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QSFP-DD pode ser o principal fator de forma dos transceptores ópticos 400G

Hora de entrar no 2019, quando o 400G se tornou um tema quente na indústria de comunicações ópticas, os principais fabricantes de transceptores ópticos do mundo lançaram seus próprios módulos ópticos 400G. Quando listamos os fatores de forma dos módulos óticos 400G desses fabricantes (como mostrado na figura abaixo), descobrimos que todos os fabricantes, exceto o Finisar (adquirido por II-VI) adotaram o fator de forma QSFP-DD - o O mercado parece ter reconhecido o QSFP-DD como a primeira escolha para os fatores de forma dos módulos óticos 400G, embora alguns fabricantes também tenham introduzido os módulos ópticos 400G com os fatores de forma OSFP e CFP8.

400G Factores de forma dos fabricantes de transceptores ópticos convencionais

400G Factores de forma dos fabricantes de transceptores ópticos convencionais

Dicas: QSFP-DD é um fator de forma de módulo conectável de alta velocidade definido pelo grupo MSA QSFP-DD.

O grupo MSA QSFP-DD definiu o fator de forma do módulo conectável de alta densidade e alta velocidade da próxima geração que atende à necessidade do setor de soluções de rede de alta densidade e alta velocidade em um fator de forma compatível com versões anteriores. A especificação QSFP-DD foi desenvolvida e refinada por muitas empresas do grupo MSA QSFP-DD e liberada para o público.

Por que os fabricantes tradicionais escolhem o fator de forma QSFP-DD? Isso significa que os futuros módulos ópticos 400G serão baseados em QSFP-DD? Para esclarecer esses problemas, vamos primeiro olhar o histórico do QSFP-DD.

História do QSFP-DD

March 21, 2016 - O grupo QSFP-DD MSA anunciou um plano para desenvolver interfaces conectáveis ​​de fator de tamanho pequeno quad de alta densidade de alta velocidade.

Setembro 19, 2016 - O grupo QSFP-DD MSA anunciou o lançamento do especificações preliminares de hardware, incluindo desenhos, para o novo fator de forma QSFP-DD.

Março 13, 2017 - O grupo MSA QSFP-DD lançou um especificação para o novo fator de forma QSFP-DD.

Setembro 19, 2017 - O grupo MSA QSFP-DD lançou uma atualização Especificação de hardware 3.0 para o novo fator de forma QSFP-DD.

Março 13, 2018 - O grupo MSA QSFP-DD lançado Papel branco térmico QSFP-DD para abordar como o desempenho térmico do módulo QSFP-DD é avaliado para uso em um ambiente de data center de alto desempenho.

Agosto 30, 2018 - O grupo QSFP-DD MSA anunciou o sucesso de seu plug mecânico fest.

Setembro 18, 2018 - O grupo QSFP-DD MSA anunciou o lançamento de uma atualização Especificação de hardware 4.0 para o fator de forma QSFP-DD. Por esta altura, o MSA QSFP-DD é relativamente completo, e as ópticas QSFP-DD dos principais fabricantes de transceptores ópticos também são listadas neste período. Por exemplo, Gigalight, líder mundial em inovação de design de interconexão óptica, introduziu soluções de interconexão óptica 200G para centros de dados de larga escala de 100G a 400G - 200G QSFP-DD SR8 e 200G QSFP-DD AOC.

Em resumo, desde o início do 2016 até o final do 2018, o nascimento do QSFP-DD amadureceu por quase três anos. Durante este período, os membros do grupo QSD-DD MSA também aumentaram dos promotores 13 originais para os actuais promotores 14 (as empresas 3 foram adquiridas, pelo que apenas 11 foram efectivamente deixadas) e contribuidores 52.

