Приемопередатчик 400G QSFP-DD в центре обработки данных: типы и схема подключения

С постепенным развитием мобильных интернет-технологий и интернет-технологий все больше и больше бизнеса будет осуществляться с помощью облачных вычислений и больших данных. В качестве основной базовой настройки облачных вычислений вычислительная мощность и внутренние возможности обмена данными центров обработки данных также стремительно растут вместе с потребностями конечных клиентов. Интернет-центры обработки данных требуют высокой пропускной способности и низкой совокупной стоимости. Таким образом, оптические модули для параллельной передачи и многожильные оптические кабели с предварительной заделкой станут основными продуктами для соединения центров обработки данных 400G или даже 800G.

Какие бывают трансиверы 400G?

Первые оптические приемопередатчики 400G использовали 16-канальную модуляцию NRZ 25 Гбит/с (например, 400G-SR16) и были упакованы в CDFP или CFP8. Его преимущество заключается в том, что он может использовать зрелую технологию 25G NRZ на оптическом модуле 100G, но его недостаток заключается в том, что 16 сигналов необходимо передавать параллельно с большим энергопотреблением и объемом, что не подходит для приложений центра обработки данных.

В современных трансиверах 400G 8-канальный PAM53 4 Гбит/с (400G-SR8, FR8, LR8) или 4-канальный PAM106 4 Гбит/с (400G-DR4, FR4, LR4) в основном используются для реализации передачи сигнала 400G на стороне оптического порта. и 8-канальные электрические сигналы 53 Гбит/с PAM4 используются на стороне электрического порта в виде пакета OSFP или QSFP-DD.

Пакеты OSFP и QSFP-DD могут обеспечивать 8-канальные интерфейсы электрических сигналов. Для сравнения, пакет QSFP-DD меньше (аналогично корпусу QSFP28 традиционного оптического модуля 100G), что больше подходит для приложений центров обработки данных. Размер пакета OSFP немного больше. Он больше подходит для телекоммуникационных приложений, поскольку потребляет больше энергии. А для форм-фактора CFP8 требуются лазеры 16x25G, поэтому он имеет более высокое энергопотребление, более высокую стоимость и большие размеры.

Что касается оптической длины волны, Оптический трансивер 400G можно разделить на многомодовые (ММ) и одномодовые (СМ); С точки зрения режима модуляции сигнала он делится на модуляцию NRZ и PAM4 (в настоящее время в основном PAM4); С точки зрения дальности передачи трансиверы 400G можно разделить на SR, DR, FR и LR; По форме упаковки трансиверы 400G можно разделить на CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD и т. д.

Следующий контент посвящен основной форме упаковки приемопередатчика 400G: 400G КСФП-ДД.

QSFP-DD (Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density) использует 8-канальный электрический интерфейс, а скорость каждого канала составляет до 25 Гбит/с (модуляция NRZ) или 50 Гбит/с (модуляция PAM4). Его можно использовать для 200G и 400G Ethernet. В настоящее время на рынке 400G существует множество типов оптических модулей в корпусе QSFP-DD, включая 400G SR8, LR4, FR4, DR4, XDR4, FR8, LR8 и другие типы, которые могут удовлетворить различные требования центра обработки данных. .   

Схема подключения приемопередатчика 400G QSFP-DD в центре обработки данных 400G

Оптическое соединение внутри центра обработки данных должно быть реализовано с помощью оптических модулей и оптоволоконных разъемов. Чтобы справиться с ростом трафика данных и принять во внимание более гибкие функции расширения, обновления и резервного копирования, новое поколение крупных центров обработки данных, как правило, начало использовать архитектуру листовидной сети с большим объемом обмена данными и пропускной способностью внутри центра обработки данных, а также более плоская структура сети.

Для оптических модулей, соединенных между собой в центре обработки данных, необходимо выбрать соответствующую схему оптического модуля из соображений стоимости. Для некоторых TOR-серверов, соответствующих архитектуре ridge центра обработки данных до Leaf Layer и от Leaf Layer до Spine Layer, для обмена данными необходимо использовать оптические модули средней и большой дальности. Для оптических модулей средней и большой дальности 400G в основном существует три схемы: 400G DR4, 400G FR4 и 2x200G FR4. 

• 400 г ДР4: Этот модуль использует технологию модуляции 100G PAM4 с 4-канальной оптической параллельной передачей, поэтому для оптического модуля 400G QSFP-DD DR4 требуется 8-жильное одномодовое волокно. Оптический модуль 400G DR4 имеет дальность передачи 500 м, а модернизированный оптический модуль 400G DR4+ может поддерживать передачу на 2 км. Оптический модуль 400G QSFP-DD DR4 на самом деле представляет собой оптический модуль 4x100G, оптический модуль 400G DR4 можно использовать в качестве двухточечного соединения от 400G до 400G или разделить на соединение от 400G до 4x100G. Кроме того, 400G DR4 может выполнять гибкую сетевую проводку от 100G до 400G в соответствии с требованиями к скорости порта в центре обработки данных заказчика, что может дополнительно сэкономить ресурсы полосы пропускания устройства.

