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QSFP-DD ist möglicherweise der Mainstream-Formfaktor optischer 400G-Transceiver

Zeit für 2019: Wenn 400G zu einem wichtigen Thema in der optischen Kommunikationsbranche geworden ist, haben die weltweit führenden Hersteller von optischen Transceivern ihre eigenen optischen 400G-Module auf den Markt gebracht. Wenn wir die Formfaktoren der optischen 400G-Module dieser Hersteller auflisten (wie in der folgenden Abbildung dargestellt), haben wir festgestellt, dass alle Hersteller außer dem Finisar (erworben von II-VI) den QSFP-DD-Formfaktor - den Der Markt scheint QSFP-DD als erste Wahl für Formfaktoren von optischen 400G-Modulen erkannt zu haben, obwohl einige Hersteller auch optische 400G-Module mit OSFP- und CFP8-Formfaktoren eingeführt haben.

400G Formfaktoren der Mainstream-Hersteller für optische Transceiver

400G Formfaktoren der Mainstream-Hersteller für optische Transceiver

Tipps: QSFP-DD ist ein schnellsteckbarer Modulformfaktor, der von der MSA-Gruppe QSFP-DD definiert wird.

Die QSFP-DD-MSA-Gruppe hat die nächste Generation hochintegrierter, schnellsteckbarer Modulformfaktoren definiert, die die Anforderungen der Branche an hochdichten Hochgeschwindigkeits-Netzwerklösungen in einem abwärtskompatiblen Formfaktor erfüllen. Die QSFP-DD-Spezifikation wurde von vielen Unternehmen der QSFP-DD-MSA-Gruppe entwickelt und weiterentwickelt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Warum wählen Mainstream-Hersteller den Formfaktor QSFP-DD? Bedeutet dies, dass die zukünftigen optischen 400G-Module auf QSFP-DD basieren werden? Um diese Fragen zu klären, betrachten wir zunächst die Geschichte von QSFP-DD.

Geschichte von QSFP-DD

März 21, 2016 - Die MSA-Gruppe QSFP-DD hat einen Plan zur Entwicklung von steckbaren Schnittstellen mit hoher Geschwindigkeit und Doppeldichte-Quad-Small-Form-Factor-Technologie angekündigt.

September 19, 2016 - Die MSA-Gruppe QSFP-DD gab die Veröffentlichung von bekannt vorläufige Hardware-Spezifikationeneinschließlich Zeichnungen für den neuen Formfaktor QSFP-DD.

März 13, 2017 - Die MSA-Gruppe QSFP-DD hat a veröffentlicht Spezifikation für den neuen Formfaktor QSFP-DD.

September 19, 2017 - Die MSA-Gruppe QSFP-DD hat ein Update veröffentlicht 3.0 Hardwarespezifikation für den neuen Formfaktor QSFP-DD.

März 13, 2018 - Die MSA-Gruppe QSFP-DD wird veröffentlicht QSFP-DD thermisches Weißbuch Wie wird die thermische Leistung des QSFP-DD-Moduls für den Einsatz in einer Hochleistungs-Rechenzentrumsumgebung bewertet?

August 30, 2018 - Die MSA-Gruppe QSFP-DD gab den Erfolg ihres mechanischen Steckfests bekannt.

September 18, 2018 - Die MSA-Gruppe QSFP-DD gab die Veröffentlichung einer aktualisierten Version bekannt 4.0 Hardwarespezifikation für den Formfaktor QSFP-DD. Zu diesem Zeitpunkt ist der QSFP-DD-MSA relativ vollständig und die QSFP-DD-Optik der führenden optischen Transceiver-Hersteller ist in dieser Zeit ebenfalls aufgeführt. Zum Beispiel, Gigalight, der weltweit führende Innovator für das Design optischer Verbindungen, hat optische 200G-Verbindungslösungen für große Rechenzentren von 100G bis 400G eingeführt - 200G QSFP-DD SR8 und weiterführende 200G QSFP-DD AOC.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Geburt von QSFP-DD seit Beginn von 2016 bis zum Ende von 2018 fast drei Jahre gereift ist. In diesem Zeitraum haben sich auch die Mitglieder der QSFP-DD-MSA-Gruppe von den ursprünglichen 13-Promotoren auf die aktuellen 14-Promotoren (3-Unternehmen wurden erworben, sodass nur noch 11 übrig blieb) und 52-Mitwirkende.