As mudanças nos promotores do grupo MSA QSFP-DD durante este período também verificaram um velho ditado: o herói da situação - II-VI adquiriu o antigo fabricante de transceptores ópticos Finisar; A Broadcom adquiriu a Brocade; Lumentum adquiriu Oclaro; A Cisco também concluiu a aquisição da Luxtera recentemente. Depois de tantas aquisições, vamos dar uma olhada nas grandes empresas que restam. Existem provedores de chips como a Broadcom (a Avago usa a Broadcom como marca após a aquisição da Broadcom), fornecedores de equipamentos como Cisco e Huawei, provedores de dispositivos como a Lumentum, fabricantes de transceptores ópticos como a Foxconn Interconnect Technology, fabricantes de acessórios como a Molex. e TE Connectivity, e assim por diante, cobrindo todo o setor de comunicações.

Por que tantas empresas grandes estão trabalhando juntas para promover o QSFP-DD? Vamos encontrar as razões juntas agora.

Por que QSFP-DD

Um fator de forma bem-sucedido deve suportar todo o conjunto de tipos de mídia e transceptor predominantes no setor de rede. Para mídia, isso inclui cabos de cobre com conexão direta passivos (DAC), fibras de múltiplos modos (MMF) e fibras de modo único (SMF). Para transceptores e conjuntos de cabos ópticos ativos ou de cobre ativo, isso inclui os definidos por Ethernet, Fibre Channel e InfiniBand para 100 Gb / s, 200 Gb / se 400 Gb / s. Além disso, a densidade de portas não deve ser comprometida em relação à prática atual. Além disso, a compatibilidade retroativa com o popular formato QSFP é essencial para a adoção do setor.

QSFP-DD, Dupla Densidade Pluggable Quad-factor Quad, é um novo módulo e sistema de gaiola / conector semelhante ao atual QSFP, mas com uma linha adicional de contatos que fornece uma interface elétrica de oito pistas. O termo “Double-Density” refere-se à duplicação do número de interfaces elétricas de alta velocidade que o módulo suporta em comparação com o módulo QSFP28 regular. A especificação do conector está pronta para o novo formato de modulação elétrica PAM4 que suporta 50Gb / s que fornece outra duplicação de velocidade, resultando em um 4x aumentado na velocidade da porta para o QSFP-DD comparado ao módulo QSFP28.

QSFP-DD

O diagrama do módulo QSFP-DD e da interface do host

Em seguida, analisaremos os recursos do QSFP-DD, um por um.

Recursos e Benefícios do QSFP-DD

O QSFP-DD expande o fator de forma conectável QSFP, uma interface elétrica de quatro pistas amplamente adotada.

QSFP-DD é com gaiola / conector integrado 2 × 1. Devido à necessidade do setor, a maioria dos fatores de forma plugáveis ​​acabam desenvolvendo um sistema de conector de gaiola de dois andares, além de um sistema de conector de gaiola de uma altura. Muitas vezes, o sistema de um-alto está incluído na especificação inicial do MSA e o de dois alto é deixado para os fornecedores individuais independentes. Para atender melhor a indústria, o Grupo QAF-DD da MSA escolheu desenvolver concomitantemente os sistemas de conectores de gaiola de uma altura e duas de alta.

O conector SMT e a gaiola 1xN, as otimizações de design da gaiola e as otimizações de caixa de módulo permitem suporte térmico de pelo menos 12W por módulo. A especificação QSFP-DD define classes de energia de até 14W, bem como uma classe> 14W. Devido às técnicas inovadoras de gerenciamento térmico usadas no módulo e nos projetos de gaiola, os módulos QSFP-DD suportam níveis de energia de pelo menos 12W em um projeto de sistema típico. O extenso conhecimento e experiência do projeto de sistemas com os fatores de forma da família QSFP permite soluções de sistemas inovadoras que podem se estender além dessa faixa. Os recursos de gerenciamento térmico necessários para as classes de maior consumo de energia são relaxados para as classes de menor consumo de energia, a fim de evitar custos desnecessários.

