1. Gigalight СообществоГлавная
  2. блоги
  3. рынки

QSFP-DD может быть основным форм-фактором оптических трансиверов 400G

Пора выходить на 2019, когда 400G стал горячей темой в индустрии оптических коммуникаций, ведущие мировые производители оптических трансиверов выпустили свои собственные оптические модули 400G. Когда мы перечислили форм-факторы оптических модулей 400G этих производителей (как показано на рисунке ниже), мы обнаружили, что все производители, за исключением Finisar (приобретенного II-VI), приняли форм-фактор QSFP-DD - Похоже, рынок признал QSFP-DD первым выбором форм-факторов оптических модулей 400G, хотя некоторые производители также представили оптические модули 400G с форм-факторами OSFP и CFP8.

Форм-факторы 400G основных производителей оптических трансиверов

Форм-факторы 400G основных производителей оптических трансиверов

Советы: QSFP-DD - это форм-фактор высокоскоростного сменного модуля, определенный группой MSA QSFP-DD.

Группа MSA QSFP-DD определила форм-фактор высокоплотного сменного модуля следующего поколения, который удовлетворяет потребность отрасли в высокоплотных высокоскоростных сетевых решениях в обратно совместимом форм-факторе. Спецификация QSFP-DD была разработана и доработана многими компаниями группы MSA QSFP-DD и выпущена для широкой публики.

Почему основные производители выбирают форм-фактор QSFP-DD? Означает ли это, что будущие оптические модули 400G будут основаны на QSFP-DD? Чтобы прояснить эти проблемы, давайте сначала посмотрим на историю QSFP-DD.

История QSFP-DD

Март 21, 2016. Группа MSA QSFP-DD объявила о планах разработки высокоскоростных четырехплотных сменных интерфейсов с малым форм-фактором двойной плотности.

Сентябрь 19, 2016 - Группа MSA QSFP-DD объявила о выпуске предварительные спецификации оборудованиявключая чертежи для нового форм-фактора QSFP-DD.

Март 13, 2017 - группа MSA QSFP-DD выпустила спецификация для нового форм-фактора QSFP-DD.

Сентябрь 19, 2017 - группа MSA QSFP-DD выпустила обновленную версию Спецификация оборудования 3.0 для нового форм-фактора QSFP-DD.

Март 13, 2018 - выпущена группа MSA QSFP-DD QSFP-DD термобумага рассмотреть, как оценивается тепловая производительность модуля QSFP-DD для использования в среде высокопроизводительного центра обработки данных.

Август 30, 2018 - Группа MSA QSFP-DD объявила об успехе своего фестиваля механических заглушек.

Сентябрь 18, 2018 - Группа MSA QSFP-DD объявила о выпуске обновленной версии. Спецификация оборудования 4.0 для форм-фактора QSFP-DD, К этому времени MSA QSFP-DD является относительно полным, и в этот период также указана оптика QSFP-DD ведущих производителей оптических трансиверов. Например, Gigalight, ведущий мировой новатор в области проектирования оптических межсоединений, представил решения оптического межсоединения 200G для крупных центров обработки данных от 100G до 400G - 200G QSFP-DD SR8 200G QSFP-DD AOC.

Таким образом, с начала 2016 до конца 2018 рождение QSFP-DD созревало почти три года. В течение этого периода число членов группы MSA QSFP-DD также увеличилось с первоначальных промоутеров 13 до нынешних промоутеров 14 (были приобретены компании 3, поэтому фактически остались только 11), а также участники 52.

Изменения в промоутерах группы MSA QSFP-DD в этот период также подтвердили старую поговорку: герой ситуации - II-VI приобрел старого производителя оптических трансиверов Finisar; Broadcom приобрела Brocade; Люментум приобрел Окларо; Cisco также недавно завершила сделку по приобретению Luxtera. После стольких приобретений давайте взглянем на оставшиеся крупные компании. Есть поставщики микросхем, такие как Broadcom (Avago использует Broadcom в качестве торговой марки после приобретения Broadcom), поставщики оборудования, такие как Cisco и Huawei, поставщики устройств, такие как Lumentum, производители оптических трансиверов, такие как Foxconn Interconnect Technology, производители аксессуаров, такие как Molex и TE Connectivity, и так далее, охватывающий всю отрасль связи.

Почему так много крупных компаний работают вместе над продвижением QSFP-DD? Давайте вместе найдем причины.

Почему QSFP-DD

Удачный форм-фактор должен поддерживать весь набор типов носителей и трансиверов, распространенных в сетевой индустрии. Для носителей это пассивные медные кабели с прямым подключением (DAC), многомодовые волокна (MMF) и одномодовые волокна (SMF). Для трансиверов и активных медных или активных оптических кабельных сборок, это включает в себя те, которые определены Ethernet, Fibre Channel и InfiniBand для 100 Гбит / с, 200 Гбит / с и 400 Гбит / с. Кроме того, плотность портов не должна ухудшаться по сравнению с существующей практикой. Кроме того, обратная совместимость с популярным форм-фактором QSFP имеет важное значение для принятия в отрасли.

