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QSFP-DD podría ser el factor de forma principal de los transceptores ópticos 400G

Es hora de ingresar a 2019, cuando 400G se ha convertido en un tema candente en la industria de las comunicaciones ópticas, los fabricantes de transceptores ópticos líderes en el mundo han lanzado sus propios módulos ópticos 400G. Cuando enumeramos los factores de forma de los módulos ópticos 400G de estos fabricantes (como se muestra en la siguiente figura), encontramos que todos los fabricantes, excepto el Finisar (adquirido por II-VI), han adoptado el factor de forma QSFP-DD: el El mercado parece haber reconocido a QSFP-DD como la primera opción para los factores de forma de los módulos ópticos 400G, aunque algunos fabricantes también han introducido módulos ópticos 400G con factores de forma OSFP y CFP8.

Factores de forma 400G de los principales fabricantes de transceptores ópticos

Factores de forma 400G de los principales fabricantes de transceptores ópticos

Consejos: QSFP-DD es un factor de forma de módulo conectable de alta velocidad definido por el grupo QSFP-DD MSA.

El grupo QSFP-DD MSA ha definido el factor de forma de módulo de alta velocidad, alta densidad y alta velocidad de próxima generación que responde a la necesidad de la industria de soluciones de red de alta velocidad y alta densidad en un factor de forma compatible con versiones anteriores. La especificación QSFP-DD ha sido desarrollada y refinada por muchas compañías dentro del grupo QSFP-DD MSA y se ha divulgado al público.

¿Por qué los fabricantes convencionales eligen el factor de forma QSFP-DD? ¿Significa esto que los futuros módulos ópticos 400G se basarán en QSFP-DD? Para aclarar estos problemas, primero veamos el historial de QSFP-DD.

Historia de QSFP-DD

21 de marzo, 2016: el grupo QSFP-DD MSA anunció un plan para desarrollar interfaces de factor de forma reducido cuádruples de alta densidad y doble densidad.

Septiembre 19, 2016 - El grupo QSFP-DD MSA anunció el lanzamiento de especificaciones preliminares de hardware, incluyendo dibujos, para el nuevo factor de forma QSFP-DD.

Marzo 13, 2017 - El grupo QSFP-DD MSA lanzó un Especificación para el nuevo factor de forma QSFP-DD.

Septiembre 19, 2017 - El grupo QSFP-DD MSA lanzó una actualización Especificación de hardware 3.0 para el nuevo factor de forma QSFP-DD.

March 13, 2018 - Lanzamiento del grupo QSFP-DD MSA Papel blanco térmico QSFP-DD para abordar cómo se evalúa el rendimiento térmico del módulo QSFP-DD para su uso en un entorno de centro de datos de alto rendimiento.

Agosto 30, 2018 - El grupo QSFP-DD MSA anunció el éxito de su festival mecánico de enchufes.

Septiembre 18, 2018 - El grupo QSFP-DD MSA anunció el lanzamiento de una actualización Especificación de hardware 4.0 para el factor de forma QSFP-DD. En este momento, el QSFP-DD MSA está relativamente completo, y la óptica QSFP-DD de los principales fabricantes de transceptores ópticos también se incluye en este período. Por ejemplo, Gigalight, el innovador líder mundial en diseño de interconexión óptica, ha introducido las soluciones de interconexión óptica 200G para centros de datos a gran escala desde 100G a 400G. 200G QSFP-DD SR8 y 200G QSFP-DD AOC.

En resumen, desde el comienzo de 2016 hasta el final de 2018, el nacimiento de QSFP-DD ha madurado durante casi tres años. Durante este período, los miembros del grupo QSFP-DD MSA también aumentaron de los promotores 13 originales a los promotores 14 actuales (las empresas 3 se adquirieron, por lo que solo quedaron 11) y los contribuyentes 52.

