Понимание последних достижений в технологии трансиверов 400g: полное руководство по модулям QSFP-DD и оптическим модулям 400g

На современном фоне развития сетевых технологий становится ясно, что растущие требования к передаче данных постоянны и значительны. В этой статье рассматриваются убедительные аспекты 400г трансиверы с особым акцентом на Quad Small Form Factor Pluggable Double Density (QSFP-DD) и другую оптоэлектронику. Анализируя новые достижения в этих современных готовых материалах, мы пытаемся прояснить структуру таких блоков, их рабочие характеристики и то, как их можно использовать в конкретной системе. Эта статья также окажется полезной для ИТ-специалистов, сетевых инженеров или любого энтузиаста ИТ-технологий, который хочет докопаться до сути концепций трансиверов 400g и, таким образом, сделать эффективный выбор в быстро меняющейся и сложной отрасли.

Что такое трансивер 400g?

Обзор оптического трансивера 400g

Наша команда Оптический трансивер 400 г весит 400 г и является одним из самых быстрых приемопередатчиков данных, который может отправлять и получать данные со скоростью до 400 Гбит/с. Он содержит оба элемента, оптический передатчик и оптический приемник, в одном небольшом корпусе, который обычно имеет тип QSFP-DD. Компоненты, находящиеся в 400 г оптический трансивер включают лазеры, отвечающие за передачу света, фотодетекторы для обнаружения входящего света и другие электрические цепи, необходимые для обработки сигнала. Эти трансиверы обеспечивают комплексное решения для подключения по ряду каналов, таких как многомодовые и одномодовые волокна, и применяются в таких областях, как центры хранения данных, суперкомпьютеры и телекоммуникации для передачи информации на расстояния с незначительными потерями.

Типы трансиверов 400g

Приемопередатчики типа 400g можно анализировать по характеристикам среды передачи и технологии, даже в фундаментальной форме.

1. Трансиверы для многомодового оптоволокна (MMF): Они созданы для приложений на коротких расстояниях и используют многомодовые оптические волокна. В основном используется технология параллельной оптики, в которой несколько ядер используются одновременно для передачи нескольких сигналов и, следовательно, могут использоваться между центрами обработки данных, а также внутри здания.
2. Трансиверы для одномодового оптоволокна (SMF): Эти трансиверы созданы для соединений на большие расстояния и используют одномодовые волокна. Они также работают в определенных диапазонах длин волн сигнала и находят применение в глобальных сетях (WAN), а также в межцентровых соединениях из-за низких потерь и дисперсии на длинных соединениях.
3. Активные оптические кабели (АОК): Эти кабели доставляют внешние оптические порты приемопередатчика через оптические кабельные сборки. Это очень подходит для использования на коротких расстояниях, тем самым обеспечивая гибкость и простоту применения без ущерба для скорости передачи данных.
4. Когерентные оптические трансиверы: Эта категория использует сложную модуляцию и цифровую обработку сигнала для максимизации рабочей полосы пропускания на больших расстояниях, в основном в сетях большой и большой протяженности. Трансиверы также позволяют управлять динамической полосой пропускания, тем самым повышая общую производительность сети.

Подводя итог, можно сказать, что понимание предполагаемого использования каждого типа трансивера 400g позволяет разработчику сети определить оптимальную конструкцию.

Преимущества использования трансиверов 400g в центрах обработки данных

Трансиверы 400G обеспечивают исключительное повышение производительности и эффективности в центрах обработки данных, поскольку они предлагают многочисленные преимущества, в том числе:

