Čo je to 400G optický transceiver? Sprievodca typmi, aplikáciami a veľkoobchodnými zdrojmi

Architekti dátových centier a sieťoví inžinieri, ktorí rozširujú svoju infraštruktúru nad 100G, sa čoraz častejšie stretávajú s optickým transceiverom 400G ako s ďalším krokom v dizajne prepojenia s vysokou hustotou a veľkou šírkou pásma. Ešte 400G optické transceivery prichádzajú vo viacerých formách, používajú rôzne optické technológie a výrazne sa líšia v dosahu, požiadavkách na vlákna a spotrebe energie, vďaka čomu je rozhodnutie o výbere zložitejšie ako pri nižších rýchlostiach.

Táto príručka obsahuje hlavné typy 400G transceiverov, ako sa technicky líšia, ktorým aplikáciám slúžia a čo treba hľadať pri získavaní zdrojov od výrobcu tretej strany.

Čo je to 400G optický transceiver?

A 400G optický transceiver je zásuvný optický modul, ktorý prenáša a prijíma dáta súhrnnou rýchlosťou 400 gigabitov za sekundu. Zapája sa do kompatibilného portu na prepínači, smerovači alebo serveri, pričom konvertuje elektrické signály z hostiteľského zariadenia na optické signály na prenos cez optický kábel a konvertuje prijaté optické signály späť na elektrické signály.

400G transceivery dosahujú svoju vysokú dátovú rýchlosť jedným z dvoch prístupov: znásobením počtu optických pruhov (paralelná optika) alebo použitím pokročilých modulačných formátov – predovšetkým PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) – na zvýšenie rýchlosti prenosu dát na jeden pruh nad rámec toho, čo môže poskytnúť NRZ (Non-Return-to-Zero) rovnaká fyzická modulácia.

Dominantné tvarové faktory pre 400G transceivery sú QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) a OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) , z ktorých oba podporujú 8 elektrických pruhov pri 50G na pruh, aby sa dosiahla súhrnná rýchlosť 400G.

Hlavné typy 400G optických transceiverov

Ekosystém transceiverov 400G v súčasnosti zahŕňa niekoľko odlišných štandardov optického rozhrania, z ktorých každý je optimalizovaný pre inú kombináciu dosahu, typu vlákna a ceny.

400G SR8 — Krátky dosah, multimódové vlákno

The 400G SR8 transceiver využíva 8 paralelných optických pruhov cez multimódové vlákno (OM4 alebo OM5), ktoré prenášajú 50G na pruh pomocou modulácie PAM4. Maximálny dosah je 100 metrov na OM4 a 150 metrov na OM5 vlákne. SR8 vyžaduje konektor MPO-16 a 16 vlákien vlákna (8 vysielacích, 8 prijímacích), vďaka čomu je vhodný pre nasadenia, kde je už nainštalovaný závod na výrobu vlákien MPO. Ide o najlacnejšie 400G optické riešenie pre pripojenia s krátkym dosahom v rámci dátových centier.

400G DR4 – jeden režim, dosah 500 metrov

The 400G DR4 transceiver používa 4 paralelné jednorežimové optické pruhy s moduláciou PAM4 pri 100G na pruh. Maximálny dosah je 500 metrov cez jednovidové vlákno OS2 s konektorom MPO-12. DR4 je štandardné 400G riešenie pre spojenia medzi budovami dátových centier v rovnakom areáli a pre spojenia medzi radmi alebo modulmi v rámci veľkého dátového centra, kde je dosah multimódového vlákna nedostatočný.

400G FR4 — Single-Mode, dosah 2 km

The 400G FR4 transceiver využíva 4 CWDM vlnové dĺžky multiplexované do jedného páru jednovidových vlákien vlákna (jedno LC duplexné spojenie), pričom každá vlnová dĺžka nesie 100G PAM4. Maximálny dosah je 2 kilometre, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie prepojenia dátových centier (DCI), pripojenia k areálu metra a pripojenia k kolokačným zariadeniam. Jednoduplexné rozhranie LC je významnou výhodou v prostrediach, kde je obmedzením počet vlákien.

400G LR4 — Single-Mode, dosah 10 km

The 400G LR4 transceiver rozširuje prístup FR4 na 10 kilometrov pomocou 4 vlnových dĺžok LAN-WDM na jednom LC duplexnom páre vlákien. Je určený pre aplikácie DCI a metra s dlhším dosahom, kde 2 km nestačia. Transceivery LR4 spotrebujú viac energie ako varianty s kratším dosahom kvôli vyššiemu výstupnému optickému výkonu potrebnému na prenos na 10 km.

