптических каналов передачи данных. SR8 пригодится в центрах обработки данных с плотным соединением волокон, потребляя при этом меньше энергии.

Выбор между трансиверами DR4, LR4 или SR8 будет зависеть главным образом от требований к расстоянию, потребности в полосе пропускания и доступной оптоволоконной инфраструктуры, а также от других факторов, которые позволяют сетевым инженерам оптимизировать стратегии подключения по мере необходимости.

Совместимость с существующими модулями QSFP и OSFP

Что касается формы и электрического интерфейса, модули 400G QSFP-DD обычно совместимы с другими модулями QSFP и OSFP. Проще говоря, модуль QSFP-DD по своей конструкции соответствует интерфейсам 40G/100G QSFP, поэтому его можно беспрепятственно использовать в существующих сетях без обновления оборудования. Эта функция позволяет сетевым операторам максимизировать инвестиции в инфраструктуру, одновременно переходя к приложениям с более высокой пропускной способностью.

Также важно обеспечить совместимость с модулями OSFP. Стандарт OSFP был создан для 400G и имел аналогичные электрические характеристики, что и QSFP-DD, что обеспечивало совместимость этих двух форм-факторов, где они могли сосуществовать в среде. Однако физическая интеграция будет зависеть от конструкции разъема, но следует соблюдать осторожность, поскольку прямое подключение QSFP-DD к порту OSFP не поддерживается.

Оба типа трансиверов имеют поддержку обратной совместимости с более ранними версиями, что позволяет предприятиям расширять пропускную способность своей сети без проведения полного ремонта при условии, что они соответствуют указанным стандартам соединения. Эта способность работать вместе необходима для бесперебойного потока информации во время обновлений и оптимизации производительности в сетях.

Каковы применения 400G QSFP-DD в центрах обработки данных?

Роль в центрах обработки данных высокой плотности

Использование модулей 400G QSFP-DD имеет важное значение в центрах обработки данных с высокой плотностью размещения, в условиях быстро растущего спроса на полосу пропускания и усложнения сетевых технологий. Эти модули обеспечивают более быструю передачу данных, значительно уменьшая задержку и повышая общую эффективность сети. Будучи небольшими по размеру, они спроектированы с большим количеством портов, которые можно использовать на единицу стойки, что позволяет любому провайдеру эффективно использовать свое пространство, обеспечивая при этом возможность расширения, необходимую для будущего роста организации.

Кроме того, эти модули 400G QSFP-DD поддерживают различные приложения, такие как облачные вычисления, анализ больших данных и развертывания искусственного интеллекта, где необходимо быстро перемещать большие объемы информации. Благодаря использованию такого рода технологий в таких центрах можно эффективно управлять нагрузкой трафика при оптимальном потреблении энергии, что делает их неотъемлемой частью современных высокопроизводительных вычислительных сред. Кроме того, их совместимость с существующими инфраструктурами позволяет использовать экономически эффективные пути модернизации, так что компаниям не придется вкладывать значительные средства в новое оборудование, когда речь идет об улучшении возможностей своих центров обработки данных.

Преимущества снижения эксплуатационных затрат

Использование модулей 400G QSFP-DD в центрах обработки данных имеет множество преимуществ. Эти модули могут значительно снизить эксплуатационные расходы. Это связано с тем, что они минимизируют энергопотребление на каждый передаваемый бит, что важно для управления счетами за электроэнергию при работе с крупномасштабными операциями. Предприятия могут со временем добиться значительной экономии, если будут использовать технологию 400G OSFP, одновременно минимизируя энергопотребление без ущерба для производительности.

Более того, QSFP-DD увеличивает плотность портов, позволяя консолидировать сетевое оборудование в центрах обработки данных, тем самым снижая требования к физическому пространству. Кроме того, меньшее количество устройств означает меньше тепла и меньшие затраты на охлаждение.

Кроме того, эта технология обладает функциями масштабируемости, благодаря которым организации могут осуществлять поэтапные обновления вместо полномасштабных замен, экономя капитальные затраты и делая эволюцию сетевой инфраструктуры более управляемой для них. Другими словами, такая среда ускоряет трафик, одновременно упрощая действия, тем самым обеспечивая модели повышения эффективности и финансовой устойчивости в операционных средах, основанных на использовании модуля 400G QSFP-DD в различных точках сети центров обработки данных (DCN).