Die Änderungen der Promotoren der QSFP-DD MSA-Gruppe in dieser Zeit bestätigten auch ein altes Sprichwort: Der Held der Situation - II-VI erwarb den alten optischen Transceiver-Hersteller Finisar; Broadcom erwarb Brocade; Lumentum erwarb Oclaro; Cisco hat kürzlich auch die Übernahme von Luxtera abgeschlossen. Schauen wir uns nach so vielen Akquisitionen die großen Unternehmen an, die übrig sind. Es gibt Chipanbieter wie Broadcom (Avago verwendet Broadcom als Markenname nach der Übernahme von Broadcom), Ausrüstungshersteller wie Cisco und Huawei, Geräteanbieter wie Lumentum, Hersteller von optischen Transceivern wie Foxconn Interconnect Technology, Zubehörhersteller wie Molex und TE Connectivity usw., die die gesamte Kommunikationsbranche abdecken.

Warum arbeiten so viele große Unternehmen zusammen, um QSFP-DD zu fördern? Lassen Sie uns jetzt die Gründe zusammen finden.

Warum QSFP-DD?

Ein erfolgreicher Formfaktor muss alle in der Netzwerkbranche vorherrschenden Medien- und Transceiver-Typen unterstützen. Für Medien gehören dazu passive Direct Attached Copper-Kabel (DAC), Multi-Mode-Fasern (MMF) und Single-Mode-Fasern (SMF). Für Transceiver und aktive Kupfer- oder aktive optische Kabelbaugruppen sind dies die von Ethernet, Fibre Channel und InfiniBand für 100 Gb / s, 200 Gb / s und 400 Gb / s definierten. Darüber hinaus darf die Portdichte gegenüber der derzeitigen Praxis nicht beeinträchtigt werden. Die Rückwärtskompatibilität mit dem beliebten QSFP-Formfaktor ist für die Einführung in die Industrie unerlässlich.

QSFP-DD, Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density, ist ein neues Modul- und Käfig- / Steckverbindersystem ähnlich dem aktuellen QSFP, jedoch mit einer zusätzlichen Kontaktreihe, die eine elektrische Schnittstelle mit acht Bahnen ermöglicht. Der Begriff „Double-Density“ bezieht sich auf die Verdoppelung der Anzahl der elektrischen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, die das Modul unterstützt, im Vergleich zum regulären QSFP28-Modul. Die Steckverbinderspezifikation ist bereit für das neue elektrische Modulationsformat PAM4, das 50Gb / s unterstützt. Dies führt zu einer weiteren Verdopplung der Geschwindigkeit, was zu einer 4x-Portgeschwindigkeit für das QSFP-DD im Vergleich zum QSFP28-Modul führt.

QSFP-DD

Das Diagramm des QSFP-DD-Moduls und der Hostschnittstelle

Als Nächstes werden die Funktionen von QSFP-DD nacheinander analysiert.

Merkmale und Vorteile von QSFP-DD

QSFP-DD erweitert den steckbaren QSFP-Formfaktor, eine weit verbreitete vierspurige elektrische Schnittstelle.

QSFP-DD ist mit 2 × 1 Stacked Cage / Connector aufgebaut. Aufgrund des Bedarfs in der Industrie wird bei den meisten steckbaren Formfaktoren ein Cage-Connector-System mit zwei hohen Stapeln zusätzlich zu einem One-High-Cage-Stecksystem entwickelt. Oft ist das One-High-System in der ursprünglichen MSA-Spezifikation enthalten, und das Two-High-System wird unabhängigen Lieferanten überlassen. Um die Branche besser zu bedienen, hat sich die QSFP-DD MSA Group für die gleichzeitige Entwicklung des Ein-Hoch- und des Zwei-Hoch-Käfigverbindersystems entschieden.

SMT-Steckverbinder und 1xN-Cage, Cage-Design-Optimierungen und Modul-Case-Optimierungen ermöglichen die thermische Unterstützung von mindestens 12W pro Modul. Die QSFP-DD-Spezifikation definiert Leistungsklassen bis 14W sowie eine Klasse> 14W. Aufgrund innovativer Thermomanagementtechniken, die in den Modul- und Käfigdesigns verwendet werden, unterstützen QSFP-DD-Module in einem typischen Systemdesign Leistungsstufen von mindestens 12W. Das umfassende Wissen und die Erfahrung im Systemdesign mit Formfaktoren der QSFP-Familie ermöglichen innovative Systemlösungen, die über diesen Bereich hinausgehen könnten. Die für die höheren Energieverbrauchsklassen erforderlichen Wärmemanagementfunktionen werden für die niedrigeren Energieklassen gelockert, um unnötige Kosten zu vermeiden.