As interfaces elétricas QSFP-DD empregam oito pistas que operam até modulação NNZ 25Gb / s ou modulação PAM50 4Gb / s, fornecendo soluções de até 200Gb / s ou agregado 400Gb / s. O QSFP-DD pode ativar até 14.4Tb / s de largura de banda agregada em um único slot de switch. Ao quadruplicar a largura de banda do comutador agregado enquanto mantém a densidade de porta, o QSFP-DD pode suportar o crescimento contínuo da demanda de largura de banda da rede e do tráfego do datacenter.

Antes do surgimento do QSFP-DD, as interfaces mais populares na indústria de redes consistiam em linhas únicas (SFP / SFP +) ou quad (QSFP + / QSFP28). No entanto, para acomodar a demanda esperada de largura de banda de dados ou capacidade de canal, oito interfaces de pista estão sendo definidas em locais como o Ethernet. Os fatores de forma atualmente disponíveis que suportam oito interfaces de faixa não possuem todos os recursos desejados ou densidade necessária para suportar os sistemas da próxima geração que planejam implementar essas interfaces de taxa mais alta. Assim, o grupo MSA QSFP-DD estendeu e definiu QSFP-DD com base em QSFP (QSFP + / QSFP28).

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

  1. A nova interface QSFP-DD expande o fator de forma conectável QSFP, uma interface elétrica de quatro pistas amplamente adotada usada em switches Ethernet que permite a interconexão entre switches ou servidores. As quatro linhas elétricas da QSFP operam em 10Gb / s ou 25Gb / s, fornecendo soluções para o agregado 40Gb / s ou 100Gb / s. As novas interfaces elétricas do fator de forma conectável QSFP-DD empregam oito faixas que operam até modulação NNZ 25Gb / s ou modulação PAM50 4Gb / s, fornecendo soluções de até 200Gb / s ou agregado 400Gb / s. Isso pode permitir até 14.4Tb / s de largura de banda agregada em um único slot de switch e endereçar o crescimento rápido do tráfego do datacenter.
  1. Os sistemas projetados com módulos QSFP-DD são compatíveis com versões anteriores, permitindo que eles ofereçam suporte a módulos QSFP existentes e forneçam flexibilidade para usuários finais e projetistas de sistemas. A compatibilidade com versões anteriores é extremamente importante para o setor. Como os ASICs são projetados para suportar múltiplas taxas de interface, é extremamente importante que o sistema possa tirar proveito disso. Os usuários finais podem aproveitar os mais novos produtos ASIC e de sistema com custos de porta mais baixos e podem conectar uma ampla variedade de módulos QSFP atualmente disponíveis para suportar a mídia e o alcance desejados sem precisar ter produtos de sistema separados. Isso diminui muito os riscos associados à implementação de novos equipamentos. Os projetistas de sistemas podem construir produtos comuns que suportam um múltiplo de variantes conectáveis, aproveitando tecnologias e projetos conhecidos. Os projetistas de módulos não precisam transportar seus projetos de taxa mais baixa para novos formatos que não sejam compatíveis com versões anteriores, reduzindo seus custos gerais. A economia de escala alcançada devido à compatibilidade retroativa torna altamente desejável.
  1. As densidades de porta do sistema são idênticas entre as especificações do módulo QSFP-DD e QSFP28. No entanto, como cada porta QSFP-DD pode acomodar pistas 8 em vez de 4, o QSFP-DD dobra o número de portas ASIC suportadas para interfaces existentes, como CAUI-4.
  1. A interface mecânica do QSFP-DD na placa host é um pouco mais profunda que a do QSFP28 para acomodar a linha extra de contatos. A altura e a largura são idênticas ao fator de forma QSFP, permitindo que os projetistas de sistemas alcancem densidades de contagem de porta do sistema idênticas para projetos baseados em QSFP28 ou QSFP-DD. Você pode conectar qualquer módulo QSFP ou QSFP28 atual nas combinações de gaiola / conector XSFUM DD 1 × 1 ou 2 × 1.