QSFP-DD, Quad Small Pluggable Double-Density малого форм-фактора, представляет собой новую систему модулей и каркасов / разъемов, аналогичную существующему QSFP, но с дополнительным рядом контактов, обеспечивающих восьмиполосный электрический интерфейс. Термин «двойная плотность» означает удвоение количества высокоскоростных электрических интерфейсов, которые поддерживает модуль, по сравнению с обычным модулем QSFP28. Спецификация коннектора готова для нового формата электрической модуляции PAM4, который поддерживает 50Gb / s, что обеспечивает еще одно удвоение скорости, в результате чего 4x увеличил скорость порта для QSFP-DD по сравнению с модулем QSFP28.

QSFP-DD

Схема модуля QSFP-DD и хост-интерфейса

Далее мы проанализируем возможности QSFP-DD по очереди.

Особенности и преимущества QSFP-DD

QSFP-DD расширяется за счет сменного форм-фактора QSFP, широко распространенного четырехполосного электрического интерфейса.

QSFP-DD имеет встроенную клетку / разъем 2 × 1. Из-за необходимости в промышленности большинство подключаемых форм-факторов в конечном итоге увидели разработанную систему соединителей клетей с двумя сборками в дополнение к системе соединителей клетей с одной высокой посадкой. Часто система с одним высшим включается в первоначальную спецификацию MSA, а система с двумя старшими предоставляется независимым индивидуальным поставщикам. Чтобы лучше обслуживать отрасль, группа MSA QSFP-DD решила одновременно разрабатывать системы с одним верхним и двумя верхними соединителями.

Разъем SMT и клетка 1xN, оптимизация конструкции клетки и оптимизация корпуса модуля обеспечивают тепловую поддержку не менее 12W на модуль. Спецификация QSFP-DD определяет классы мощности вплоть до 14W, а также класс> 14W. Благодаря инновационным методам управления температурным режимом, используемым в конструкциях модулей и клеток, модули QSFP-DD поддерживают уровни мощности не менее 12W в типовой конструкции системы. Обширные знания и опыт проектирования систем с форм-факторами семейства QSFP позволяют создавать инновационные системные решения, которые могут выходить за пределы этого диапазона. Функции управления температурой, необходимые для классов с более высоким энергопотреблением, ослаблены для классов с более низким энергопотреблением, чтобы избежать ненужных затрат.

В электрических интерфейсах QSFP-DD используется восемь линий, которые работают до модуляции NRZ 25Gb / s или PAM50 4Gb / s, обеспечивая решения до совокупности 200Gb / s или 400Gb / s. QSFP-DD может активировать совокупную полосу пропускания до 14.4Tb / s в одном слоте коммутатора. QSFP-DD может поддерживать непрерывный рост требований к пропускной способности сети и трафика центра обработки данных, увеличивая в четыре раза общую пропускную способность коммутатора и поддерживая плотность портов.

До появления QSFP-DD наиболее популярные интерфейсы в сетевой индустрии состояли из одинарной (SFP / SFP +) или четырехполосной (QSFP + / QSFP28). Однако для удовлетворения ожидаемого спроса на полосу пропускания данных или пропускную способность канала в таких местах, как Ethernet, определяются восемь линейных интерфейсов. Доступные в настоящее время форм-факторы, которые поддерживают интерфейсы с восемью полосами, не имеют всех требуемых функций или плотности, необходимых для поддержки систем следующего поколения, которые планируют реализовать эти высокоскоростные интерфейсы. Таким образом, группа MSA QSFP-DD расширила и определила QSFP-DD на основе QSFP (QSFP + / QSFP28).

QSFP-DD против QSFP (QSFP + / QSFP28)