1. Расширенные возможности пропускной способности: Доставка данных на высокой скорости 400 Гбит/с требует от этих трансиверов значительной пропускной способности, что повышает пропускную способность даже для этих служб с учетом растущего спроса на передачу данных, а также технологического обеспечения пропускной способности облачными службами и их крупномасштабными приложениями.
2. Сниженная задержка: Новейшие технологические функции, встроенные в трансиверы 400G, такие как когерентная модуляция, помогают сократить задержку, что важно при передаче данных. Такие функции необходимы в секторе финансовой торговли и потокового видео, где скорость обработки данных и реагирования имеет решающее значение.
3. Экономика: Несмотря на то, что внедрение этих технологий в 400G требует значительных денежных затрат, отдача в виде преимуществ больше. Повышение эффективности приводит к уменьшению дополнительной сетевой инфраструктуры и снижению эксплуатационных расходов, затрат на обслуживание и энергопотребления.
4. Лучшая масштабируемость: Расширение центра обработки данных не влечет за собой переход на 400G трансивер, что значительно увеличивает трафик, поскольку старый дизайн сети не требует чрезмерной переработки. Такая адаптивность позволяет организациям легче идти в ногу с внутренними изменениями, а также с развитием технологий.

Таким образом, использование трансиверов 400G в центрах обработки данных значительно повышает эксплуатационную производительность и надежность, тем самым подготавливая организации к растущей цифровой революции.

Как работают трансиверы QSFP-DD 400g?

Технические характеристики трансиверов QSFP-DD

Трансиверы QSFP-DD (четырехканальные малогабаритные подключаемые модули двойной плотности) разработаны для обеспечения высокоскоростной передачи данных и обладают следующими характеристиками:

1. Скорость передачи данных: Способен поддерживать скорость передачи данных 400 G, что позволяет предоставлять услуги с высокой пропускной способностью.
2. Фактор формы: Он компактен и может вместить в два раза больше стандартных субмодулей QSFP, сохраняя при этом обратную совместимость с разъемом QSFP.
3. Тип разъема: Использование разъема MPO/MTP для нескольких конфигураций волокон.
4. Диапазон расстояний: Он также поставляется с различными вариантами дальности действия, которые варьируются от коротких, т. е. с использованием многомодового волокна, до больших расстояний, где одномодовое волокно id ST обеспечивает дальность до 10 км.
5. Оптическая длина волны: В основном он работает на длине волны 850 нм, которая используется в многомодовом режиме, тогда как в одномодовом режиме используются длины волн 1310 К и 1550 нм.
6. Потребляемая мощность: Большинство модулей тратят не более 4.5 Вт электроэнергии на модуль в большинстве центров обработки данных.
7. Поддержка протокола: Поддерживается множество протоколов, таких как Ethernet, Fibre Channel и InfiniBand, что расширяет возможности сетей.

Благодаря этим параметрам трансиверы QSFP-D стали незаменимыми практически для всех современных высокоскоростных сетей.

400g QSFP-DD FR4 против 400g QSFP-DD SR8

В высокоскоростных сетях трансиверы 400G QSFP-DD FR4 выполняют функции, отличные от трансиверов 400G QSFP-DD SR8. Трансивер FR4 предназначен для передачи данных на большие расстояния, он имеет дальность до 2 километров по одномодовому волокну и поэтому полезен для соединения центров обработки данных, а также городских сетей. С другой стороны, трансивер SR8 предназначен для приложений на короткие расстояния и используется по многомодовому волокну с максимальным расстоянием 100 метров. Используется 8-волоконный параллельный интерфейс, что еще больше увеличивает пропускную способность данных в ситуациях с высокой плотностью. Однако, хотя оба устройства по своей природе являются 400 Гбит/с, факторы fr4 по сравнению с sr8 указывают на то, какой тип производительности ожидается от развертывания с точки зрения длины и емкости канала, предоставляемого сетью.

Каковы основные характеристики оптических модулей 400g?