Em resumo, QSFP-DD é um pouco maior que QSFP + / QSFP28 mas a densidade de porta é a mesma, e a largura de banda é aumentada para 10 vezes ou 4 vezes, e é compatível com versões anteriores, o que significa que os clientes podem pular o QSFP sistema e implanta diretamente o sistema QSFP-DD, o que reduz consideravelmente os custos do equipamento.

No início deste artigo, mencionamos que alguns fabricantes de transceptores ópticos também introduziram módulos óticos 400G com os fatores de forma OSFP e CFP8. Vamos comparar QSFP-DD e OSFP, QSFP-DD e CFP8 para ver como eles diferem.

QSFP-DD vs. OSFP vs. CFP8

QSFP-DD vs. OSFP vs. CFP8

QSFP-DD vs. OSFP

Primeiro, vamos dar uma olhada no OSFP primeiro. Não muito tempo atrás (janeiro 16, 2019), o OSFP MSA lançou a versão 2.0. De acordo com sua descrição, o OSFP é um novo fator de forma conectável com oito pistas elétricas de alta velocidade que suportarão inicialmente 400Gb / s (8x50G). É ligeiramente mais largo e profundo que o QSFP, mas ainda suporta portas 36 OSFP por painel frontal 1U, permitindo 14.4Tb / s por 1U.

Dicas: Na versão mais recente do OSFP OSFP, o OSFP já suporta 800Gb / s, o que pode ser a razão pela qual o OSFP também é um dos fatores forma 400G mais populares.

  • Tamanho - De acordo com a introdução anterior, o OSFP parece ter pouca diferença em relação ao QSFP-DD, apenas “ligeiramente mais largo e mais longo” do que o QSFP-DD. No entanto, depois de comparar seus valores de tamanho específicos, descobrimos que a diferença não é apenas um pouco. A largura, o comprimento e a espessura de QSFP-DD são 18.35mm, 89.4mm e 8.5mm, enquanto os de OSFP são 22.58mm, 107.8mm e 13.0mm. Se o módulo é calculado aproximadamente como um cubóide, o volume do OSFP poderia ser mais do que o dobro do QSFP-DD, e é óbvio que o primeiro é muito maior.
  • Capacidade Térmica e Consumo de Energia - O QSFP-DD é menor em tamanho, então sua capacidade térmica é de apenas 7 para 12 watts. Enquanto o OSFP é maior em tamanho, sua capacidade térmica pode atingir 12 para 15 watts. Quanto maior a capacidade térmica, maior o consumo de energia que o módulo óptico pode suportar. No entanto, com o avanço da tecnologia, alguns fabricantes líderes do setor conseguiram reduzir o consumo de energia de módulos ópticos muito abaixo do limite superior da capacidade térmica especificada pela MSA, de modo que a maior capacidade térmica não parece ser uma vantagem real em o futuro. Consistente com a capacidade térmica, o consumo de energia da OSFP é geralmente superior ao QSFP-DD. No entanto, como todos sabemos, quanto menor o consumo de energia, melhor. Como líder mundial em inovação de design de interconexão óptica, Gigalight Sempre concentre o baixo consumo de energia como um dos principais objetivos dos transceptores ópticos. Por exemplo, o Gigalight O transceptor óptico 100G QSFP28 SR4 foi otimizado para reduzir o consumo de energia para menos de 2.5 watts, o que é quase 30% menor que os 3.5 watts da indústria. o Gigalight Módulos ópticos 200G / 400G também têm a vantagem de baixo consumo de energia na indústria.
  • Compatibilidade retroativa - OSFP é compatível com QSFP + / QSFP28 como QSFP-DD, mas requer um adicional OSFP para o adaptador QSFP. Como o OSFP é um pouco mais amplo e mais profundo que o QSFP, é possível construir um adaptador que suporte os módulos óticos 100G QSFP existentes (QSFP28) em um compartimento OSFP.
  • Largura de banda - Atualmente, o QSFP-DD suporta apenas até 400Gb / s, mas o OSFP pode suportar até 800Gb / s. Considerando a escalabilidade, o OSFP é ligeiramente melhor que o QSFP-DD. Mas o 800Gb / s é muito cedo e, quando o 800Gb / s começa a ser implementado, pode haver melhores opções.