Часто задаваемые вопросы о трансиверах 400G QSFP-DD

В чем разница между LR4, FR4 и DR4?

Основные различия между трансиверами LR4, FR4 и DR4 заключаются в скорости передачи данных, радиусе действия и приложениях.

1. Long Range 4 (LR4): предназначены для связи на больших расстояниях. Они могут передавать по одномодовому оптоволокну на расстояние до 10 км на длине волны 1310 нм. Они имеют скорость 100 Гбит/с, что делает их пригодными для использования в городских сетях и других приложениях, которым требуется большее покрытие, например, использующих порты QSFP-DD.
2. Fiber Reach 4 (FR4): FR4 также работает на скорости 100 Гбит/с, но оптимизирован для более коротких расстояний, обычно около 2 км. Этот тип использует мультиплексирование по длине волны и в основном используется для межсоединения. центров обработки данных, поскольку это обеспечивает баланс экономической эффективности и достижимость.
3. Short Range 4 (DR4): С другой стороны, DR4 создан специально для соединений ближнего действия, которые могут эффективно достигать расстояния до 500 метров. Он работает на оптимальной длине волны 850 нм, поэтому идеально подходит для сред с высокой плотностью, таких как центров обработки данных. У них более низкие затраты на соединение, что подходит для высоких скоростей в ограниченных пространствах.

В заключение, все три типа могут поддерживать скорость передачи данных, по крайней мере, равную или превышающую сто миллиардов бит в секунду. В то же время их различия заключаются в том, насколько они лучше всего работают и где их следует применять различным организациям в зависимости от конкретных сетевых потребностей.

Можно ли использовать модули 400G QSFP-DD с портами 100G QSFP?

Модули 400G QSFP-DD нельзя использовать в портах 100G QSFP. потому что у них разные конструкции и интерфейсы. Хотя оба они предназначены для высокоскоростной передачи данных, электрические и оптические требования модулей 400G предназначены для поддержки более высокой пропускной способности, чего можно достичь только за счет использования скорости передачи данных до 400 Гбит/с. С другой стороны, максимальная пропускная способность, которую может обрабатывать порт 100G QSFP, ограничена 100 Гбит/с.

Однако существуют некоторые реверсивные трансиверы, такие как модуль 100G QSFP28, который работает либо в среде 100G, либо с его уменьшенной версией в инфраструктуре с поддержкой 400G. Хотя прямое соединение этих двух типов может не сработать, организации могут развернуть сто гигабитных трансиверов в более комплексном контексте сети из четырехсот гигабит, чтобы обеспечить оптимальное использование портов и повысить гибкость будущих обновлений.

Каковы основные характеристики оптических трансиверов 400G?

Чтобы удовлетворить растущие требования к высокоскоростной связи, производятся оптические трансиверы 400G. Вот некоторые из их наиболее важных особенностей:

1. Скорость передачи данных: эти оптические трансиверы 400G могут обеспечивать скорость до 400 Гбит/с, что обеспечивает быструю передачу данных, что идеально подходит для крупных центров обработки данных и бизнес-сетей.
2. Форм-фактор: QSFP-DD (четырехъядерный малогабаритный подключаемый модуль двойной плотности) и OSFP (восьмиъядерный малогабаритный подключаемый модуль) являются распространенными форм-факторами, используемыми в этом продукте, поскольку они обеспечивают гибкость применения и простую интеграцию в существующие инфраструктуры.
3. Расстояние и радиус действия: Расстояние между двумя точками может сильно различаться, поэтому полезно знать, что такие приемопередатчики имеют разные типы – ближнего действия (SR) для подключения внутри центра обработки данных или большого радиуса действия (LR, ER), что позволяет передавать на несколько километров.
4. Длины волн: Обычно для многомодового волокна требуется около 850 нм. Напротив, одномодовые волокна требуют работы с длиной волны либо 1310 нм, либо 1550 нм. Оптимизация должна основываться на типе носителя, используемом при установке, но люди обычно следуют этому правилу.
5. Стандарты интерфейса. Соответствие стандарту IEEE 802.3bs гарантирует, что устройство любого производителя будет без проблем работать с системой другого производителя.