Die elektrischen Schnittstellen von QSFP-DD verwenden acht Lanes, die bis zu NRZ-Modulation mit 25Gb / s oder PAM50-Modulation mit 4Gb / s arbeiten und Lösungen bis zu 200Gb / s oder 400Gb / s-Aggregat bieten. QSFP-DD kann bis zu 14.4Tb / s Gesamtbandbreite in einem einzigen Switch-Steckplatz aktivieren. Durch die Vervierfachung der gesamten Switch-Bandbreite bei gleichzeitiger Beibehaltung der Portdichte kann QSFP-DD das kontinuierliche Wachstum der Netzwerkbandbreitenanforderung und des Datencenter-Verkehrs unterstützen.

Vor dem Aufkommen von QSFP-DD bestanden die beliebtesten Schnittstellen in der Netzwerkbranche aus einzelnen (SFP / SFP +) - oder Quad-Lanes (QSFP + / QSFP28). Um der erwarteten Nachfrage nach Datenbandbreite oder Kanalkapazität gerecht zu werden, werden an Orten wie beispielsweise Ethernet acht Spurschnittstellen definiert. Die derzeit verfügbaren Formfaktoren, die acht Spurschnittstellen unterstützen, verfügen nicht über alle gewünschten Merkmale oder die erforderliche Dichte, um die Systeme der nächsten Generation zu unterstützen, die diese Schnittstellen mit höherer Rate implementieren möchten. Daher hat die MSA-Gruppe QSFP-DD QSFP-DD basierend auf QSFP (QSFP + / QSFP28) erweitert und definiert.

QSFP-DD vs. QSFP (QSFP + / QSFP28)

  1. Die neue QSFP-DD-Schnittstelle erweitert den steckbaren QSFP-Formfaktor, eine weit verbreitete vierspurige elektrische Schnittstelle für Ethernet-Switches, die die Verbindung zwischen Switches oder Servern ermöglicht. Die vier elektrischen Bahnen von QSFP arbeiten mit 10Gb / s oder 25Gb / s und bieten Lösungen für 40Gb / s oder 100Gb / s-Aggregat. Die elektrischen Schnittstellen des neuen steckbaren QSFP-DD-Formfaktors bestehen aus acht Bahnen, die bis zu NRZ-Modulation mit 25Gb / s oder PAM50-Modulation mit 4Gb / s arbeiten und Lösungen bis zu 200Gb / s oder 400Gb / s Aggregat bieten. Dies kann bis zu 14.4Tb / s aggregierte Bandbreite in einem einzigen Switch-Steckplatz ermöglichen und das schnelle Wachstum des Rechenzentrums in Angriff nehmen.
  1. Systeme, die mit QSFP-DD-Modulen entworfen wurden, sind abwärtskompatibel, sodass sie vorhandene QSFP-Module unterstützen und Endbenutzern und Systemdesignern Flexibilität bieten. Rückwärtskompatibilität ist für die Branche von entscheidender Bedeutung. Da ASICs so ausgelegt sind, dass sie mehrere Schnittstellenraten unterstützen, ist es von entscheidender Bedeutung, dass das System dies nutzen kann. Endbenutzer können die neueren ASIC- und Systemprodukte mit niedrigeren Port-Kosten nutzen und können eine Vielzahl derzeit verfügbarer QSFP-Module anschließen, um ihre gewünschten Medien und Reichweiten zu unterstützen, ohne dass separate Systemprodukte erforderlich sind. Dadurch werden die Risiken beim Einsatz neuer Geräte stark verringert. Systemdesigner können gängige Produkte erstellen, die eine Vielzahl von steckbaren Varianten unterstützen und dabei bekannte Technologien und Designs nutzen. Moduldesigner müssen ihre Designs mit niedrigeren Raten nicht in neue, nicht rückwärtskompatible Formfaktoren portieren, was ihre Gesamtkosten senkt. Die aufgrund der Rückwärtskompatibilität erreichte Skaleneffizienz macht es sehr wünschenswert.
  1. Die Portdichten des Systems sind zwischen den Modulspezifikationen QSFP-DD und QSFP28 identisch. Da jedoch jeder QSFP-DD-Port 8-Lanes anstelle von 4 aufnehmen kann, verdoppelt QSFP-DD die Anzahl der ASIC-Ports, die er für vorhandene Schnittstellen wie CAUI-4 unterstützt.
  1. Die mechanische Schnittstelle für QSFP-DD auf der Hostplatine ist etwas tiefer als für QSFP28, um die zusätzliche Kontaktreihe aufzunehmen. Die Höhe und Breite sind identisch mit dem QSFP-Formfaktor, sodass Systemdesigner identische Dichten für die Anzahl der Systemports für auf QSFP28 oder QSFP-DD basierende Designs erreichen können. Sie können jedes aktuelle QSFP- oder QSFP28-Modul in die QSFP-DD 1 × 1- oder die 2 × 1-Käfig- / Anschlusskombinationen einstecken.

