Przegląd techniczny QSFP-DD

QSFP-DDDefinicja

QSFP-DD(Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) to wymienny moduł optyczny w obudowieQSFPobsługująca wyższe szybkości transmisji danych, ukierunkowana przede wszystkim na wysokie-wymagania dotyczące szybkich połączeń wzajemnych w centrach danych,-wydajnych obliczeniach i sieciach telekomunikacyjnych. Podstawowe znaczenie terminu „podwójna gęstość” polega na tym, że projekt interfejsu elektrycznego odbiega od tradycyjnegoQSFPz 4 torów elektrycznych (4 tory) na 8 torów (8 torów), podwajając gęstość przepustowości w ramach tej samej powierzchni fizycznej i zapewniając podstawę sprzętową dla szybkości 200G/400G, a nawet 800G.

Na poziomie technologii modulacji,Transceivery QSFP-DDobsługuje tradycyjne kodowanie NRZ (bez-powrotu-do-zero) i kodowanie-wyższego rzędu PAM4 (4-poziomowa modulacja amplitudy impulsu). PAM4 przesyła 2 bity informacji na symbol, osiągając dwukrotnie większą szybkość transmisji danych przy tej samej szybkości transmisji, stając się głównym nurtem technicznym dla szybkości 400G i wyższych. Pojedynczy pasSzybkość QSFPmoże wzrosnąć z 25G NRZ do 50G PAM4 lub więcej. Jeśli chodzi o ramy specyfikacji,QSFP-DDInterfejsy mechaniczne, elektryczne i zarządzania są zdefiniowane przezQSFP-DD MSA(Multi{0}}Umowa źródłowa), podczas gdy aplikacje Ethernet są zgodne ze standardami serii IEEE 802.3, takimi jak 802.3bs (200G/400G) i 802.3ck (800G).

QSFP-DDZalety opakowania

QSFP-DDdziedziczy fizyczne wymiaryQSFPserii (około 18,35 mm szerokości), dzięki czemu pojedynczy panel przełączników RU może pomieścić 36Porty QSFP, zapewniając wyższą całkowitą przepustowość pasma na tej samej przestrzeni w szafie i zmniejszając koszt miejsca na jednostkę przepustowości. Konstrukcja portu zachowuje zgodność mechaniczną i elektryczną z wcześniejszymi rozwiązaniamiQSFP+IModuły QSFP28. PrzełącznikPorty QSFP-DDmoże bezpośrednio zaakceptować niższą-stawkęModuły QSFP, z kontrolerem portu automatycznie dostosowującym się do pracy w trybie 4-liniowym, obsługującym etapową modernizację sieci bez konieczności całkowitej wymiany infrastruktury.

Zwiększone zużycie energii w architekturze 8-liniowej stwarza wyższe wymagania w zakresie zarządzania temperaturą. TheQSFP-DDSpecyfikacja rezerwuje miejsce na ulepszone projekty termiczne, umożliwiając dostawcom systemów obsługę modułów o mocy od 12 W do 15 W lub nawet większej dzięki zoptymalizowanemu przepływowi powietrza w obudowie, dedykowanym radiatorom lub rozwiązaniom chłodzenia cieczą. Z punktu widzenia ekosystemu branżowegoQSFP-DDutworzyła kompletny łańcuch dostaw obejmujący-wdrożenia na dużą skalę przez głównych dostawców sprzętu sieciowego i dostawców usług w chmurze, co dodatkowo obniża koszty modułów. Kompatybilny z urządzeniami-firm zewnętrznychModuł QSFPrynek jest aktywny, a dojrzałe narzędzia testowe i procesy diagnozowania usterek upraszczają zarządzanie operacjami i konserwacją.

QSFP-DDvsQSFPPorównanie serii

Architektura i różnice stawek

QSFP-DDprzyjmuje architekturę 8-pasmową, podczas gdyQSFP+, QSFP28, QSFP56, IQSFP112wszystkie oparte są na projektach 4-pasmowych. Ta zasadnicza różnica określa górną granicę szybkości i techniczne ścieżki wdrożenia dla każdego formatu. Poniższa tabela przedstawia porównanie podstawowych parametrów dla każdej obudowy:

QSFP-DDmoże osiągnąć te same stawki przy niższych-prędkościach na pas. Na przykład 8×25G PAM4 osiąga 200G, a 8×50G PAM4 osiąga 400G. W porównaniu z rozwiązaniami 4-liniowymi zmniejsza to wyzwania związane z integralnością sygnału jednokanałowego i zmniejsza narzut FEC (korekta błędów w przód).