400G QSFP-DD vs OSFP Form Factors

Oba formáty QSFP-DD a OSFP podporujú 400G transceivery, ale líšia sa veľkosťou, výkonom a schopnosťou tepelného manažmentu.

• QSFP-DD: Spätne kompatibilné s portami QSFP28 na niektorých platformách. Menší tvarový faktor s maximálnym stratovým výkonom približne 14 W na port. Najrozšírenejší tvarový faktor 400G pre karty prepínacej linky.
• OSFP: Väčší tvarový faktor s maximálnym stratovým výkonom približne 21 W na port. Preferovaný pre 400G transceivery s vyššími požiadavkami na optický výkon (LR4 a varianty s dlhším dosahom) a pre vývoj modulov 800G novej generácie.

Aplikácie vysielača a prijímača 400G

Pochopenie toho, kde je každý typ transceivera 400G nasadený, pomáha obstarávacím tímom špecifikovať správny modul pre každý typ pripojenia v sieti.

Hyperscale Data Center Fabric

Hyperškálové dátové centrá od hlavných poskytovateľov cloudu sú primárnou hnacou silou prijatia 400G transceiveru. Spojenia typu spine-to-leaf v moderných hyperscale tkaninách využívajú 400G QSFP-DD SR8 alebo DR4 transceivery pre najvyššiu hustotu portov pri najnižších nákladoch na bit. Prechod zo 100G na 400G na port znižuje počet fyzických portov a káblov potrebných pre danú šírku pásma tkaniny štvornásobne, čím sa výrazne znižujú kapitálové a prevádzkové náklady vo veľkom rozsahu.

Podnikové jadro a agregácia

Nasadzujú sa podnikové siete s požiadavkami na veľkú šírku pásma 400G optický transceivers v hlavných prepínačoch a agregačných smerovačoch na spracovanie kombinovanej prevádzky z viacerých pripojení prístupovej vrstvy 100G. Transceivery FR4 sú bežné pre spojenia medzi dátovými centrami a kolokačnými zariadeniami v rámci vzdialenosti metra.

Telekomunikácie a siete poskytovateľov služieb

Telekomunikační operátori používajú 400G LR4 a transceivery s dlhším dosahom 400G na pripojenie k metru a regionálnym sieťam, čím nahrádzajú viacero vlnových dĺžok s nižšou rýchlosťou jediným pripojením 400G na zvýšenie kapacity a zníženie prevádzkovej zložitosti.

Prepojenie klastra AI a GPU

Rozsiahla infraštruktúra školení AI vyžaduje extrémne širokopásmové prepojenia s nízkou latenciou medzi servermi GPU. 400G QSFP-DD AOC a DAC káble sú široko nasadené pre pripojenia GPU serverov v rámci stojana a priľahlého stojana v tréningových klastroch AI, kde sú hustota šírky pásma a hmotnosť kábla kritickými obmedzeniami.

Ako hodnotiť výrobcu 400G optického transceivera

Súrcing 400G optický transceivers od výrobcu tretej strany si vyžaduje pozornosť niekoľkým faktorom, ktoré určujú, či bude produkt spoľahlivo fungovať v produkčných sieťach.

Technológia PAM4 DSP

400G transceivery využívajúce moduláciu PAM4 vyžadujú sofistikované čipy Digital Signal Processing (DSP) na kódovanie a dekódovanie signálu PAM4. Kvalita a výkon DSP priamo ovplyvňujú chybovosť transceivera, spotrebu energie a rozsah prevádzkových teplôt. Etablovaní výrobcovia tretích strán používajú osvedčené riešenia DSP od popredných predajcov čipových súprav a môžu poskytnúť diagramy oka a údaje o testoch BER pre každú výrobnú dávku.

Kompatibilita platformy a kódovanie EEPROM

Overte si, či výrobca podporuje kódovanie EEPROM pre vašu cieľovú platformu prepínača – Cisco, Arista, Juniper, Huawei, H3C alebo iných predajcov. Výrobca s komplexnou knižnicou kódovania a procesom rýchlej aktualizácie kódovania je nevyhnutný pre nasadenie na viacerých generáciách platforiem.

Tepelný výkon

400G transceivery spotrebujú 5 W až 14 W na modul, čo je výrazne viac ako moduly s nižšou rýchlosťou. Tepelný manažment – ​​ako v module vysielača, tak aj v dizajne prúdenia vzduchu hostiteľského prepínača – je rozhodujúci pre trvalú a spoľahlivú prevádzku. Vyžiadajte si špecifikácie rozsahu prevádzkových teplôt a potvrďte, že tepelný dizajn transceivera je kompatibilný so smerom prúdenia vzduchu a hustotou portu hostiteľského prepínača.

