400G光トランシーバーとは何ですか?

データセンターの内部光ネットワーク相互接続を実現するには、光トランシーバが不可欠です。 ポート数と密度が増加するにつれて、データセンターの光ネットワークのコストの半分は光トランシーバによって占められることになります。 現在、100G相互接続技術は大手インターネット企業の新設データセンターで広く採用されており、今後2～3年以内には400G相互接続技術が大規模に商用化される予定です。 したがって、400G光トランシーバーの実装技術は業界の重要な焦点となっています。

 

この進捗状況によれば、超大規模データセンターでは2020年に400Gイーサネットの導入が開始され、2022年頃には400Gイーサネットの大規模導入フェーズに入る予定です。

 

初期の 400G 光トランシーバーは、16 チャネル 25Gbps NRZ 実装 (400G-SR16 など) を使用し、CDFP または CFP8 パッケージを使用しました。 利点は、100G光トランシーバーで成熟した25G NRZ技術を借用できることですが、欠点は、並列伝送に16信号が必要で、消費電力と容量が比較的大きく、データセンター用途には適していないことです。

 

現在の400G光トランシーバでは、主に光ポート側で53Gbps PAM4 8チャンネル（400G-SR8、FR8、LR8）または106Gbps PAM4 4チャンネル（400G-DR4、FR4、LR4）を使用して400G信号伝送を実現しています。 OSFP または QSFP-DD パッケージを使用し、電気ポート側で 53Gbps PAM4 電気信号の 8 チャネルを使用します。 OSFP パッケージと QSFP-DD パッケージはどちらも 8 つの電気信号インターフェイスを提供できます。 比較すると、QSFP-DD パッケージ サイズは小さく (従来の 100G 光トランシーバーの QSFP28 パッケージに似ています)、データセンター アプリケーションにより適しています。 OSFP パッケージのサイズは、より多くの電力消費を提供できるため、わずかに大きく、通信アプリケーションにより適しています。

 

光波長の観点から、400G 光トランシーバーはマルチモード (MM) とシングルモード (SM) に分けることができます。 信号の変調方式としては、NRZ変調とPAM4変調に分けられます（現在はPAM4変調が主流です）。 400G光トランシーバーは伝送距離によってSR、DR、FR、LRに分類できます。 パッケージ形態から、400G 光トランシーバーは CDFP、CFP8、OSFP、QSFP-DD などに分類できます。

 

400G CFP8 光トランシーバー

CFP8 は CFP4 を拡張したもので、チャネル数が 8 チャネルに増加し、サイズもそれに応じて 40*102*9.5 mm^3 に増加します。 16x25G パラレル信号を使用して、400G 製品の市場とアプリケーションを迅速に完成させます。 ただし、コストが比較的高く、16x25G レーザーが必要であるか、レーザーの数を減らすために PLC スプリッターが使用されますが、スプリッターの損失が高すぎるため、直接レーザーの放射パワーが比較的大きくなります。 コストも高くなります。 消費電力も高く、パネルインターフェース密度が低すぎ、サイズも大きい。

 

400G OSFP 光トランシーバー

 

OSFP の完全な英語名は Octal Small Formfactor Pluggable で、Octal は 8 を指します。これは、56G 電気信号、8*56GbE が直接使用されることを意味しますが、56GbE 信号は PAM4 変調下の 25G DML レーザーによって形成されます。 この規格は新しいインターフェース規格であり、既存の光電インターフェースとは互換性がありません。 OSFP にはヒートシンクが付属しており、そのサイズは 100.4*22.58*13 mm^3 で CFP8 よりもはるかに小さく、消費電力も比較的低くなります。 最大値はわずか 15W ですが、QSFP-DD よりわずかに大きく、より大きな面積の PCB ボードが必要です。

 

400G QSFP-DD光トランシーバー

 

QSFP-DD の Q は「クアッド」を指します。これは 4 つのチャネルを意味します。各 QSFP56 は 4*56Gbe で、200G 信号を形成します。 DD は「Double Density」を指し、2 つの QSFP56 が並列にあり、2*200G 世代の 400Gbe 信号、正式名は Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density、このソリューションは QSFP の拡張であり、元のソリューションに 1 行を追加しています。 4チャンネルから8チャンネルまでのインターフェース。 OSFP よりもサイズが小さく、既存の 40GbE QSFP および 100GbE QSFP28 インターフェイスと互換性があります。 オリジナルの QSFP28 トランシーバーは引き続き使用できます。 スムーズなアップグレードを実現するには、別のトランシーブを挿入するだけで済みます。 4チャネルの追加により、電気インターフェースの上下のピンが1列増加します。

 

400G COBO 光トランシーバー

 

COBO は「consorTIum for onboard optics」の略称です。 リフレクター モジュールは PCB ボードに直接配置され、フロント パネルのインターフェイス密度による制限がなくなりました。 同時に、PCB ボード間に強力なヒートシンクを再利用することで、放熱の問題を大幅に軽減できます。 この光トランシーバは小型です。 ホットスワップ対応ではないため、光トランシーバーが故障するとボード全体の業務を停止し、ボードを取り出す必要があり、非常に不便です。nt。

 

データセンターの光相互接続ネットワークは100Gから400Gへの移行に直面しており、さまざまなアプリケーションシナリオに対応した技術も競い合っています。 将来のデータセンターにおける光ネットワーク相互接続の主要なハードウェア デバイスとして、400G 光トランシーバーは、速度、消費電力、容量、コストの面でも課題に直面しています。