Em resumo, o QSFP-DD é usado principalmente para aplicar redes 400G que estão sendo implementadas atualmente (e 200G sobre 100G para 400G), enquanto a OSFP é mais provável de estar preparada para futuras redes 800G. Portanto, combinado com o status quo, o QSFP-DD é mais adequado como um fator de forma dos transceptores ópticos 400G.

QSFP-DD vs. CFP8

A série CFP começou a partir do CFP, foi para o CFP2, depois para o CFP4 e, finalmente, para o CFP8, que também é uma série de fatores formados há muito estabelecida. Em comparação com a série QSFP, a série CFP parece ter sido menos popular, por razões óbvias - tamanho grande e alto consumo de energia. As duas primeiras empresas que promoveram o desenvolvimento da CFP MSA (Finisar e Oclaro) também foram adquiridas, e parece que sentimos o fim da PCP.

Vamos dar uma olhada no CFP8. o Especificação de hardware CFP8 foi oficialmente lançado pela CFP MSA em Março 17, 2017, no mesmo período em que a versão 2.0 da QSA MS-QSFP foi lançada. Comparando os dois fatores de forma, parece que prevemos o declínio do CFP8.

  • Tamanho - O tamanho de CFP8 (41.5mm * 107.5mm * 9.5mm) é significativamente maior que QSFP-DD, e o volume é mais que três vezes o de QSFP-DD, até mais do que 30% maior que o de OSFP. Como os módulos ópticos da série CFP foram posicionados para aplicações de telecomunicações, e os requisitos de densidade de porta não são tão altos quanto no data center, o tamanho é aceitável. No entanto, com o avanço da tecnologia, os módulos ópticos da série QSFP também estão começando a ser adequados para aplicações de telecomunicações, e o consumo de energia dos módulos ópticos da série QSFP é muito menor do que o dos módulos ópticos da série CFP. Portanto, a posição dominante dos módulos ópticos da série CFP em aplicações de telecomunicação está em jogo.
  • Capacidade Térmica e Consumo de Energia - A capacidade térmica e consumo de energia do CFP8 é muito maior do que o QSFP-DD. A introdução da capacidade térmica e consumo de energia foi introduzida no anterior QSFP-DD vs. OSFP, e a verdade é a mesma.
  • Compatibilidade com Versões Anteriores - Não há menção de compatibilidade com versões anteriores na especificação de hardware do CFP8 (na verdade, toda a série CFP não parece ser compatível com versões anteriores). Para os módulos ópticos das séries CFP e CFP2, o Adaptador CFP to QSFP28 e Adaptador CFP2 para QSFP28 estão disponíveis há muito tempo, indicando que alguns usuários mudaram para módulos óticos QSFP28.
  • Largura de Banda - A largura de banda máxima de CFP8 e QSFP-DD é 400Gb / s, mas CFP8 suporta apenas 400Gb / s (16x25G ou 8x50G), enquanto QSFP-DD suporta 200Gb / s (8x25G) e 400Gb / s (8x50G).

Em resumo, o QSFP-DD parece ser uma escolha melhor do que o CFP8, independentemente de qualquer aspecto.

Conclusão

Ao analisar os recursos do QSFP-DD e compará-lo com outros fatores de forma do módulo ótico 400G, descobrimos que o QSFP-DD possui vantagens inigualáveis ​​em aplicativos 400G, como interconexões de data center. Espera-se que, quando os centros de dados de hiperescala líderes do mundo começarem a implantar o 400G, o QSFP-DD se tornará o fator de forma predominante dos módulos óticos 400G.

Este é um artigo original escrito por Gigalight. Se reproduzido, indique a fonte: https://www.gigalight.com/community/qsfp-dd-400g-modules/

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