Форм-факторы и совместимость

Оптические модули, работающие на скорости 400G, из-за их широкой применимости выпускаются в разных формах, таких как QSFP-DD, OSFP и CFP2. Благодаря небольшому, но эффективному размеру, первоначальная разработка разъемов была успешной, сделав QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) широко принятым благодаря плотности кристалла, которая позволяет ему переносить много патчей, в данном случае до восьми полос по 50 Гбит/с. Кроме того, OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) имеет схожие характеристики, но отличается по производительности и дизайну. Причина в том, что эти конструкции можно оптимизировать для управления температурой. CFP2 (C Form-factor Pluggable 2) является лучшим выбором для приложений с большим радиусом действия, хотя он больше по сравнению с другими. Большинство поставщиков гарантируют совместимость своих трансиверов друг с другом, соблюдая стандартные спецификации. Однако важно проверить совместимость поставщика для интеграции в сеть.

Скорость передачи данных и пропускная способность

Обычно называемые оптическими модулями доверия 400G, эта скорость передачи данных оснащена таким образом, что имеет высокую пропускную способность, что является требованием для современных приложений. Он имеет скорость передачи данных 400 Гбит/с на полосу, таким образом, вписываясь в сеть для более быстрой и эффективной передачи данных. Такая пропускная способность также может обеспечить одновременную передачу нескольких потоков данных, указывая на то, как модули 400G могут загружать такие приложения, как облачные вычисления, высокопроизводительные вычисления и потоковое видео. Более того, эти модули также могут работать в различных конфигурациях полос, таких как 4x100G или 8x50G, таким образом служа для насыщения доступной полосы пропускания в соответствии с потребностями сети и повышения производительности системы в целом.

Расстояние передачи и длина волны

Расстояние передачи и длина волны являются одними из основных факторов, которые влияют на производительность оптических модулей 400G. Все эти модули предназначены для работы в основном в диапазоне длин волн 850 нм для многомодовых типов волокна и от 1310 нм до 1550 нм для одномодовых типов волокна. Многомодовые модули обычно могут работать на расстоянии не более 100 метров (м) для длины волны 850 нм, которая предназначена для использования в центрах обработки данных. Одномодовые модули, с другой стороны, могут использоваться на гораздо больших расстояниях, более 10 километров (км) для длины волны 1310 нм и более 40 км для 1550 нм, которая предназначена для дальней связи. Такие зависимости, связанные с выбором длины волны и режима, определяют степень затухания и дисперсии сигнала и, таким образом, использование полосы пропускания и качество передачи данных на расстояниях.

Как выбрать трансивер весом 400 г, подходящий именно вам?

Сравнение трансиверов 400g QSFP-DD и OSFP

При принятии решения об использовании трансиверов 400G QSFP-DD (четырехканальный малоформатный подключаемый модуль с двойной плотностью) или OSFP (восьмиканальный малоформатный подключаемый модуль) необходимо учитывать множество критериев, включая форм-фактор, плотность, энергопотребление и совместимость.

Форм-фактор и плотность

Использование трансиверов QSFP-DD в соединении 400G стало возможным, поскольку они размещаются в существующих слотах QSFP, что устраняет необходимость в модификации инфраструктуры. Они могут быть размещены на 8 электрических полосах, каждая из которых работает со скоростью передачи данных 50 Гбит/с. В то же время трансиверы OSFP на борту имеют более крупные форм-факторы, которые обладают большим набором функций, включая высокую мощность и дополнительную поддержку охлаждения. Тем не менее, OSFP также имеет 8 полос по 50 Гбит/с, как и QSFP-DD, но предусматривает в конструкции будущие обновления и улучшения функций вместо модульных конструкций.

потребляемая мощность

Два рассмотренных выше трансивера также должны быть благосклонны к их вероятному эффективному использованию энергии. Отдельный модуль QSFP-DD в среднем потребляет около 3.5 Вт, тогда как отдельный модуль OSFP потребляет от 4 до 6 Вт за счет дополнительных функций, таких как встроенное охлаждение. Это изменение важно при установлении общего распределения мощности, особенно когда речь идет о приложениях для крупномасштабных центров обработки данных.

