Что такое оптический трансивер 400G? Типы, применение и руководство по оптовым закупкам

Архитекторы центров обработки данных и сетевые инженеры, расширяющие свою инфраструктуру за пределы 100G, все чаще сталкиваются с оптическим приемопередатчиком 400G как следующим шагом в проектировании межсоединений с высокой плотностью и высокой пропускной способностью. Тем не менее Оптические трансиверы 400G имеют различные форм-факторы, используют разные оптические технологии и значительно различаются по дальности действия, требованиям к оптоволокну и энергопотреблению, что делает решение о выборе более сложным, чем при более низких скоростях.

В этом руководстве описаны основные типы трансиверов 400G, их технические различия, какие приложения они обслуживают и на что следует обращать внимание при выборе стороннего производителя.

Что такое оптический трансивер 400G?

А Оптический трансивер 400G представляет собой подключаемый оптический модуль, который передает и принимает данные со скоростью 400 гигабит в секунду. Он подключается к совместимому порту коммутатора, маршрутизатора или сервера, преобразуя электрические сигналы от хост-устройства в оптические сигналы для передачи по оптоволоконному кабелю и преобразуя полученные оптические сигналы обратно в электрические сигналы.

Трансиверы 400G достигают высокой скорости передачи данных за счет одного из двух подходов: увеличения количества оптических линий (параллельная оптика) или использования расширенных форматов модуляции — в первую очередь PAM4 (4-уровневая импульсно-амплитудная модуляция) — для увеличения скорости передачи данных на полосу сверх того, что может обеспечить модуляция NRZ (без возврата к нулю) в той же физической инфраструктуре.

Доминирующими форм-факторами трансиверов 400G являются: QSFP-DD (четыре подключаемых модуля двойной плотности малого форм-фактора) и OSFP (восьмеричный подключаемый модуль малого форм-фактора) , оба из которых поддерживают 8 электрических линий по 50G на полосу для достижения совокупной скорости 400G.

Основные типы оптических трансиверов 400G

Экосистема трансиверов 400G в настоящее время включает несколько различных стандартов оптических интерфейсов, каждый из которых оптимизирован для различного сочетания дальности действия, типа волокна и стоимости.

400G SR8 — короткое расстояние, многомодовое волокно

Приемопередатчик 400G SR8 использует 8 параллельных оптических линий по многомодовому оптоволокну (OM4 или OM5), передавая 50G на полосу с использованием модуляции PAM4. Максимальная дальность действия составляет 100 метров по оптоволокну OM4 и 150 метров по оптоволоконному кабелю OM5. Для SR8 требуется разъем MPO-16 и 16 оптоволоконных жил (8 передающих, 8 приемных), что делает его подходящим для развертываний, где уже имеется оптоволоконная установка MPO. Это самое дешевое оптическое решение 400G для соединений ближнего радиуса действия внутри центра обработки данных.

400G DR4 — одномодовый, радиус действия 500 метров

Приемопередатчик 400G DR4 использует 4 параллельных одномодовых оптоволоконных канала с модуляцией PAM4 со скоростью 100G на канал. Максимальная дальность действия — 500 метров по одномодовому оптоволокну OS2 с разъемом MPO-12. DR4 — это стандартное решение 400G для соединений между зданиями центров обработки данных в одном кампусе, а также для соединений между рядами или модулями в пределах большого этажа центра обработки данных, где дальность действия многомодового оптоволокна недостаточна.

400G FR4 — одномодовый, радиус действия 2 км

Приемопередатчик 400G FR4 использует 4 длины волны CWDM, мультиплексированные на одну пару одномодовых оптоволоконных нитей (одно дуплексное соединение LC), при этом на каждой длине волны передается 100G PAM4. Максимальная дальность действия составляет 2 километра, что делает его подходящим для приложений межсетевого взаимодействия центров обработки данных (DCI), соединений городских кампусов и подключений к объектам колокейшн. Одиночный дуплексный интерфейс LC является существенным преимуществом в средах, где количество волокон является ограничением.

400G LR4 — одномодовый, радиус действия 10 км

Приемопередатчик 400G LR4 расширяет подход FR4 до 10 километров, используя 4 длины волны LAN-WDM на одной дуплексной оптоволоконной паре LC. Он предназначен для DCI и городских сетей с большей досягаемостью, где 2 км недостаточно. Трансиверы LR4 потребляют больше энергии, чем варианты с более коротким радиусом действия, из-за более высокой выходной оптической мощности, необходимой для передачи на расстояние 10 км.

