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QSFP-DD pourrait être le facteur de forme principal des émetteurs-récepteurs optiques 400G

Il est temps d'entrer dans 2019, alors que 400G est devenu un sujet brûlant dans l'industrie des communications optiques, les principaux fabricants mondiaux d'émetteurs-récepteurs optiques ont lancé leurs propres modules optiques 400G. Lorsque nous répertorions les facteurs de forme des modules optiques 400G de ces fabricants (comme indiqué dans la figure ci-dessous), nous avons constaté que tous les fabricants, à l'exception du Finisar (acquis par II-VI), avaient adopté le facteur de forme QSFP-DD: Le marché semble avoir reconnu QSFP-DD comme premier choix pour les facteurs de forme des modules optiques 400G, bien que certains fabricants aient également introduit les modules optiques 400G avec les facteurs de forme OSFP et CFP8.

Facteurs de forme 400G des fabricants d'émetteurs-récepteurs optiques grand public

Facteurs de forme 400G des fabricants d'émetteurs-récepteurs optiques grand public

Conseils: QSFP-DD est un facteur de forme de module enfichable haute vitesse défini par le groupe MSA QSFP-DD.

Le groupe MSA QSFP-DD a défini le facteur de forme du module enfichable haute densité, haute densité et haute vitesse, qui répond au besoin de l’industrie en matière de solutions réseau haute densité et haute vitesse dans un facteur de forme compatible avec les versions antérieures. La spécification QSFP-DD a été développée et affinée par de nombreuses sociétés du groupe QSFP-DD MSA et rendue publique.

Pourquoi les fabricants traditionnels choisissent-ils le facteur de forme QSFP-DD? Cela signifie-t-il que les futurs modules optiques 400G seront basés sur QSFP-DD? Pour clarifier ces questions, examinons d’abord l’historique de QSFP-DD.

Historique de QSFP-DD

Mars 21, 2016 - Le groupe MSA QSFP-DD a annoncé un projet de développement d’interfaces enfichables quadri-densité ultra rapides et double densité.

Septembre 19, 2016 - Le groupe MSA QSFP-DD a annoncé la publication de la spécifications matérielles préliminaires, y compris les dessins, pour le nouveau facteur de forme QSFP-DD.

Mars 13, 2017 - Le groupe MSA QSFP-DD a publié un spécification pour le nouveau facteur de forme QSFP-DD.

Septembre 19, 2017 - Le groupe MSA QSFP-DD a publié une mise à jour 3.0 Spécification matérielle du nouveau facteur de forme QSFP-DD.

Mars 13, 2018 - Lancement du groupe MSA QSFP-DD Papier blanc thermique QSFP-DD expliquer comment la performance thermique du module QSFP-DD est évaluée pour une utilisation dans un environnement de centre de données hautes performances.

Août 30, 2018 - Le groupe MSA QSFP-DD a annoncé le succès de son festival de bouchons mécaniques.

Septembre 18, 2018 - Le groupe MSA QSFP-DD a annoncé la publication d’une version mise à jour 4.0 Spécification matérielle pour le facteur de forme QSFP-DD. À ce jour, le MSA QSFP-DD est relativement complet et les composants optiques QSFP-DD des principaux fabricants d’émetteurs-récepteurs optiques sont également répertoriés pour cette période. Par exemple, Gigalight, leader mondial en matière de conception d'interconnexions optiques, a présenté les solutions d'interconnexion optique 200G pour les grands centres de données, de 100G à 400G - 200G QSFP-DD SR8 200G QSFP-DD AOC.

En résumé, depuis le début de 2016 jusqu'à la fin de 2018, la naissance de QSFP-DD a mûri depuis près de trois ans. Au cours de cette période, les membres du groupe MSA QSFP-DD MS sont également passés des promoteurs 13 d'origine aux promoteurs 14 actuels (les sociétés 3 ont été acquises, de sorte que seuls 11 ont été laissés) et les contributeurs 52.