В целом, эти спецификации показывают нам, что мы можем достичь высокой скорости передачи данных, будучи совместимыми с будущими подключаемыми решениями двойной плотности, а также с другими достижениями, например, связанными с сетевыми технологиями.

Каковы различные типы кабельных сборок 400G QSFP-DD?

Общие сведения об активном оптическом кабеле (AOC) и кабеле прямого подключения (DAC)

Активные оптические кабели (AOC) и кабели прямого подключения (DAC) — два наиболее популярных типа кабельных сборок в приложениях 400G QSFP-DD, каждый из которых имеет функции, соответствующие различным сетевым потребностям.

• Активный оптический кабель (AOC). В AOC используются оптические волокна, интегрированные с активными электронными компонентами, для увеличения дальности передачи данных — обычно до 100 метров для многомодового волокна. Легкая конструкция и гибкость делают их идеальными для сред с высокой плотностью размещения, таких как центры обработки данных. Кроме того, AOC не подвержены влиянию электромагнитных помех, что обеспечивает стабильность работы.
• Кабель прямого подключения (DAC). В отличие от AOC, DAC представляют собой медные кабели с разъемами на обоих концах, предназначенные для подключения на короткие расстояния, обычно в пределах 7 метров. Они предоставляют недорогой вариант быстрой передачи данных на более высоких скоростях в условиях ограниченного расстояния. ЦАП легко монтируются и обладают высокой надежностью; следовательно, они часто используются между серверами и коммутаторами или между коммутаторами внутри стоек.

Использование AOC или DAC зависит от нескольких факторов, таких как необходимое расстояние, ограничение веса, соображения стоимости и условия окружающей среды места развертывания.

Одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF)

Одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF) имеют разные уровни производительности, поскольку они созданы для разных приложений.

• Одномодовое волокно (SMF): SMF имеет небольшой диаметр сердцевины около 8-10 мкм, что позволяет распространяться только одной моде света. Это позволяет SMF преодолевать большие расстояния, которые могут превышать 10 километров, сохраняя при этом более высокую пропускную способность. Эти характеристики делают одномодовое волокно идеальным для систем дальней связи и сетей передачи данных с высокой пропускной способностью, поскольку оно имеет низкое затухание, а также хорошую устойчивость к ухудшению сигнала.
• Многомодовое волокно (MMF). Напротив, многомодовые волокна имеют больший диаметр сердцевины от 50 до 62.5 мкм, что позволяет распространять внутри них несколько режимов света. По этой причине становится проще передавать данные на короткие расстояния: OM3 поддерживает расстояние до 300 метров, а OM4 — до 400 метров, что обычно встречается в центрах обработки данных и локальных сетях (LAN). Тем не менее, MMF дешевле при использовании для приложений с коротким радиусом действия, но страдают от повышенной модальной дисперсии, которая может повлиять на целостность данных на более длинных каналах.

В конечном счете, следует выбирать либо SMF, либо MMF в зависимости от конкретных потребностей своей сети, таких как требования к расстоянию, потребность в полосе пропускания и тип используемого приложения, обеспечивая тем самым максимальную эффективность и экономичность.

Разводные кабели и их использование в сети

Коммутационные кабели являются важной частью современных сетей. Они позволяют объединять среды высокой плотности с отдельными устройствами. Эти кабели обычно используются в телекоммуникациях и центрах обработки данных. Коммутационные кабели состоят из многоволоконного кабеля, который разветвляется на несколько более мелких соединений, что означает возможность одновременного подключения множества устройств. Этот тип кабелей делает структуру сети более эффективной, уменьшает физическую площадь, необходимую для соединений, и упрощает управление кабелями.

Одним из основных преимуществ отводных кабелей является то, что они экономят место и одновременно расширяют возможности подключения. Например, всего один 12-волоконный разрывной кабель можно подключить до двенадцати различных устройств. Это сокращает беспорядок в серверных стойках и улучшает циркуляцию воздуха в них. Кроме того, эти типы кабелей работают с разъемами LC, SC или MPO, поэтому существует гибкость, когда речь идет о том, какой тип разъема лучше всего подойдет для определенных сетевых конфигураций, которые необходимо создать. В областях, где требуется большая полоса пропускания, например в центрах обработки данных, разветвительные кабели помогают удовлетворить эту потребность, не жертвуя при этом целостностью сигнала, поэтому сетевые архитекторы и инженеры, желающие оптимизировать производительность и масштабируемость, должны использовать их постоянно.