Форм-факторы 400G QSFP-DD и OSFP

Форм-факторы QSFP-DD и OSFP поддерживают трансиверы 400G, но они различаются размером, диапазоном мощности и возможностями управления температурным режимом.

• КСФП-ДД: Обратная совместимость с портами QSFP28 на некоторых платформах. Меньший форм-фактор с максимальной рассеиваемой мощностью примерно 14 Вт на порт. Наиболее широко используемый форм-фактор 400G для линейных карт коммутатора.
• ОСФП: Увеличенный форм-фактор с максимальной рассеиваемой мощностью примерно 21 Вт на порт. Предпочтителен для трансиверов 400G с более высокими требованиями к оптической мощности (LR4 и варианты с большей дальностью действия), а также для разработки модулей 800G следующего поколения.

Применение трансиверов 400G

Понимание того, где развернут каждый тип трансивера 400G, помогает группам по закупкам выбрать правильный модуль для каждого типа подключения в сети.

Гипермасштабируемая структура центра обработки данных

Гипермасштабные центры обработки данных от крупных облачных провайдеров являются основным фактором внедрения трансиверов 400G. Для соединений Spine-Leaf в современных гипермасштабируемых фабриках используются трансиверы 400G QSFP-DD SR8 или DR4, обеспечивающие максимальную плотность портов при минимальной стоимости бита. Переход от 100G к 400G на порт сокращает количество физических портов и кабелей, необходимых для заданной пропускной способности фабрики, в четыре раза, что значительно снижает капитальные и эксплуатационные затраты в масштабе.

Ядро предприятия и агрегирование

Развертываются корпоративные сети с основными требованиями к высокой пропускной способности. Оптический трансивер 400Gs в базовых коммутаторах и маршрутизаторах агрегации для обработки объединенного трафика от нескольких соединений уровня доступа 100G. Трансиверы FR4 обычно используются для соединений между центрами обработки данных и объектами колокейшн в пределах метрополитена.

Сети поставщиков телекоммуникационных услуг и услуг

Операторы связи используют трансиверы 400G LR4 и 400G с большей дальностью действия для подключений к городским и региональным сетям, заменяя несколько низкоскоростных длин волн одними соединениями 400G для увеличения пропускной способности и снижения сложности эксплуатации.

АI and GPU Cluster Interconnect

Крупномасштабная инфраструктура обучения искусственного интеллекта требует соединений с чрезвычайно высокой пропускной способностью и малой задержкой между серверами графических процессоров. 400G QSFP-DD AOC и ЦАП Кабели широко используются для подключения серверов графических процессоров внутри стойки и рядом с ней в обучающих кластерах искусственного интеллекта, где плотность полосы пропускания и вес кабеля являются критическими ограничениями.

Как оценить производителя оптического трансивера 400G

Поиск Оптический трансивер 400Gs от стороннего производителя требует внимания к нескольким факторам, от которых зависит, будет ли продукт надежно работать в производственных сетях.

Технология PAM4 DSP

Трансиверы 400G, использующие модуляцию PAM4, требуют сложных микросхем цифровой обработки сигналов (DSP) для кодирования и декодирования сигнала PAM4. Качество и производительность DSP напрямую влияют на частоту ошибок трансивера, энергопотребление и диапазон рабочих температур. Известные сторонние производители используют проверенные решения DSP от ведущих поставщиков чипсетов и могут предоставить глазковые диаграммы и данные испытаний BER для каждой производственной партии.

Совместимость платформ и кодирование EEPROM

Убедитесь, что производитель поддерживает кодирование EEPROM для вашей целевой платформы коммутатора — Cisco, Arista, Juniper, Huawei, H3C или других поставщиков. Производитель с обширной библиотекой кодирования и процессом быстрого обновления кодирования необходим для развертывания на платформах нескольких поколений.

rmal Performance

Трансиверы 400G потребляют от 5 до 14 Вт на модуль, что значительно больше, чем у низкоскоростных модулей. Управление температурным режимом — как внутри модуля приемопередатчика, так и в конструкции воздушного потока хост-коммутатора — имеет решающее значение для устойчивой и надежной работы. Запросите характеристики диапазона рабочих температур и подтвердите, что тепловая конструкция трансивера совместима с направлением воздушного потока и плотностью портов хост-коммутатора.