Les changements intervenus dans les promoteurs du groupe MSA QSFP-DD au cours de cette période ont également confirmé un vieil adage: le héros de la situation - II-VI a acquis l’ancien fabricant d’émetteurs-récepteurs optiques Finisar; Broadcom a acquis Brocade; Lumentum a acquis Oclaro; Cisco a également finalisé l'acquisition de Luxtera récemment. Après tant d'acquisitions, jetons un coup d'œil aux grandes entreprises qui restent. Il existe des fournisseurs de puces tels que Broadcom (Avago utilise Broadcom comme nom de marque après l'acquisition de Broadcom), des fournisseurs d'équipements tels que Cisco et Huawei, des fournisseurs de périphériques tels que Lumentum, des fabricants d'émetteurs-récepteurs optiques tels que Foxconn Interconnect Technology, des fabricants d'accessoires tels que Molex. et TE Connectivity, etc., couvrant l’ensemble du secteur des communications.

Pourquoi tant de grandes entreprises travaillent-elles ensemble pour promouvoir QSFP-DD? Laissez-nous trouver les raisons ensemble maintenant.

Pourquoi QSFP-DD

Un facteur de forme performant doit prendre en charge l’ensemble des types de supports et d’émetteurs-récepteurs utilisés dans le secteur des réseaux. Pour les supports, cela inclut les câbles passifs en cuivre à connexion directe (DAC), les fibres multimodes (MMF) et les fibres monomodes (SMF). Pour les émetteurs-récepteurs et les assemblages de câbles optiques en cuivre actifs ou actifs, cela inclut ceux définis par Ethernet, Fibre Channel et InfiniBand pour 100 Gb / s, 200 Gb / s et 400 Gb / s. De plus, la densité de ports ne doit pas être compromise par rapport à la pratique actuelle. De plus, la compatibilité en amont avec le facteur de forme populaire QSFP est essentielle pour l’adoption par l’industrie.

QSFP-DD, Double densité double enfichable à petit facteur de forme, est un nouveau système de module et de cage / connecteur similaire au système QSFP actuel, mais avec une rangée supplémentaire de contacts permettant une interface électrique à huit voies. Le terme «double densité» fait référence au doublement du nombre d'interfaces électriques à haute vitesse prises en charge par le module par rapport au module QSFP28 standard. La spécification du connecteur est prête pour le nouveau format de modulation électrique PAM4 qui prend en charge 50Gb / s, ce qui offre un autre doublement de la vitesse. Il en résulte une vitesse de port 4x accrue pour le QSFP-DD par rapport au module QSFP28.

QSFP-DD

Schéma du module QSFP-DD et de l'interface hôte

Nous analyserons ensuite les fonctionnalités de QSFP-DD une par une.

Caractéristiques et avantages de QSFP-DD

QSFP-DD étend le facteur de forme enfichable QSFP, une interface électrique à quatre voies largement adoptée.

QSFP-DD est avec cage / connecteur intégré empilé 2 × 1. En raison des besoins de l'industrie, la plupart des facteurs de forme enfichables finissent par développer un système de connecteurs à cage empilés sur deux hauteurs en plus d'un système de connecteur à cage d'une hauteur élevée. Le système à un niveau élevé est souvent inclus dans la spécification MSA initiale et le système à deux niveaux est laissé à des fournisseurs individuels indépendants. Pour mieux servir le secteur, le groupe MSA QSFP-DD a choisi de développer simultanément les systèmes de connecteurs à cage à un haut et à deux hauteurs.

Le connecteur SMT et la cage 1xN, les optimisations de la conception de la cage et du boîtier permettent un support thermique d'au moins 12W par module. La spécification QSFP-DD définit les classes d'alimentation allant jusqu'à 14W ainsi qu'une classe> 14W. En raison des techniques de gestion thermique innovantes utilisées dans les conceptions de modules et de cages, les modules QSFP-DD prennent en charge des niveaux de puissance d'au moins 12W dans une conception de système typique. La connaissance approfondie et l'expérience de la conception de systèmes avec les facteurs de forme de la famille QSFP permettent des solutions de systèmes innovantes pouvant aller au-delà de cette plage. Les fonctions de gestion thermique requises pour les classes de consommation d'énergie les plus élevées sont assouplies pour les classes de puissance inférieures afin d'éviter des coûts inutiles.