  1. Новый интерфейс QSFP-DD расширяется с помощью подключаемого форм-фактора QSFP, широко распространенного четырехполосного электрического интерфейса, используемого в коммутаторах Ethernet, который обеспечивает соединение между коммутаторами или серверами. Четыре электрические линии QSFP работают со скоростью 10Gb / s или 25Gb / s, предоставляя решения для агрегатов 40Gb / s или 100Gb / s. В электрических интерфейсах нового сменного форм-фактора QSFP-DD используются восемь линий, которые работают до модуляции NRZ 25Gb / s или PAM50 4Gb / s, обеспечивая решения вплоть до совокупности 200Gb / s или 400Gb / s. Это может обеспечить совокупную полосу пропускания до 14.4Tb / s в одном слоте коммутатора и обеспечить быстрый рост трафика в центре обработки данных.
  1. Системы, разработанные с использованием модулей QSFP-DD, имеют обратную совместимость, что позволяет им поддерживать существующие модули QSFP и обеспечивает гибкость для конечных пользователей и разработчиков систем. Обратная совместимость критически важна для отрасли. Поскольку ASIC предназначены для поддержки нескольких скоростей интерфейса, крайне важно, чтобы система могла воспользоваться этим. Конечные пользователи могут воспользоваться новыми ASIC и системными продуктами с более низкой стоимостью портов и могут подключать широкий спектр доступных в настоящее время модулей QSFP для поддержки нужного носителя и доступа к ним без необходимости иметь отдельные системные продукты. Это значительно снижает риски, связанные с внедрением нового оборудования. Разработчики систем могут создавать общие продукты, которые поддерживают множество подключаемых вариантов, используя при этом известные технологии и разработки. Разработчикам модулей не нужно переносить свои проекты с более низкими скоростями в новые, не совместимые с обратной формой факторы, снижающие их общие затраты. Экономия от масштаба, достигнутая благодаря обратной совместимости, делает ее весьма желательной.
  1. Плотности системных портов одинаковы для спецификаций модулей QSFP-DD и QSFP28. Однако, поскольку каждый порт QSFP-DD может поддерживать полосы 8 вместо 4, QSFP-DD удваивает количество портов ASIC, которые он поддерживает для существующих интерфейсов, таких как CAUI-4.
  1. Механический интерфейс для QSFP-DD на хост-плате немного глубже, чем для QSFP28, чтобы разместить дополнительный ряд контактов. Высота и ширина идентичны форм-фактору QSFP, что позволяет разработчикам систем достигать идентичных плотностей подсчета системных портов для конструкций на основе QSFP28 или QSFP-DD. Вы можете подключить любой текущий модуль QSFP или QSFP28 к комбинациям QSFP-DD 1 × 1 или 2 × 1 «клетка / разъем».

Таким образом, QSFP-DD немного длиннее, чем QSFP + / QSFP28, но плотность портов одинакова, а пропускная способность увеличена до времен 10 или 4 последних, и она обратно совместима, что означает, что клиенты могут пропускать QSFP. система и непосредственно развертывает систему QSFP-DD, что значительно снижает затраты на оборудование.

В начале этой статьи мы упоминали, что некоторые производители оптических трансиверов также представили оптические модули 400G с форм-факторами OSFP и CFP8. Давайте сравним QSFP-DD и OSFP, QSFP-DD и CFP8, чтобы увидеть, чем они отличаются.

QSFP-DD против OSFP против CFP8

QSFP-DD против OSFP против CFP8

QSFP-DD против OSFP

Во-первых, давайте сначала посмотрим на OSFP. Не так давно (январь 16, 2019) OSFP MSA выпустила версию 2.0. Согласно его описанию, OSFP является новым подключаемым форм-фактором с восемью высокоскоростными электрическими линиями, которые первоначально будут поддерживать 400Gb / s (8x50G). Он немного шире и глубже, чем QSFP, но все еще поддерживает порты 36 OSFP для передней панели 1U, что позволяет использовать 14.4Tb / s для 1U.

Советы: В последнем выпуске OSFP MSA OSFP уже поддерживает 800Gb / s, что может быть причиной того, что OSFP также является одним из популярных форм-факторов 400G.

  • Размер. Согласно предыдущему введению, OSFP, похоже, мало отличается от QSFP-DD, лишь «немного шире и длиннее», чем QSFP-DD. Тем не менее, после сравнения их конкретных значений размера, мы обнаружили, что разница не просто немного. Ширина, длина и толщина QSFP-DD составляют 18.35mm, 89.4mm и 8.5mm, а OSFP - 22.58mm, 107.8mm и 13.0mm. Если модуль приблизительно рассчитан как кубоид, объем OSFP может быть более чем вдвое больше, чем у QSFP-DD, и очевидно, что первый намного больше.
  • Тепловая мощность и энергопотребление - QSFP-DD меньше по размеру, поэтому его тепловая мощность составляет от 7 до 12 Вт. Хотя OSFP больше по размеру, его тепловая мощность может достигать от 12 до 15 ватт. Чем больше теплоемкость, тем больше потребляемая мощность, которую может выдержать оптический модуль. Однако с развитием технологий некоторые ведущие производители смогли снизить энергопотребление оптических модулей намного ниже верхнего предела теплоемкости, установленного MSA, поэтому увеличение теплоемкости не представляется реальным преимуществом в будущее. В соответствии с теплоемкостью энергопотребление OSFP, как правило, выше, чем QSFP-DD. Однако, как мы все знаем, чем ниже энергопотребление, тем лучше. Являясь ведущим мировым новатором в области оптических межсоединений, Gigalight Всегда ориентируйте низкое энергопотребление на одну из основных задач оптических трансиверов. Например, Gigalight Оптический приемопередатчик 100G QSFP28 SR4 оптимизирован для снижения энергопотребления до уровня ниже 2.5 ватт, что почти на 30% ниже, чем ватт 3.5 в промышленности. Gigalight Оптические модули 200G / 400G также имеют преимущество низкого энергопотребления в промышленности.
  • Обратная совместимость - OSFP обратно совместима с QSFP + / QSFP28, как и QSFP-DD, но требует дополнительного Переходник с OSFP на QSFP, Поскольку OSFP немного шире и глубже, чем QSFP, можно создать адаптер, поддерживающий существующие оптические модули QNFP 100G (QSFP28), в клетке OSFP.
  • Пропускная способность - QSFP-DD в настоящее время поддерживает только до 400Gb / с, но OSFP может поддерживать до 800Gb / с. Учитывая масштабируемость, OSFP немного лучше, чем QSFP-DD. Но 800Gb / s слишком рано, и когда 800Gb / s начинает развертываться, могут быть более подходящие варианты.