Los cambios en los promotores del grupo QSFP-DD MSA durante este período también verificaron un viejo dicho: el héroe de la situación: II-VI adquirió el antiguo fabricante de transceptores ópticos Finisar; Broadcom adquirió Brocade; Lumentum adquirió Oclaro; Cisco también completó la adquisición de Luxtera recientemente. Después de tantas adquisiciones, echemos un vistazo a las grandes empresas que quedan. Hay proveedores de chips como Broadcom (Avago usa Broadcom como marca después de la adquisición de Broadcom), proveedores de equipos como Cisco y Huawei, proveedores de dispositivos como Lumentum, fabricantes de transceptores ópticos como Foxconn Interconnect Technology, fabricantes de accesorios como Molex. y TE Connectivity, y así sucesivamente, cubriendo toda la industria de las comunicaciones.

¿Por qué tantas empresas grandes trabajan juntas para promover QSFP-DD? Encontremos las razones juntos ahora.

¿Por qué QSFP-DD?

Un factor de forma exitoso debe ser compatible con todo el conjunto de medios y tipos de transceptor que prevalecen en la industria de las redes. Para los medios, esto incluye cables pasivos de cobre de conexión directa (DAC), fibras multimodo (MMF) y fibras monomodo (SMF). Para transceptores y ensambles de cable activo de cobre o óptico, esto incluye aquellos definidos por Ethernet, Fibre Channel e InfiniBand para 100 Gb / s, 200 Gb / sy 400 Gb / s. Además, la densidad de puertos no debe comprometerse con la de la práctica actual. Además, la compatibilidad hacia atrás con el popular factor de forma QSFP es esencial para la adopción de la industria.

QSFP-DD, doble densidad de doble factor de forma conectable, es un nuevo módulo y sistema de jaula / conector similar al QSFP actual, pero con una fila adicional de contactos que proporcionan una interfaz eléctrica de ocho carriles. El término "doble densidad" se refiere a la duplicación del número de interfaces eléctricas de alta velocidad que admite el módulo en comparación con el módulo QSFP28 regular. La especificación del conector está lista para el nuevo formato de modulación eléctrica PAM4 que admite 50Gb / s que proporciona otra duplicación de la velocidad resultante, y un 4x incrementado en la velocidad del puerto para el QSFP-DD en comparación con el módulo QSFP28.

QSFP-DD

El diagrama del módulo QSFP-DD y la interfaz de host

A continuación, analizaremos las características de QSFP-DD una por una.

Características y beneficios de QSFP-DD

QSFP-DD se expande en el factor de forma conectable QSFP, una interfaz eléctrica de cuatro carriles ampliamente adoptada.

QSFP-DD es con el alojamiento / conector integrado apilado 2 × 1. Debido a la necesidad de la industria, la mayoría de los factores de forma conectables eventualmente se han desarrollado un sistema de conector de jaula apilada de dos niveles, además de un sistema de conector de caja de uno alto. A menudo, el sistema de una altura se incluye en la especificación inicial de MSA y la de dos altas se deja a proveedores individuales independientes. Para servir mejor a la industria, el grupo QSFP-DD MSA eligió desarrollar simultáneamente los sistemas de conector de jaula de una alta y de dos altas.

El conector SMT y la jaula 1xN, las optimizaciones de diseño de la jaula y las optimizaciones de la carcasa del módulo permiten un soporte térmico de al menos 12W por módulo. La especificación QSFP-DD define las clases de potencia hasta 14W así como una clase> 14W. Debido a las técnicas innovadoras de gestión térmica utilizadas en los diseños de módulos y jaulas, los módulos QSFP-DD admiten niveles de potencia de al menos 12W en un diseño de sistema típico. El amplio conocimiento y experiencia en diseño de sistemas con factores de forma de la familia QSFP permite soluciones de sistemas innovadores que podrían extenderse más allá de ese rango. Las funciones de administración térmica necesarias para las clases de mayor consumo de energía se relajan para las clases de energía más bajas para evitar costos innecesarios.