Les interfaces électriques QSFP-DD utilisent huit voies qui fonctionnent avec une modulation NRZ 25Gb / s ou une modulation PAM50 4Gb / s, fournissant des solutions pouvant atteindre un agrégat 200Gb / s ou 400Gb / s. QSFP-DD peut activer jusqu'à 14.4Tb / s bande passante globale dans un seul emplacement de commutateur. En quadruplant la bande passante globale des commutateurs tout en maintenant la densité de ports, QSFP-DD peut prendre en charge la croissance continue de la demande en bande passante réseau et du trafic des centres de données.

Avant l’émergence de QSFP-DD, les interfaces les plus répandues dans l’industrie des réseaux consistaient en une (SFP / SFP +) ou en quatre voies (QSFP + / QSFP28). Toutefois, pour répondre à la demande attendue en bande passante de données ou en canaux, des interfaces à huit voies sont en cours de définition dans des sites tels qu'Ethernet. Les facteurs de forme actuellement disponibles prenant en charge les interfaces à huit voies ne disposent pas de toutes les fonctionnalités ou de la densité nécessaires pour prendre en charge les systèmes de prochaine génération qui envisagent de mettre en œuvre ces interfaces à débit plus élevé. Ainsi, le groupe QSFP-DD MSA a étendu et défini QSFP-DD basé sur QSFP (QSFP + / QSFP28).

QSFP-DD par rapport à QSFP (QSFP + / QSFP28)

  1. La nouvelle interface QSFP-DD étend le facteur de forme enfichable QSFP, une interface électrique à quatre voies largement adoptée utilisée par les commutateurs Ethernet pour permettre l’interconnexion entre les commutateurs ou les serveurs. Les quatre voies électriques du QSFP fonctionnent à 10Gb / s ou 25Gb / s, offrant des solutions pour les agrégats 40Gb / s ou 100Gb / s. Les interfaces électriques du nouveau facteur de forme enfichable QSFP-DD utilisent huit voies qui fonctionnent avec une modulation NRZ 25Gb / s ou une modulation PAM50 4Gb / s, fournissant des solutions allant jusqu'à un agrégat 200Gb / s ou 400Gb / s. Cela peut permettre une bande passante globale allant jusqu'à 14.4Tb / s dans un seul emplacement de commutateur et permettre une croissance rapide du trafic dans les centres de données.
  1. Les systèmes conçus avec des modules QSFP-DD sont rétro-compatibles, ce qui leur permet de prendre en charge les modules QSFP existants et offre une flexibilité aux utilisateurs finaux et aux concepteurs de systèmes. La compatibilité en amont est d’une importance capitale pour l’industrie. Les ASIC étant conçus pour prendre en charge plusieurs débits d'interface, il est essentiel que le système puisse en tirer parti. Les utilisateurs finaux peuvent tirer parti des ASIC et des produits système les plus récents aux coûts de port les plus bas et peuvent brancher un large éventail de modules QSFP actuellement disponibles pour prendre en charge le support souhaité et la portée sans avoir besoin de produits système distincts. Cela réduit considérablement les risques associés à la mise en place de nouveaux équipements. Les concepteurs de systèmes peuvent créer des produits communs prenant en charge plusieurs variantes enfichables tout en tirant parti des technologies et des conceptions connues. Les concepteurs de modules n'ont pas besoin de transférer leurs conceptions à taux réduit vers de nouveaux facteurs de forme non compatibles avec les versions antérieures, réduisant ainsi leurs coûts globaux. Les économies d’échelle réalisées grâce à la compatibilité ascendante le rendent hautement souhaitable.
  1. Les densités de ports du système sont identiques entre les spécifications des modules QSFP-DD et QSFP28. Cependant, étant donné que chaque port QSFP-DD peut prendre en charge des voies 8 au lieu de 4, QSFP-DD double le nombre de ports ASIC qu'il prend en charge pour des interfaces existantes telles que CAUI-4.
  1. L’interface mécanique de QSFP-DD sur la carte hôte est légèrement plus profonde que celle de QSFP28 pour prendre en charge la rangée supplémentaire de contacts. La hauteur et la largeur sont identiques à celles du facteur de forme QSFP, ce qui permet aux concepteurs de systèmes d'obtenir des densités de comptage de ports système identiques pour les conceptions basées sur QSFP28 ou QSFP-DD. Vous pouvez brancher n’importe quel module QSFP ou QSFP28 actuel sur les combinaisons cage / connecteur QSFP-DD 1 × 1 ou 2 × 1.