Справочные источники

Кабельное телевидение

Дата центр

Оптоволокно

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Что такое трансивер 400G QSFP-DD?

О: Для поддержки сетей 400 Gigabit Ethernet (400G Ethernet) трансивер 400G QSFP-DD представляет собой высокоскоростной подключаемый модуль приемопередатчика. Он соответствует QSFP-DD MSA (соглашение о четырех источниках подключаемых модулей малого форм-фактора с двойной плотностью) и идеально подходит для приложений передачи данных, которым требуется высокая плотность и пропускная способность.

Вопрос: Какие типы трансиверов 400G QSFP-DD доступны?

Ответ: Некоторые из наиболее распространенных типов трансиверов 400G QSFP-DD включают QSFP-DD SR8, QSFP-DD LR4 и QSFP-DD FR4. Каждый тип служит различным приложениям в сетях оптической связи, поскольку они были разработаны с учетом определенных требований к расстоянию.

Вопрос: Каков радиус действия трансивера QSFP-DD LR4?

О: Максимальная дальность действия, поддерживаемая приемопередатчиком QSFP-DD LR4, составляет 10 км по одномодовому оптоволокну. Он использует мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) для обеспечения передачи оптических сигналов на большие расстояния.

Вопрос: Чем QSFP-DD SR8 отличается от QSFP-DD FR4?

Ответ: Для приложений с коротким радиусом действия в пределах 100 м по многомодовому оптоволокну с использованием сигнализации PAM4 вы можете воспользоваться тем фактом, что первый был разработан с учетом этой среды, тогда как четыре длины волны в сетке CWDM используются вторым для поддержки промежуточных расстояний. до 2 км по одномодовому оптоволокну.

Вопрос: Каково назначение форм-фактора QSFP-DD?

О: Чтобы обеспечить более высокие скорости передачи данных и большее количество портов на линейную карту, чем это было возможно только в предыдущих конструкциях, например, на объединительной плате коммутатора или материнской плате сервера, существующая конструкция, известная просто как «QSFP28», была улучшена за счет расширения под названием «QSFFP-ДД». Это позволяет использовать трансиверы 400G QSFP-DD в центрах обработки данных и высокопроизводительных вычислительных сетях, где растет потребность в пропускной способности.

Вопрос: Что группа MSA делает с трансиверами 400G QSFP-DD?

Ответ: Группа MSA, или группа соглашений с несколькими источниками, отвечает за установление правил и стандартов форм-фактора QSFP-DD. Это гарантирует, что трансиверы и системы разных компаний смогут без проблем работать вместе, что очень важно для растущего сообщества ФС.

Вопрос: Могу ли я использовать приложение 400G Ethernet с приемопередатчиком QSFP-DD?

A: Да, приложения 400G Ethernet поддерживаются трансиверами QSFP-DD. Они предлагают масштабируемые решения с высокой пропускной способностью для современных сетей передачи данных, где данные могут передаваться со скоростью до 400 гигабит в секунду.

Вопрос: Что отличает пассивные медные кабели от активных оптических кабелей для 400G QSFP-DD?

Ответ: Пассивным медным кабелям не требуется питание для передачи сигналов на короткие расстояния, в то время как в активных оптических кабелях (АОК) используется оптоволоконная технология для достижения больших расстояний передачи с меньшими потерями за счет потребления электроэнергии, необходимой для преобразования электрических сигналов в световые. и наоборот в AOC 400G QSFP-DD.

Вопрос: Какие разъемы используются с трансиверами 400G QSFP-DD?

Ответ: Разъемы MPO-12 обычно используются с трансиверами 400G QSFP-DD для многомодового оптоволокна, тогда как разъемы LC используются в одномодовых оптоволоконных приложениях для обеспечения соединения между оптоволоконными кабелями и модулями приемопередатчика.

Вопрос: Как улучшается прокладка кабелей благодаря форм-фактору QSFP-DD?

О: Более высокая плотность портов позволяет использовать больше соединений в одном физическом пространстве, сокращая количество ненужной проводки и упрощая и ускоряя прокладку кабелей в центрах обработки данных и сетевых средах.