Was sind optische 400G-Transceiver?

Um die interne optische Netzwerkverbindung von Rechenzentren zu realisieren, sind optische Transceiver unverzichtbar. Da die Anzahl der Ports und die Dichte zunehmen, wird die Hälfte der Kosten für optische Netzwerke in Rechenzentren auf optische Transceiver entfallen. Derzeit ist die 100G-Verbindungstechnologie in den neu errichteten Rechenzentren großer Internetunternehmen weit verbreitet und die 400G-Verbindungstechnologie wird in den nächsten zwei bis drei Jahren in großem Umfang kommerziell verfügbar sein. Daher ist die Implementierungstechnologie des optischen 400G-Transceivers zu einem wichtigen Schwerpunkt der Branche geworden.

 

Aufgrund dieser Fortschritte wird erwartet, dass ultragroße Rechenzentren im Jahr 2020 mit der Bereitstellung von 400G-Ethernet beginnen, und 400G-Ethernet wird etwa im Jahr 2022 in die groß angelegte Bereitstellungsphase eintreten.

 

Frühe optische 400G-Transceiver verwendeten NRZ-Implementierungen mit 16 Kanälen und 25 Gbit/s (z. B. 400G-SR16) und verwendeten CDFP- oder CFP8-Pakete. Der Vorteil besteht darin, dass die ausgereifte 25G NRZ-Technologie auf optische 100G-Transceiver ausgeliehen werden kann. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass für die parallele Übertragung 16 Signale erforderlich sind und der Stromverbrauch und das Volumen relativ hoch sind, was für Rechenzentrumsanwendungen nicht geeignet ist.

 

Im aktuellen optischen 400G-Transceiver werden hauptsächlich 8 Kanäle mit 53 Gbit/s PAM4 (400G-SR8, FR8, LR8) oder 4 Kanäle mit 106 Gbit/s PAM4 (400G-DR4, FR4, LR4) auf der Seite des optischen Ports verwendet, um eine 400G-Signalübertragung zu erreichen. und verwendet auf der elektrischen Portseite 8 Kanäle mit elektrischen 53-Gbit/s-PAM4-Signalen unter Verwendung von OSFP- oder QSFP-DD-Gehäusen. Sowohl OSFP- als auch QSFP-DD-Pakete können 8 elektrische Signalschnittstellen bereitstellen. Im Vergleich dazu ist die QSFP-DD-Paketgröße kleiner (ähnlich dem QSFP28-Paket des herkömmlichen optischen 100G-Transceivers), was für Rechenzentrumsanwendungen besser geeignet ist; Die OSFP-Paketgröße ist etwas größer, da sie einen höheren Stromverbrauch bieten kann und daher besser für Telekommunikationsanwendungen geeignet ist.

 

In Bezug auf die optische Wellenlänge können optische 400G-Transceiver in Multimode (MM) und Singlemode (SM) unterteilt werden; In Bezug auf die Signalmodulationsmethoden werden sie in NRZ- und PAM4-Modulation unterteilt (derzeit ist PAM4 die Hauptstütze); Im Unterschied zur Übertragungsentfernung können optische 400G-Transceiver in SR, DR, FR, LR unterteilt werden. Aufgrund der Verpackungsform können optische 400G-Transceiver in CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD usw. unterteilt werden.

 

400G CFP8 Optischer Transceiver

CFP8 ist eine Erweiterung von CFP4, die Anzahl der Kanäle wird auf 8 Kanäle erhöht und die Größe entsprechend auf 40*102*9,5 mm^3 erhöht. Verwendung von parallelen 16x25G-Signalen, um den Markt und die Anwendung von 400G-Produkten schnell zu vervollständigen. Allerdings sind die Kosten relativ hoch und es werden 16x25G-Laser benötigt, oder es wird ein PLC-Splitter verwendet, um die Anzahl der Laser zu reduzieren, aber der VERLUST des Splitters ist zu hoch, was direkt dazu führt, dass die Emissionsleistung des Lasers relativ groß ist Die Kosten werden ebenfalls hoch sein. Auch der Stromverbrauch ist hoch, die Panel-Schnittstellendichte ist zu gering und die Größe ist groß.

 

Optischer 400G OSFP-Transceiver

 

Der vollständige englische Name von OSFP lautet Octal Small Formfactor Pluggable. Octal bezieht sich auf 8, was bedeutet, dass elektrische 56G-Signale und 8 * 56GbE direkt verwendet werden, 56GbE-Signale jedoch durch 25G-DML-Laser unter PAM4-Modulation gebildet werden. Dieser Standard ist ein neuer Schnittstellenstandard und nicht mit der bestehenden fotoelektrischen Schnittstelle kompatibel. OSFP wird mit einem Kühlkörper geliefert, seine Größe beträgt 100,4*22,58*13 mm^3, was viel kleiner als CFP8 ist, und sein Stromverbrauch ist relativ gering. Das Maximum beträgt nur 15 W, ist aber etwas größer als QSFP-DD, das eine Leiterplatte mit größerer Fläche erfordert.

 

400G QSFP-DD optischer Transceiver

 

Q in QSFP-DD bezieht sich auf „Quad“, was 4 Kanäle bedeutet, jeder QSFP56 ist 4*56Gbe und bildet ein 200G-Signal; DD bezieht sich auf „Double Density“, es gibt zwei QSFP56 parallel, 2*200G Generation Das 400Gbe-Signal, der vollständige Name ist Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density, diese Lösung ist eine Erweiterung von QSFP, die dem Original eine Zeile hinzufügt 4-Kanal-Schnittstelle auf 8 Kanäle. Es ist kleiner als OSFP und kompatibel mit vorhandenen 40-GbE-QSFP- und 100-GbE-QSFP28-Schnittstellen. Der ursprüngliche QSFP28-Transceiver kann weiterhin verwendet werden. Sie müssen lediglich einen weiteren Transceiver einsetzen, um ein reibungsloses Upgrade zu erreichen. Durch die Hinzufügung von 4 Kanälen werden die Pins der Ober- und Unterseite der elektrischen Schnittstelle um eine Reihe erhöht.

 

Optischer 400G COBO-Transceiver

 

COBO ist die Abkürzung für „consorTIum for on board optics“. Das Reflektormodul wird direkt auf der Leiterplatte platziert und ist nicht mehr durch die Schnittstellendichte der Frontplatte eingeschränkt. Gleichzeitig kann das Problem der Wärmeableitung durch die Wiederverwendung des leistungsstarken Kühlkörpers zwischen den Leiterplatten erheblich gemildert werden. Dieser optische Transceiver ist klein. Da es nicht Hot-Swap-fähig ist, muss bei Ausfall eines optischen Transceivers der gesamte Platinenbetrieb gestoppt und die Platine herausgenommen werden, was sehr unpraktisch istnt.

 

Das optische Verbindungsnetz des Rechenzentrums steht vor dem Übergang von 100G auf 400G und auch Technologien für unterschiedliche Anwendungsszenarien konkurrieren miteinander. Als wichtiges Hardwaregerät für die optische Netzwerkverbindung in zukünftigen Rechenzentren steht der optische 400G-Transceiver auch vor Herausforderungen in Bezug auf Geschwindigkeit, Stromverbrauch, Volumen und Kosten.