Zusammenfassend ist QSFP-DD etwas länger als QSFP + / QSFP28, die Portdichte ist jedoch gleich und die Bandbreite wird auf 10-Zeiten oder 4-Zeiten der letzteren erhöht. Sie ist abwärtskompatibel, sodass Kunden die QSFP überspringen können System und setzt direkt das QSFP-DD-System ein, wodurch die Ausrüstungskosten erheblich reduziert werden.

Am Anfang dieses Artikels haben wir erwähnt, dass einige optische Transceiver-Hersteller auch optische 400G-Module mit OSFP- und CFP8-Formfaktoren eingeführt haben. Vergleichen wir QSFP-DD und OSFP, QSFP-DD und CFP8, um zu sehen, wie sie sich unterscheiden.

QSFP-DD vs. OSFP vs. CFP8

QSFP-DD vs. OSFP vs. CFP8

QSFP-DD vs. OSFP

Zuerst werfen wir einen Blick auf OSFP. Vor nicht allzu langer Zeit (Januar 16, 2019) hat OSFP MSA die Version 2.0 veröffentlicht. Laut seiner Beschreibung ist der OSFP ein neuer steckbarer Formfaktor mit acht elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnen, der zunächst 400Gb / s (8x50G) unterstützen wird. Es ist etwas breiter und tiefer als das QSFP, unterstützt jedoch weiterhin 36-OSFP-Ports pro 1U-Frontplatte, wodurch 14.4Tb / s pro 1U aktiviert wird.

Tipps: In der neuesten Version von OSFP MSA unterstützt OSFP bereits 800Gb / s. Dies ist möglicherweise der Grund, warum OSFP auch einer der populärsten 400G-Formfaktoren ist.

  • Größe - Laut der vorherigen Einführung scheint OSFP einen kleinen Unterschied zu QSFP-DD zu haben, nur "etwas breiter und länger" als QSFP-DD. Nach dem Vergleich ihrer spezifischen Größenwerte stellten wir jedoch fest, dass der Unterschied nicht nur ein bisschen ist. Die Breite, Länge und Dicke von QSFP-DD beträgt 18.35mm, 89.4mm und 8.5mm, während die von OSFP 22.58mm, 107.8mm und 13.0mm sind. Wenn das Modul grob als Quader berechnet wird, könnte das Volumen des OSFP mehr als doppelt so groß sein wie das von QSFP-DD, und es ist offensichtlich, dass das erstere viel größer ist.
  • Wärmekapazität und Stromverbrauch - Der QSFP-DD ist kleiner, so dass seine Wärmekapazität nur 7 bis 12 Watt beträgt. Während der OSFP größer ist, kann seine Wärmekapazität 12 bis 15 Watt erreichen. Je größer die Wärmekapazität ist, desto höher ist der Stromverbrauch, dem das optische Modul standhalten kann. Mit dem Fortschritt der Technologie konnten jedoch einige branchenführende Hersteller den Stromverbrauch von optischen Modulen weit unter die von MSA festgelegte Obergrenze der Wärmekapazität reduzieren, so dass die größere Wärmekapazität keinen wirklichen Vorteil zu bieten scheint die Zukunft. In Übereinstimmung mit der thermischen Kapazität ist der Stromverbrauch von OSFP im Allgemeinen höher als der von QSFP-DD. Wie wir alle wissen, ist es jedoch umso besser, je niedriger der Stromverbrauch ist. Als weltweit führender Innovator für optische Verbindungsdesigns Gigalight Konzentrieren Sie sich immer auf einen niedrigen Stromverbrauch als eines der Hauptziele von optischen Transceivern. Zum Beispiel die Gigalight 100G Der optische QSFP28 SR4-Transceiver wurde optimiert, um den Stromverbrauch auf weniger als 2.5 Watt zu senken. Dies ist fast 30% niedriger als die 3.5-Watt der Branche. Das Gigalight Optische 200G / 400G-Module haben zudem den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs in der Industrie.
  • Abwärtskompatibilität - OSFP ist ebenso abwärtskompatibel zu QSFP + / QSFP28 wie QSFP-DD, erfordert jedoch eine zusätzliche OSFP zu QSFP Adapter. Da das OSFP etwas breiter und tiefer als das QSFP ist, ist es möglich, einen Adapter zu bauen, der vorhandene 100G QSFP-Optikmodule (QSFP28) in einem OSFP-Käfig unterstützt.
  • Bandbreite - QSFP-DD unterstützt derzeit nur bis zu 400Gb / s, OSFP kann jedoch bis zu 800Gb / s unterstützen. In Anbetracht der Skalierbarkeit ist OSFP etwas besser als QSFP-DD. 800Gb / s ist jedoch zu früh, und wenn 800Gb / s mit der Bereitstellung beginnt, gibt es möglicherweise bessere Optionen.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass QSFP-DD hauptsächlich für die Anwendung von 400G-Netzwerken verwendet wird, die derzeit bereitgestellt werden (und 200G über 100G auf 400G), während OSFP eher für zukünftige 800G-Netzwerke vorbereitet ist. Daher ist QSFP-DD in Kombination mit dem Status Quo besser als Formfaktor optischer 400G-Transceiver geeignet.