Взаимодействие и совместимость

QSFP-DD, OSFP-соединение может использоваться с коммутаторами и маршрутизаторами разных производителей, которые способны работать с высокоскоростными соединениями для этого форм-фактора. Однако здесь можно воспользоваться обратной совместимостью QSFP-DD и усовершенствовать текущие системы шаг за шагом или установить заменяющие модули, не меняя сразу управляющие компоненты. В случае OSFP, с другой стороны, вероятно, что проникновение таких трансиверов потребует более новой инфраструктуры, если будет задействован весь его потенциал, что приведет к высоким первоначальным затратам.

Оптическая производительность

В области оптических характеристик оба типа трансиверов стремятся следовать наиболее критическим показателям, таким как максимально достижимое расстояние и минимально допустимое ухудшение сигнала. Оба трансивера охватывают широкий диапазон длин волн, используемых как в многомодовых, так и в одномодовых волокнах, даже если производительность здесь зависит от производителя.

Заключение

В конце концов, все сводится к тому, какое конкретное приложение требуется для достижения превосходного одномодового или многомодового соединения, с любым из приемопередатчиков типа 400G QSFP-DD и OSFP, существующими системами, частично рассмотренными и возможностями для расширения в будущем. Необходимо оценить различия в функциональности, предлагаемой двумя альтернативами, чтобы уровни производительности сети поддерживались на требуемом уровне ожиданий.

Рекомендации по модулям приемопередатчика 400g

В общем процессе выбора модулей приемопередатчиков 400G для экосистемы, в фокусе внимания находятся несколько основных моментов: дальность действия, а также тепловое и электрическое потребление также имеют большое значение; важно определить конкретный бюджет мощности для каждого из модулей QSFP-DD, OSFP. В том же духе использование на других устройствах должно быть второстепенным вопросом в его совместимости; мероприятия по сокращению расходов в этом случае могут быть поддержаны попыткой включить функции обратной совместимости. Наконец, следует учитывать важные показатели эксплуатационных характеристик, такие как дальность действия и целостность сигнала. И последнее, но не менее важное: следует также учитывать последствия эволюции сети; желательно выбрать модульный вариант, который может обещать расширение без дальнейших огромных затрат.

Оценка совместимости трансивера и плотности портов

Также разумно учитывать геометрию и размеры сетевых устройств при определении размеров портов и трансиверов, используемых в сети. Это касалось в основном типа трансивера, например QSFP-DD или OSFP, который определяет, сколько таких заголовков будет у коммутатора/маршрутизатора из расположения слотов или конфигурации портов. Большое количество портов удобно, особенно в средах, где требуется множество трансиверов, требующих, чтобы некоторые из них обеспечивали несколько линий передачи и, таким образом, увеличивали пропускную способность данных, не занимая слишком много места. В то же время следует также проверить другие параметры, необходимые для проектирования трансиверов и соответствующих вспомогательных сетевых устройств, а именно скорости передачи данных и принятые протоколы. Кроме того, изучение списков совместимости поставщика и доступных результатов тестирования на совместимость и рассмотрение этих результатов часто даст необходимые рекомендации, которые помогут конечным пользователям выбрать наиболее оптимальное сетевое оборудование и топологии, улучшая производительность и, таким образом, снижая риск перегрузки в сети.

Какова роль трансиверов 400g в 400-гигабитном Ethernet?

Реализация 400G Ethernet с оптическими трансиверами QSFP-DD

Соответствие некоторым стандартам необходимо для обеспечения подключения и целостности данных при использовании оптических трансиверов QSFP-DD для настройки Ethernet 400G с помощью оптических методов длины волны. Работающие совместно с камерой QSFP-DD группы трансиверов, реализующие не только 400G, но и форм-факторы в одно- и многомодовых волоконных системах. Важные аспекты включают использование правильных оптических кабелей для покрытия указанных расстояний при сохранении силы сигнала и проверку того, включают ли коммутаторы и маршрутизаторы сети также точки 400G. С более инфраструктурной точки зрения необходимо соблюдать управление температурой и энергоэффективность для обеспечения устойчивого вмешательства и эффективности в средах с высокой плотностью данных.