Las interfaces eléctricas QSFP-DD emplean ocho carriles que operan hasta la modulación NRZ de 25Gb / s o la modulación PAM50 de 4Gb / s, brindando soluciones de hasta 200Gb / s o agregados de 400Gb / s. QSFP-DD puede habilitar hasta un ancho de banda total de 14.4Tb / s en una sola ranura de conmutador. Al cuadruplicar el ancho de banda del conmutador agregado mientras se mantiene la densidad de puertos, QSFP-DD puede soportar un crecimiento continuo en la demanda de ancho de banda de la red y el tráfico del centro de datos.

Antes de la aparición de QSFP-DD, las interfaces más populares en la industria de las redes consistían en líneas simples (SFP / SFP +) o cuádruples (QSFP + / QSFP28). Sin embargo, para adaptarse a la demanda esperada de ancho de banda de datos o capacidad de canal, se están definiendo interfaces de ocho carriles en lugares como Ethernet. Los factores de forma actualmente disponibles que son compatibles con las interfaces de ocho carriles no tienen todas las características deseadas o la densidad necesaria para admitir los sistemas de próxima generación que planean implementar estas interfaces de mayor tasa. Por lo tanto, el grupo QSFP-DD MSA extendió y definió QSFP-DD basado en QSFP (QSFP + / QSFP28).

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

  1. La nueva interfaz QSFP-DD se expande en el factor de forma conectable QSFP, una interfaz eléctrica de cuatro carriles ampliamente utilizada que se usa en los switches Ethernet que permite la interconexión entre switches o servidores. Los cuatro carriles eléctricos de QSFP funcionan en 10Gb / s o 25Gb / s, proporcionando soluciones para 40Gb / s o 100Gb / s agregado. Las nuevas interfaces eléctricas de factor de forma conectable QSFP-DD emplean ocho carriles que operan hasta la modulación NRZ de 25Gb / s o la modulación PAM50 de 4Gb / s, que proporcionan soluciones de hasta 200Gb / s o 400Gb / s agregado. Esto puede habilitar hasta un ancho de banda agregado de 14.4Tb / s en una única ranura de conmutador y abordar el rápido crecimiento del tráfico del centro de datos.
  1. Los sistemas diseñados con módulos QSFP-DD son compatibles con versiones anteriores, lo que les permite admitir módulos QSFP existentes y brindar flexibilidad a los usuarios finales y diseñadores de sistemas. La compatibilidad con versiones anteriores es de vital importancia para la industria. Dado que los ASIC están diseñados para soportar múltiples tasas de interfaz, es de vital importancia que el sistema pueda aprovechar esto. Los usuarios finales pueden aprovechar el nuevo ASIC y los productos del sistema con costos de puerto más bajos y pueden conectar una amplia gama de módulos QSFP actualmente disponibles para respaldar sus medios deseados y alcanzarlos sin necesidad de tener productos de sistema separados. Esto disminuye en gran medida los riesgos asociados con la implementación de nuevos equipos. Los diseñadores de sistemas pueden crear productos comunes que admitan múltiples variantes conectables a la vez que aprovechan tecnologías y diseños conocidos. Los diseñadores de módulos no necesitan adaptar sus diseños de tasas más bajas a nuevos factores de forma compatibles con versiones anteriores que reducen sus costos generales. La economía de escala lograda debido a la compatibilidad con versiones anteriores lo hace altamente deseable.
  1. Las densidades de puertos del sistema son idénticas entre las especificaciones de los módulos QSFP-DD y QSFP28. Sin embargo, dado que cada puerto QSFP-DD puede acomodar carriles 8 en lugar de 4, QSFP-DD duplica la cantidad de puertos ASIC que admite para las interfaces existentes, como CAUI-4.
  1. La interfaz mecánica para QSFP-DD en la placa host es un poco más profunda que para QSFP28 para acomodar la fila adicional de contactos. La altura y el ancho son idénticos al factor de forma QSFP, lo que permite a los diseñadores de sistemas lograr densidades de conteo de puertos del sistema idénticas para los diseños basados ​​en QSFP28 o QSFP-DD. Puede conectar cualquier módulo QSFP o QSFP28 actual en las combinaciones QSFP-DD 1 × 1 o 2 × 1 jaula / conector.