• 400 г ФР4:В отличие от структуры 400G DR4, 400G QSFP-DD FR4 содержит внутренние компоненты оптического разделения длины волны, также использующие технологию 100G PAM4. Оптический модуль 400G FR4 использует устройства разделения длины волны для мультиплексирования оптической длины волны CWDM4 в одномодовое волокно для передачи. Поэтому для оптического модуля 400G FR4 требуется только два одномодовых волокна. 400G FR4 поддерживает передачу на 2 км. Оптический модуль 400G FR4 можно использовать только как оптический модуль 400G для двухточечного соединения, и он содержит оптические элементы разделения длины волны, поэтому общая стоимость модуля 400G FR4 выше, чем у 400G DR4. Более того, поскольку он может использоваться только в качестве соединения «точка-точка» 400G и не имеет гибкого подключения, его целесообразнее использовать только в некоторых сценариях, требующих высокоскоростных портов.

• 2x200G ФР4:Этот оптический модуль имеет два набора оптических модулей 200G CWDM4 2 км внутри, поэтому, по сути, оптический модуль 2x200G FR4 функционально является оптическим модулем 200G. 2x200G FR4 использует технологию модуляции 50G PAM4, и требования к устройству не сильно отличаются от требований к оптическим модулям 100G. Поэтому, когда цепочка производства оптических и электрических микросхем еще недостаточно развита и конечным клиентам необходимо обновить сетевой порт, 2x200G FR4 является лучшей схемой перехода.

Кроме того, также важно использовать в центре обработки данных правильный оптоволоконный разъем. Волоконно-оптический разъем должен соответствовать оптическому модулю. Оптоволоконная перемычка MPO/MTP-8F должна применяться к схеме подключения SR4/DR4, а оптоволоконная перемычка MPO/MTP-16F должна применяться к схеме подключения 400G QSFP-DD SR8. В настоящее время волоконно-оптический интерфейс 400G с высоким признанием на рынке включает 400GBase-SR4.2, 400GBase-DR4 и 400GBase-SR8.     

Конкретная схема подключения выглядит следующим образом:

• QSFP-ДД 400G ДР4 до 400G Схема подключения ДР4: предварительно терминированный магистральный оптический кабель MPO/MTP развернут между двумя коммутаторами 400G, 8-жильная оптоволоконная перемычка MPO/MTP развернута на конце коммутатора 400G для подключения оптического модуля 400G DR4, а также оптоволоконная разводка высокой плотности Коробка (включая адаптер MPO) развертывается между магистральным оптическим кабелем с предварительной заделкой и перемычкой оптоволоконного кабеля для управления.

• QSFP-ДД 400G СР8 до 400G Схема подключения SR8: предварительно терминированный магистральный оптический кабель MPO/MTP развернут между двумя коммутаторами 400G, 16-жильная оптоволоконная перемычка MPO/MTP развернута на конце коммутатора 400G для подключения 400G SR8 оптический модуль и оптоволоконный распределительный блок высокой плотности (включая адаптер MPO) развертываются между предварительно терминированным магистральным оптическим кабелем и волоконно-оптической перемычкой для управления.  

• QSFP-ДД 400G СР8 до 200G КСФП56 SR4 схема подключения: предварительно терминированный магистральный оптический кабель MPO/MTP развертывается между двумя коммутаторами, 16-жильная оптоволоконная перемычка MPO-2 * MPO/MTP развертывается на конце коммутатора 400G для подключения приемопередатчика 400G и 8-жильного оптоволоконного кабеля MPO/MTP перемычка развернута на конце коммутатора 200G, распределительная коробка оптического волокна высокой плотности (включая адаптер MPO) развернута между предварительно терминированными магистральными оптическими кабелями и оптоволоконными перемычками для управления.

Итого

В настоящее время сверхкрупномасштабные центры обработки данных в мире начали развертывание 400G Ethernet в 2020 году. Ожидается, что 400G Ethernet вступит в стадию крупномасштабного развертывания в 2022 году. Приложения, сети и оптические приемопередатчики для центров обработки данных сегодня быстро развиваются. . Время планирования обновления каждого центра обработки данных зависит от технических требований, бюджета, масштаба и бизнес-приоритетов. FiberMall может предоставить вам полный спектр оптических модулей 400G QSFP-DD, включая 400G DR4, 400G SR8, 400G FR4, 400G LR4, 400G LR8 и т. д., чтобы помочь вам быстрее и качественнее реализовать преобразование и модернизацию центра обработки данных. .