Преимущества высокопроизводительных сетей

Масштабное внедрение 400G Ethernet с поддержкой оптических трансиверов QSFP-DD имеет ряд преимуществ для высокоскоростных сетей. Во-первых, оно вносит необходимые ограничения по емкости, то есть повышает производительность и скорость передачи данных, что отвечает растущим потребностям современных систем, в том числе в облаке и системах больших данных. Кроме того, интеграция приемников следующего поколения, таких как QSFP-DD, также повышает качество передаваемых сигналов и сокращает время, необходимое для их ретрансляции. Кроме того, поскольку форм-фактор трансиверов QSFP-DD невелик, плотность портов эффективна, и, следовательно, пространство в стойках центра обработки данных максимизируется. Наконец, количество энергии, необходимое для облегчения перемещения данных, также меньше, и это снижает общие эксплуатационные расходы и уменьшает углеродные кредиты, создавая более убедительные доводы в пользу перехода на инфраструктуру 400G.

Где найти технические характеристики и подробную информацию о трансиверах 400g?

Доступ к паспортам производителя

Для получения полных спецификаций и данных о производительности различных трансиверов 400G следует просмотреть онлайн-порталы основных производителей дорожных карт, таких как Cisco Networks, Juniper Networks и Mellanox Technologies. На большинстве сайтов есть раздел документации по продукту, где есть листы данных, которые освещают совместимость, а также требования к эксплуатации и установке. Кроме того, другие службы, такие как предоставляемые IEEE или OIF, если вы ищете дополнительную информацию о стандартах 400G, предоставляют технические стандарты и официальные документы. Также важно отметить, что используются самые последние версии листов данных, поскольку они являются лучшими из имеющихся в настоящее время, и регулирующие компании ожидают этого.

Использование паспортов для сравнения спецификаций

Сравнение различных трансиверов 400G выполняется в первую очередь с использованием листов данных путем оценки важных параметров. Дополнительные аспекты, такие как полоса пропускания, общее энергопотребление, максимальное расстояние передачи и основные используемые форматы модуляции, также должны быть рассмотрены. Эти данные помогают сделать правильный выбор с учетом предполагаемых приложений. Более того, оценка управления температурой и размера трансивера также помогает определить совместимость с текущей системой. Этот системный подход позволяет экспертам по сетям выбирать лучший вариант и включать трансиверы 400G в свои системы с максимальной эффективностью.

Справочные источники

Подключаемый модуль малого форм-фактора

приемопередатчик

Дата центр

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова концепция трансивера QSFP-DD 400g и чем он отличается от модулей трансиверов?

A: Трансивер QSFP-DD (Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density) 400g — это оптический модуль трансивера, созданный для поддержки использования 400 Gigabit Ethernet. Он отличается от других модулей трансивера тем, что он в два раза плотнее стандартного модуля QSFP, поскольку он обладает восьмиполосным электрическим интерфейсом, каждый из которых модулирует на 50G PAM4, и, следовательно, достигаются более высокие скорости передачи данных.

В: Каковы преимущества включения модулей 400g для оптической связи в сетевую инфраструктуру?

A: Эксплуатация оптических модулей 400g в кабельных сетях обеспечивает ряд преимуществ, «таких как последовательно», увеличенная пропускная способность, увеличенная скорость передачи данных и масштабируемость сетей в будущем. Эти модули обладают такими современными методами модуляции, как PAM4, которые поддерживают расстояния около 10 км, что требуется для центров обработки данных верхнего уровня и дальней связи.

В: Какова классификация трансивера 400g, например 400g QSFP-DD DR4?