En résumé, QSFP-DD est un peu plus long que QSFP + / QSFP28, mais la densité de ports est la même et la bande passante est augmentée aux temps 10 ou 4 de ce dernier. système et déploie directement le système QSFP-DD, ce qui réduit considérablement les coûts d’équipement.

Au début de cet article, nous avons mentionné que certains fabricants d'émetteurs-récepteurs optiques ont également introduit les modules optiques 400G avec les facteurs de forme OSFP et CFP8. Comparons QSFP-DD et OSFP, QSFP-DD et CFP8 pour voir en quoi elles diffèrent.

QSFP-DD vs OSFP vs CFP8

QSFP-DD vs OSFP vs CFP8

QSFP-DD vs OSFP

Tout d'abord, jetons un coup d'œil à l'OSFP. Il n'y a pas si longtemps (16 de janvier, 2019), OSFP MSA a publié la version 2.0. Selon sa description, l'OSFP est un nouveau facteur de forme enfichable avec huit voies électriques à haute vitesse qui supportera initialement 400Gb / s (8x50G). Il est légèrement plus large et plus profond que le QSFP, mais il prend toujours en charge les ports 36 OSFP par panneau avant 1U, ce qui permet à 14.4Tb / s selon 1U.

Conseils: Dans la dernière version de OSFP MSA, OSFP prend déjà en charge 800Gb / s, ce qui peut expliquer pourquoi OSFP est également l’un des facteurs de forme 400G les plus populaires.

  • Taille - Selon l'introduction précédente, OSFP semble avoir peu de différence avec QSFP-DD, seulement «légèrement plus large et plus long» que QSFP-DD. Cependant, après avoir comparé leurs valeurs de taille spécifiques, nous avons constaté que la différence n'était pas juste un petit peu. La largeur, la longueur et l'épaisseur de QSFP-DD sont 18.35mm, 89.4mm et 8.5mm, tandis que celles d'OSFP sont 22.58mm, 107.8mm et 13.0mm. Si le module est grossièrement calculé comme un cuboïde, le volume de l'OSFP pourrait être plus de deux fois supérieur à celui de QSFP-DD et il est évident que le premier est beaucoup plus grand.
  • Capacité thermique et consommation électrique - La taille du QSFP-DD est plus petite, sa capacité thermique est donc uniquement de 7 à 12 watts. Bien que l'OSFP soit de plus grande taille, sa capacité thermique peut atteindre des watts 12 à 15. Plus la capacité thermique est grande, plus la consommation d'énergie supportée par le module optique est importante. Cependant, avec les avancées technologiques, certains fabricants leaders du secteur ont été en mesure de réduire la consommation électrique des modules optiques bien en dessous de la limite supérieure de la capacité thermique spécifiée par MSA. Par conséquent, la capacité thermique supérieure ne semble pas être un réel avantage l'avenir. Conformément à la capacité thermique, la consommation d'énergie de l'OSFP est généralement supérieure à celle du QSFP-DD. Cependant, comme nous le savons tous, plus la consommation d'énergie est faible, mieux c'est. En tant que principal innovateur mondial de la conception d'interconnexions optiques, Gigalight concentrez-vous toujours sur une consommation d'énergie faible comme l'un des objectifs principaux des émetteurs-récepteurs optiques. Par exemple, le Gigalight L'émetteur-récepteur optique 100G QSFP28 SR4 a été optimisé pour réduire la consommation électrique à moins de 2.5 watts, ce qui est presque X% inférieur à celui du 30 watts du secteur. le Gigalight Les modules optiques 200G / 400G présentent également l’avantage d’une faible consommation d’énergie dans l’industrie.
  • Compatibilité avec les versions antérieures - OSFP est aussi compatible avec QSFP + / QSFP28 que QSFP-DD, mais nécessite une Adaptateur OSFP à QSFP. Comme l'OSFP est légèrement plus large et plus profond que le QSFP, il est possible de créer un adaptateur prenant en charge les modules optiques 100G QSFP existants (QSFP28) dans une cage OSFP.
  • Bande passante - QSFP-DD ne prend actuellement en charge que 400Gb / s, mais OSFP peut prendre en charge jusqu'à 800Gb / s. En termes d'évolutivité, OSFP est légèrement supérieur à QSFP-DD. Mais 800Gb / s est trop tôt, et lorsque 800Gb / s commence à se déployer, il peut y avoir de meilleures options.