En resumen, QSFP-DD es un poco más largo que QSFP + / QSFP28 pero la densidad del puerto es la misma, y ​​el ancho de banda aumenta a 10 veces o 4 veces de este último, y es compatible con versiones anteriores, lo que significa que los clientes pueden omitir el QSFP Sistema e implementa directamente el sistema QSFP-DD, lo que reduce en gran medida los costos de los equipos.

Al principio de este artículo, mencionamos que algunos fabricantes de transceptores ópticos también han introducido módulos ópticos 400G con factores de forma OSFP y CFP8. Comparemos QSFP-DD y OSFP, QSFP-DD y CFP8 para ver en qué se diferencian.

QSFP-DD vs. OSFP vs. CFP8

QSFP-DD vs. OSFP vs. CFP8

QSFP-DD vs. OSFP

Primero, echemos un vistazo a OSFP primero. No hace mucho tiempo (enero 16, 2019), OSFP MSA lanzó la versión 2.0. De acuerdo con su descripción, el OSFP es un nuevo factor de forma conectable con ocho carriles eléctricos de alta velocidad que inicialmente admitirán 400Gb / s (8x50G). Es ligeramente más ancho y más profundo que el QSFP, pero aún es compatible con puertos 36 OSFP por el panel frontal de 1U, lo que permite 14.4Tb / s por 1U.

Consejos: En la última versión de OSFP MSA, OSFP ya es compatible con 800Gb / s, lo que puede ser la razón por la que OSFP también es uno de los populares factores de forma 400G.

  • Tamaño: de acuerdo con la introducción anterior, OSFP parece tener poca diferencia con QSFP-DD, simplemente "un poco más ancho y más largo" que QSFP-DD. Sin embargo, después de comparar sus valores de tamaño específicos, encontramos que la diferencia no es solo un poco. El ancho, largo y grosor de QSFP-DD son 18.35mm, 89.4mm y 8.5mm, mientras que los de OSFP son 22.58mm, 107.8mm y 13.0mm. Si el módulo se calcula aproximadamente como un cuboide, el volumen del OSFP podría ser más del doble que el de QSFP-DD, y es obvio que el primero es mucho más grande.
  • Capacidad térmica y consumo de energía: el QSFP-DD es más pequeño en tamaño, por lo que su capacidad térmica es solo de 7 a 12 watts. Si bien el OSFP es más grande en tamaño, su capacidad térmica puede alcanzar los vatios de 12 a 15. Cuanto mayor sea la capacidad térmica, mayor será el consumo de energía que puede soportar el módulo óptico. Sin embargo, con el avance de la tecnología, algunos fabricantes líderes de la industria han podido reducir el consumo de energía de los módulos ópticos muy por debajo del límite superior de la capacidad térmica especificada por MSA, por lo que la mayor capacidad térmica no parece ser una verdadera ventaja en el futuro. Consistente con la capacidad térmica, el consumo de energía de OSFP es generalmente más alto que QSFP-DD. Sin embargo, como todos sabemos, cuanto menor sea el consumo de energía, mejor. Como líder mundial en innovación de diseño de interconexión óptica, Gigalight siempre enfoque el bajo consumo de energía como uno de los objetivos principales de los transceptores ópticos. Por ejemplo, el Gigalight 100G El transceptor óptico QSFP28 SR4 se ha optimizado para reducir el consumo de energía a menos de 2.5 watts, que es casi un 30% más bajo que los 3.5 watts en la industria. los Gigalight Los módulos ópticos 200G / 400G también tienen la ventaja del bajo consumo de energía en la industria.
  • Compatibilidad con versiones anteriores: OSFP es tan compatible con versiones anteriores de QSFP + / QSFP28 como QSFP-DD, pero requiere una versión adicional. Adaptador OSFP a QSFP. Dado que el OSFP es ligeramente más ancho y más profundo que el QSFP, es posible crear un adaptador que admita los módulos ópticos QNFP (QSFP100) de 28G existentes en una jaula OSFP.
  • Ancho de banda: QSFP-DD actualmente solo admite hasta 400Gb / s, pero OSFP puede admitir hasta 800Gb / s. Teniendo en cuenta la escalabilidad, OSFP es ligeramente mejor que QSFP-DD. Pero 800Gb / s es demasiado pronto, y cuando 800Gb / s comienza a implementarse, puede haber mejores opciones.