A: 400g QSFP-DD DR4 — это нероуминговый оптический трансивер с коротким радиусом действия, который предназначен для максимального расстояния до 100 м, работающий на одномодовых волокнах. Он делает это, беря 4 пассивные полосы, каждая из которых рассчитана на 100G PAM4, и мультиплексируя их вместе, таким образом, давая совокупную емкость 400G. DR4, с другой стороны, больше ориентирован на высокую плотность и малую дальность, поскольку по сравнению с другими типами трансиверов 400g, такими как 400g QSFP-DD LR8, поддерживает до 10 км.

В: Каково значение модуляции PAM4 для оптики 400g?

A: PAM4 (импульсная амплитудная модуляция с 4 уровнями) важна в оптике 400g, поскольку она обеспечивает преимущество в 2 бита на символ, делая скорость передачи данных эффективной, поскольку одна и та же частота может переносить 2 формы данных. На первый взгляд, это решает проблему достижения более высоких скоростей передачи данных видеосистем без умножения ширины полосы пропускания, что позволяет строить сети 400g и даже будущие сети 800g поверх существующих волоконных систем.

В: В чем разница между 400g OSFP и 400g Qsfp-Dd?

A: 400g OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) и 400g QSFP-DD — это два разных типа интерфейсных модулей 400g. Хотя оба они связаны с высокой скоростью передачи данных, 400g OSFP немного громоздче и имеет большую способность к тепловому регулированию, поэтому предназначен для приложений с высокой мощностью. 400g QSFP-DD, с другой стороны, имеет меньший объем и более компактную форму с повышенной плотностью и имеет высокую совместимость со старыми типами шкафов QSFP.

В: Каким образом трансиверы и кабели 400g могут повысить эффективность центров обработки данных?

A: Трансиверы и кабели 400g доказали свою эффективность в основном за счет увеличения скорости передачи данных, а также улучшенного использования имеющихся волоконно-оптических кабелей. Центры обработки данных могут прокачивать оптоволокно 400g и получать меньшую емкость на существующих волоконно-оптических структурах, испытывая снижение задержки и пропускной способности, что позволяет предоставлять больше услуг и более требовательных приложений с меньшим количеством соединений и компонентов.

В: Насколько экономически эффективна модернизация оптического модуля до 400g?

A: Существует ряд факторов стоимости, связанных с обновлением оптического модуля до решений 400g, таких как стоимость новых модулей приемопередатчика, в которые необходимо инвестировать, существующее сетевое подключение и возможность других требуемых компонентов. В этом смысле, однако, расходы, вероятно, могут быть оправданы длительными сроками получения таких преимуществ, как увеличение пропускной способности, долговечность и лучшее качество сети.

В: Какова основная цель трансгендерного 400g QSFP-DD LR4?

A: Трансгендерный модульный 400G QSFP-DD LR4 предназначен для передачи данных на большие расстояния без каких-либо препятствий до 10 км, но с одномодовыми полировками. Такие транспондеры типичны для мест, где требуется передача данных на более высоких частотах и ​​с высокой надежностью на больших расстояниях, включая одноранговые и городские сети.

В: Какое влияние окажут оптические модули 400g на масштабируемость сети в будущем?

A: Будущая масштабируемость сети повышается за счет оптических модулей 400g, поскольку они обещают высокую производительность передачи данных на этих скоростях и даже при использовании модуляции PAM4 и других методов модуляции. Они позволяют масштабироваться до более высоких скоростей, таких как 800g, с потенциальной готовностью клиентской базы и, следовательно, повышают удовлетворенность клиентов для повышения бизнес-модели.

В: Каковы основные форм-факторы наиболее распространенных типов трансиверов 400g?

A: В списке основных форм-факторов трансиверов 400g выделяются 400g QSFP-DD, 400g OSFP, спецификация материалов и 400g CDFP. Каждый форм-фактор имеет свое особое ценностное предложение — оно заключается в плотности упаковки, интерфейсах, тепловой подгонке и простоте установки аксессуара в инфраструктуру. Это будет зависеть от того, что требуется/политики, принадлежащей развертывающему агентству.