Производственные испытания и обеспечение качества

Высокоскоростные оптические трансиверы требуют комплексных производственных испытаний, включая измерение оптической мощности, проверку длины волны, тестирование коэффициента затухания, анализ глазковых диаграмм и тестирование BER при экстремальных рабочих температурах. Производители с платформами автоматизированного испытательного оборудования (ATE) могут выполнять 100% тестирование каждого устройства и предоставлять данные испытаний для каждого устройства по запросу.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: В чем разница между 400G QSFP-DD и 400G OSFP?

А: Both QSFP-DD и OSFP являются стандартами форм-фактора для оптических трансиверов 400G, которые используют 8 электрических линий по 50G на полосу. QSFP-DD физически аналогичен по ширине существующему форм-фактору QSFP28, что обеспечивает более высокую плотность портов на передних панелях коммутатора и обратную совместимость с портами QSFP28 на некоторых платформах. OSFP немного больше по размеру и имеет более высокий предел рассеиваемой мощности, составляющий примерно 21 Вт, что делает его более подходящим для более мощных вариантов 400G и будущих модулей 800G. В большинстве гипермасштабных развертываний используется QSFP-DD из-за более высокой плотности портов, тогда как OSFP предпочтительнее для приложений с большей дальностью действия и более высоким энергопотреблением.

Вопрос: Можно ли использовать трансиверы 400G в существующих портах 100G QSFP28?

А: No. Трансиверы 400G QSFP-DD не физически и электрически несовместимы с портами 100G QSFP28, несмотря на визуальное сходство. QSFP-DD имеет электрический интерфейс двойной плотности с 8 полосами по сравнению с 4 полосами у QSFP28 и требует хост-порта, поддерживающего стандарт QSFP-DD. Некоторые платформы коммутаторов предлагают варианты коммутации, при которых один порт 400G QSFP-DD можно разделить на четыре соединения 100G с помощью коммутационного кабеля.

Вопрос: Какой тип волокна требуется для трансиверов 400G SR8?

А: Приемопередатчик 400G SR8s требуется многомодовое волокно OM4 или OM5 с разъемами MPO-16. Волокно OM4 поддерживает дальность действия 100 метров, а волокно OM5 — 150 метров. Разъем MPO-16 содержит 16 волоконных жил в одном корпусе разъема — 8 для передачи и 8 для приема. Если в вашей существующей оптоволоконной установке используются разъемы MPO-12, для интерфейса с трансиверами SR8 потребуется решение для разветвления или преобразования.

Вопрос: Какова потребляемая мощность типичного трансивера 400G QSFP-DD?

А: Power consumption for Трансиверы 400G QSFP-DD зависит от типа оптического интерфейса. Модули SR8 обычно потребляют от 8 до 10 Вт. Модули DR4 потребляют от 10 до 12 Вт. Модули FR4 потребляют от 12 до 14 Вт. Модули LR4 могут потреблять до 14 Вт. Эти цифры представляют мощность, потребляемую от хост-порта и рассеиваемую в виде тепла внутри модуля, что является важным фактором для теплового проектирования коммутатора в развертываниях 400G с высокой плотностью.

Вопрос: Каковы сроки выполнения оптовых заказов на трансиверы 400G от китайского производителя?

А: Standard lead times for bulk Оптический трансивер 400G заказы от известных китайских производителей обычно выполняются в течение 15–30 рабочих дней после подтверждения заказа для стандартных спецификаций в производстве. Специальное кодирование EEPROM для совместимости с конкретной платформой добавляет от 3 до 5 рабочих дней для первоначальной настройки кодирования. Ускоренное производство доступно для срочных заказов при условии предварительного уведомления.

Доступны услуги OEM и ODM. Свяжитесь с нами через fibreay.com для запроса технических характеристик, подтверждения совместимости платформы и оптовых цен.

Сопутствующие товары: Оптический трансивер 400G | Оптический трансивер 100G QSFP28 | Оптический трансивер 200G | Оптический трансивер 800G | АOC Optical Transceiver