En résumé, QSFP-DD est principalement utilisé pour appliquer les réseaux 400G en cours de déploiement (et 200G via 100G à 400G), tandis que l'OSFP est plus susceptible d'être préparé pour les futurs réseaux 800G. Par conséquent, combiné au statu quo, QSFP-DD convient mieux comme facteur de forme des émetteurs-récepteurs optiques 400G.

QSFP-DD vs CFP8

La série CFP a commencé à partir de CFP, puis a été transférée à CFP2, puis à CFP4, et enfin à CFP8, qui est également une série de facteurs de forme bien établie. Par rapport à la série QSFP, la série CFP semble avoir été moins populaire, pour des raisons évidentes - grande taille et consommation d'énergie élevée. Les deux premières sociétés qui ont favorisé le développement de CFP MSA (Finisar et Oclaro) ont également été acquises, et nous semblons ressentir la fin de CFP.

Jetons un coup d'oeil à CFP8. le Spécification du matériel CFP8 a été officiellement publié par le PCA MSA en mars 17, 2017, à la même période que la version 2.0 du QSFP-DD MSA. En comparant les deux facteurs de forme, nous semblons avoir prévu le déclin de CFP8.

  • Taille - La taille de CFP8 (41.5mm * 107.5mm * 9.5mm) est beaucoup plus grande que QSFP-DD et son volume est plus de trois fois supérieur à celui de QSFP-DD, même plus de 30% par rapport à OSFP. Depuis que les modules optiques de la série CFP ont été positionnés pour les applications de télécommunication et que les exigences de densité de ports ne sont pas aussi élevées que dans le centre de données, la taille est acceptable. Cependant, avec l'avancement de la technologie, les modules optiques de la série QSFP commencent également à être adaptés aux applications de télécommunication, et la consommation électrique des modules optiques de la série QSFP est bien inférieure à celle des modules optiques de la série CFP. Par conséquent, la position dominante des modules optiques de la série CFP dans les applications de télécommunication est en jeu.
  • Capacité thermique et consommation électrique - La capacité thermique et la consommation électrique de CFP8 sont beaucoup plus élevées que celles de QSFP-DD. L’introduction de la capacité thermique et de la consommation d’énergie a été introduite dans l’ancien QSFP-DD par rapport à OSFP, et la vérité est la même.
  • Compatibilité descendante - La spécification matérielle de CFP8 n'est pas mentionnée dans les spécifications matérielles (en fait, la série CFP entière ne semble pas être compatible avec les versions antérieures). Pour les modules optiques des séries CFP et CFP2, le Adaptateur CFP vers QSFP28 Adaptateur CFP2 vers QSFP28 disponibles depuis longtemps, ce qui indique que certains utilisateurs sont passés aux modules optiques QSFP28.
  • Bande passante - La largeur de bande maximale de CFP8 et de QSFP-DD est 400Gb / s, mais CFP8 ne prend en charge que 400Gb / s (16X25).

En résumé, QSFP-DD semble être un meilleur choix que CFP8, quel que soit son aspect.

Conclusion

En analysant les fonctionnalités de QSFP-DD et en les comparant à d'autres facteurs de forme de module optique 400G, nous avons constaté que QSFP-DD présente des avantages inégalés dans les applications 400G telles que les interconnexions de centres de données. Il est prévu que lorsque les centres de données hyperscale les plus importants au monde commenceront à déployer 400G, QSFP-DD deviendra le facteur de forme principal des modules optiques 400G.

Ceci est un article original écrit par Gigalight. Si reproduit, veuillez indiquer la source: https://www.gigalight.com/community/qsfp-dd-400g-modules/

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