Testovanie výroby a zabezpečenie kvality

Vysokorýchlostné optické transceivery vyžadujú komplexné výrobné testovanie, vrátane merania optického výkonu, overenia vlnovej dĺžky, testovania extinkčného pomeru, analýzy očného diagramu a testovania BER pri extrémnych prevádzkových teplotách. Výrobcovia s platformami automatizovaného testovacieho zariadenia (ATE) môžu vykonať 100% testovanie každej jednotky a na požiadanie poskytnúť údaje o teste pre jednotku.

Často kladené otázky (FAQ)

Otázka: Aký je rozdiel medzi 400G QSFP-DD a 400G OSFP?

A: Obaja QSFP-DD a OSFP sú štandardy tvarového faktora pre 400G optické transceivery, ktoré používajú 8 elektrických pruhov po 50G na jeden pruh. QSFP-DD je svojou šírkou fyzicky podobný existujúcemu tvarovému faktoru QSFP28, čo umožňuje vyššiu hustotu portov na predných paneloch prepínačov a spätnú kompatibilitu s portami QSFP28 na niektorých platformách. OSFP je o niečo väčší s vyšším limitom straty energie približne 21 W, vďaka čomu je vhodnejší pre varianty 400G s vyšším výkonom a budúce moduly 800G. Väčšina hyperškálových nasadení používa QSFP-DD pre vyššiu hustotu portov, zatiaľ čo OSFP je preferovaný pre aplikácie s dlhším dosahom a vyšším výkonom.

Otázka: Môžu byť 400G transceivery použité v existujúcich 100G QSFP28 portoch?

A: Nie. 400G QSFP-DD transceivery nie sú fyzicky ani elektricky kompatibilné s portami 100G QSFP28, napriek vizuálnej podobnosti. QSFP-DD má elektrické rozhranie s dvojitou hustotou s 8 pruhmi oproti 4 pruhom QSFP28 a vyžaduje hostiteľský port, ktorý podporuje štandard QSFP-DD. Niektoré platformy prepínačov ponúkajú možnosti breakout, kde jeden 400G QSFP-DD port môže byť rozdelený na štyri 100G pripojenia pomocou breakout kábla.

Otázka: Aký typ vlákna je potrebný pre transceivery 400G SR8?

A: 400G SR8 transceivery vyžadujú multimódové vlákno OM4 alebo OM5 s konektormi MPO-16. Vlákno OM4 podporuje dosah 100 metrov a vlákno OM5 podporuje 150 metrov. Konektor MPO-16 poskytuje 16 vlákien v jednom tele konektora – 8 pre vysielanie a 8 pre príjem. Ak váš existujúci závod na výrobu optických vlákien používa konektory MPO-12, na prepojenie s vysielačmi/prijímačmi SR8 je potrebné riešenie s ventilátorom alebo konverziou.

Otázka: Aká je spotreba energie typického 400G QSFP-DD transceivera?

A: Spotreba energie pre 400G QSFP-DD transceivery sa líši podľa typu optického rozhrania. Moduly SR8 zvyčajne spotrebujú 8W až 10W. Moduly DR4 spotrebujú 10W až 12W. Moduly FR4 spotrebujú 12W až 14W. Moduly LR4 môžu spotrebovať až 14W. Tieto čísla predstavujú výkon odoberaný z hostiteľského portu a rozptýlený ako teplo v module – čo je dôležité pre tepelný dizajn prepínača v nasadení 400G s vysokou hustotou.

Otázka: Aký je dodací čas pre hromadné objednávky 400G transceivera od čínskeho výrobcu?

Odpoveď: Štandardné dodacie lehoty pre hromadné 400G optický transceiver objednávky od zavedených čínskych výrobcov sú zvyčajne 15 až 30 pracovných dní po potvrdení objednávky pre štandardné špecifikácie vo výrobe. Vlastné kódovanie EEPROM pre kompatibilitu konkrétnej platformy pridáva 3 až 5 pracovných dní na počiatočné nastavenie kódovania. Pre urgentné objednávky s dostatočným predstihom je k dispozícii zrýchlená výroba.

K dispozícii sú služby OEM a ODM. Kontaktujte nás cez fiberay.com požiadať o technické špecifikácie, potvrdenie kompatibility platformy a veľkoobchodné ceny.

Súvisiace produkty: 400G optický transceiver | Optický transceiver 100G QSFP28 | 200G optický transceiver | 800G optický transceiver | Optický transceiver AOC