En resumen, QSFP-DD se utiliza principalmente para aplicar redes 400G que se están implementando actualmente (y 200G sobre 100G a 400G), mientras que OSFP es más probable que esté preparado para futuras redes 800G. Por lo tanto, combinado con el status quo, QSFP-DD es más adecuado como factor de forma de los transceptores ópticos 400G.

QSFP-DD vs. CFP8

La serie CFP comenzó a partir de CFP, fue a CFP2, luego a CFP4, y finalmente a CFP8, que también es una serie de factor de forma de larga data. En comparación con la serie QSFP, la serie CFP parece haber sido menos popular, por razones obvias: gran tamaño y alto consumo de energía. Las primeras dos compañías que promovieron el desarrollo de CFP MSA (Finisar y Oclaro) también fueron adquiridas, y parece que estamos sintiendo el fin de la PPC.

Echemos un vistazo a CFP8. los Especificación de hardware CFP8 fue lanzado oficialmente por CFP MSA en marzo 17, 2017, en el mismo período en que se lanzó la versión 2.0 de QSFP-DD MSA. Al comparar los dos factores de forma, parece que hemos previsto la disminución de CFP8.

  • Tamaño: el tamaño de CFP8 (41.5mm * 107.5mm * 9.5mm) es significativamente mayor que QSFP-DD, y el volumen es más de tres veces mayor que el de QSFP-DD, incluso más que 30% más grande que el de OSFP. Dado que los módulos ópticos de la serie CFP se han colocado para aplicaciones de telecomunicaciones, y los requisitos de densidad de puertos no son tan altos como en el centro de datos, por lo que el tamaño es aceptable. Sin embargo, con el avance de la tecnología, los módulos ópticos de la serie QSFP también están empezando a ser adecuados para aplicaciones de telecomunicaciones, y el consumo de energía de los módulos ópticos de la serie QSFP es mucho menor que el de los módulos ópticos de la serie CFP. Por lo tanto, la posición dominante de los módulos ópticos de la serie CFP en aplicaciones de telecomunicaciones está en juego.
  • Capacidad térmica y consumo de energía: la capacidad térmica y el consumo de energía de CFP8 son mucho más altos que QSFP-DD. La introducción de la capacidad térmica y el consumo de energía se introdujo en el QSFP-DD anterior en comparación con OSFP, y la verdad es la misma.
  • Compatibilidad con versiones anteriores: no hay ninguna mención de compatibilidad con versiones anteriores en la especificación de hardware de CFP8 (de hecho, la serie completa de CFP no parece ser compatible con versiones anteriores). Para los módulos ópticos de las series CFP y CFP2, el Adaptador CFP a QSFP28 y Adaptador CFP2 a QSFP28 han estado disponibles durante mucho tiempo, lo que indica que algunos usuarios han cambiado a los módulos ópticos QSFP28.
  • Ancho de banda: el ancho de banda máximo de CFP8 y QSFP-DD es una fuente de 400Gb / s, pero CFP8 solo es compatible con 400Gb / s (16xXP.n.P.P.A.).

En resumen, QSFP-DD parece ser una mejor opción que CFP8, independientemente de cualquier aspecto.

Conclusión

Al analizar las características de QSFP-DD y compararlas con otros factores de forma del módulo óptico 400G, encontramos que QSFP-DD tiene ventajas incomparables en aplicaciones 400G como las interconexiones de centros de datos. Se espera que cuando los principales centros de datos de hiperescala del mundo comiencen a implementar 400G, QSFP-DD se convierta en el factor de forma principal de los módulos ópticos de 400G.

Este es un artículo original escrito por Gigalight. Si se reproduce, indique la fuente: https://www.gigalight.com/community/qsfp-dd-400g-modules/

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