QSFP-DD vs. CFP8

Die CFP-Serie startete von CFP, ging an CFP2, dann an CFP4 und schließlich an CFP8, die ebenfalls eine seit langem etablierte Formfaktor-Serie ist. Verglichen mit der QSFP-Serie scheint die CFP-Serie aus offensichtlichen Gründen weniger beliebt gewesen zu sein - große Abmessungen und hoher Stromverbrauch. Die ersten beiden Unternehmen, die die Entwicklung der GFP-MSA (Finisar und Oclaro) gefördert haben, wurden ebenfalls erworben.

Schauen wir uns CFP8 an. Das CFP8-Hardwarespezifikation wurde offiziell von der CFP-MSA am März 17, 2017, veröffentlicht, im selben Zeitraum wie die 2.0-Version der QSFP-DD-MSA veröffentlicht wurde. Beim Vergleich der beiden Formfaktoren scheinen wir den Rückgang von CFP8 vorausgesehen zu haben.

  • Größe - Die Größe von CFP8 (41.5mm * 107.5mm * 9.5mm) ist deutlich größer als QSFP-DD und das Volumen ist mehr als dreimal so groß wie das von QSFP-DD, sogar mehr als 30% größer als das von OSFP. Da die optischen Module der CFP-Serie für Telekommunikationsanwendungen positioniert wurden und die Anforderungen an die Portdichte nicht so hoch sind wie im Rechenzentrum, ist die Größe akzeptabel. Mit dem technologischen Fortschritt sind die optischen Module der QSFP-Serie jedoch auch für Telekommunikationsanwendungen geeignet, und der Energieverbrauch der optischen Module der QSFP-Serie ist viel niedriger als der der optischen Module der CFP-Serie. Daher steht die dominante Stellung optischer Module der CFP-Serie in Telekommunikationsanwendungen auf dem Spiel.
  • Wärmekapazität und Stromverbrauch - Die Wärmekapazität und der Stromverbrauch von CFP8 sind wesentlich höher als bei QSFP-DD. Die Einführung der thermischen Kapazität und des Energieverbrauchs wurde in der vorherigen Version von QSFP-DD gegenüber OSFP eingeführt, und die Wahrheit ist die gleiche.
  • Abwärtskompatibilität - In der Hardwarespezifikation von CFP8 wird keine Abwärtskompatibilität erwähnt (tatsächlich scheint die gesamte CFP-Serie nicht abwärtskompatibel zu sein). Bei optischen Modulen der CFP- und CFP2-Serie können Sie die Adapter für CFP zu QSFP28 und weiterführende CFP2 auf QSFP28 Adapter sind seit langem verfügbar, was darauf hinweist, dass einige Benutzer zu optischen QSFP28-Modulen gewechselt sind.
  • Bandbreite - Die maximale Bandbreite von CFP8 und QSFP-DD beträgt 400Gb / s, jedoch unterstützen XPUMP nur die 8Gb / s-Werte (40016G oder 258G).

Zusammenfassend scheint QSFP-DD die bessere Wahl zu sein als CFP8, unabhängig von Aspekten.

Fazit

Durch die Analyse der Merkmale von QSFP-DD und den Vergleich mit anderen Formfaktoren des optischen 400G-Moduls haben wir festgestellt, dass QSFP-DD in 400G-Anwendungen, wie z. B. Datencenter-Interconnects, beispiellose Vorteile bietet. Es wird erwartet, dass QSFP-DD, wenn die weltweit führenden Hyperscale-Rechenzentren 400G einsetzen, zum Mainstream-Formfaktor der optischen 400G-Module wird.

Dies ist ein Originalartikel von Gigalight. Falls reproduziert, geben Sie bitte die Quelle an: https://www.gigalight.com/community/qsfp-dd-400g-modules/

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