Таким образом, QSFP-DD в основном используется для применения сетей 400G, которые развертываются в настоящее время (и 200G через 100G - 400G), в то время как OSFP с большей вероятностью будет подготовлен для будущих сетей 800G. Следовательно, в сочетании со статус-кво QSFP-DD более подходит в качестве форм-фактора оптических трансиверов 400G.

QSFP-DD против CFP8

Серия CFP начиналась с CFP, затем переходила к CFP2, затем к CFP4 и, наконец, к CFP8, который также является давно установленной серией форм-факторов. По сравнению с серией QSFP серия CFP кажется менее популярной по очевидным причинам - из-за большого размера и высокого энергопотребления. Первые две компании, которые способствовали развитию CFP MSA (Finisar и Oclaro), также были приобретены, и мы, кажется, чувствуем конец CFP.

Давайте посмотрим на CFP8. Спецификация оборудования CFP8 был официально выпущен MSP CFP в марте 17, 2017, в тот же период, что и 2.0-версия MSA QSFP-DD. Сравнивая два форм-фактора, мы, по-видимому, предвидели снижение CFP8.

  • Размер - размер CFP8 (41.5mm * 107.5mm * 9.5mm) значительно больше, чем QSFP-DD, а объем более чем в три раза больше, чем у QSFP-DD, даже более чем на 30% больше, чем у OSFP. Поскольку оптические модули серии CFP установлены для телекоммуникационных приложений, а требования к плотности портов не так высоки, как в центре обработки данных, поэтому их размер приемлем. Однако с развитием технологии оптические модули серии QSFP также начинают использоваться для телекоммуникационных приложений, и потребляемая мощность оптических модулей серии QSFP намного ниже, чем у оптических модулей серии CFP. Поэтому на карту поставлено доминирующее положение оптических модулей серии CFP в телекоммуникационных приложениях.
  • Теплоемкость и энергопотребление - Теплоемкость и энергопотребление у CFP8 намного выше, чем у QSFP-DD. Введение теплоемкости и энергопотребления было введено в предыдущем QSFP-DD по сравнению с OSFP, и правда та же.
  • Обратная совместимость - в спецификации аппаратного обеспечения CFP8 нет никаких упоминаний об обратной совместимости (фактически, вся серия CFP, похоже, не имеет обратной совместимости). Для оптических модулей серии CFP и CFP2 Адаптер CFP в QSFP28 Адаптер CFP2 - QSFP28 были доступны в течение длительного времени, что указывает на то, что некоторые пользователи переключились на оптические модули QSFP28.
  • Пропускная способность - максимальная пропускная способность CFP8 и QSFP-DD составляет 400Gb / s, но CFP8 поддерживает только 400Gb / s (16x25G или 8x50G), тогда как QSFP-DD поддерживает оба 200Gb / s (8XNXXXXNXXXXNXXXXNXXXNXXXNXXXXNXXXXNXXXXNXXXXNXXXNXXXXNXXXXNXXXXNXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX)...

Таким образом, QSFP-DD кажется лучшим выбором, чем CFP8, независимо от каких-либо аспектов.

Вывод

Анализируя возможности QSFP-DD и сравнивая его с другими форм-факторами оптического модуля 400G, мы обнаружили, что QSFP-DD имеет беспрецедентные преимущества в приложениях 400G, таких как межсоединения центров обработки данных. Ожидается, что, когда ведущие мировые центры обработки данных в гиперпространстве начнут развертывать 400G, QSFP-DD станет основным форм-фактором оптических модулей 400G.

Это оригинальная статья, написанная Gigalight, При воспроизведении укажите источник: https://www.gigalight.com/community/qsfp-dd-400g-modules/

Свяжитесь с нами

Электронная почта: sunwf@gigalight.com