Technologia modulacji

Ścieżka 4-pasmowa zapewnia wzrost przepustowości poprzez ciągłe zwiększanie prędkości na pas, odQSFP+10G NRZ doQSFP112100G PAM4-10-krotny wzrost szybkości transmisji w jednym kanale. Ta ewolucja musi przyjąć modulację PAM4 przy prędkościach powyżej 50 G, aby pokonać ograniczenia widma, ale jednocześnie wprowadza wyższe wymagania dotyczące współczynnika SNR i bardziej złożone przetwarzanie DSP.QSFP-DDArchitektura 8-liniowa zapewnia alternatywę: osiągnięcie docelowej przepustowości poprzez podwojenie liczby linii przy niższych prędkościach na linię, zmniejszenie presji na wydajność komponentów optoelektronicznych i kosztów systemu, oferując korzyści w zakresie zużycia energii i niezawodności w segmentach szybkości 200G/400G.

Zgodność

Kompatybilność fizyczna nie jest równoznaczna z kompatybilnością funkcjonalną. Kiedy AQSFP28moduł jest wstawiony do aPort QSFP-DD, port hosta musi poprawnie zidentyfikować typ modułu (poprzez odczyt EEPROM) i przełączyć się na tryb pracy 4-pasmowy, dopasowując standardy poziomu sygnału NRZ i konfigurację parametrów FEC (takich jak RS-FEC(528, 514) lub brak FEC). Błędy konfiguracyjne mogą skutkować niepowodzeniem ustanowienia łącza lub nadmiernym współczynnikiem błędów bitowych. W praktyce należy zwrócić uwagę na trzy punkty: po pierwsze, niektóre wcześniePort QSFP-DDoprogramowanie sprzętowe wykazuje anomalie w rozpoznawaniu w przypadku określonych modułów-dostawców zewnętrznych; po drugie, mieszane-scenariusze wstawiania wymagają potwierdzenia, że ​​układ ASIC hosta obsługuje dynamiczne przełączanie trybu pasa; po trzecie, kompatybilność kabla pasywnego/aktywnego DAC/AOC zależy od możliwości adaptacyjnych-po-po stronie hosta parametrów wstępnego nacisku i korekcji. Skorzystaj z list zgodności dostawców sprzętu lub przeprowadź-testy przed wdrożeniem w celu weryfikacji.

QSFP-DDPorównanie pakietów z innymi-szybkimi pakietami

Wymiary fizyczne i gęstość portów

Wymiary fizyczne różnych obudów bezpośrednio determinują możliwości wdrożenia portów panelu przełączników.QSFP-DDszerokość wynosi 18,35 mm, dziedziczącQSFPkompaktowa konstrukcja serii;OSFPszerokość wynosi około 22,58 mm, rezerwując miejsce na większe wymagania dotyczące mocy i temperatury;WPRyb2szerokość sięga 41,5 mm i jest przeznaczona głównie do zastosowań związanych ze spójną optyką-na duże odległości. Na standardowym przełączniku 1RU (szerokość panelu około 440 mm),QSFP-DDmoże wdrożyć 36 portów,OSFPokoło 32, iWPRyb2tylko 10. W przypadku centrum danych Spine-Architektura liścia większa gęstość portów oznacza mniej przełączników, mniejsze zajęcie miejsca w szafie i uproszczone zarządzanie okablowaniem.QSFP-DDprzewaga gęstości bezpośrednio przekłada się na podwójne oszczędności w CAPEX i OPEX.

Zużycie energii i projekt termiczny

Zarządzanie energią modułu o dużej-szybkości stanowi krytyczne ograniczenie w projektowaniu systemu.QSFP-DDPobór mocy głównego modułu waha się od 10 W do 14 W, zarządzany termicznie za pomocą CMIS (Specyfikacja wspólnego interfejsu zarządzania), obsługujący aktywne radiatory i optymalizację przepływu powietrza.OSFPprojektowany sufit mocy może osiągnąć 15 W-20 W, przy większej powierzchni styku termicznego i zarezerwowanych interfejsach chłodzenia cieczą, dzięki czemu nadaje się do ultraszybkich scenariuszy 800 G/1,6 T- lub zintegrowanych, złożonych modułów detekcji koherentnej DSP.Optyka CFP2obsługują najwyższy pobór mocy (do 24 W), dzięki modułom mieszczącym wewnętrznie kompletne spójne transceivery (TIA, sterownik laserowy, obwody kontroli temperatury), zapewniającym przewodzenie ciepła przez metalowe obudowy. Różnice w zużyciu energii odzwierciedlają rozbieżność scenariuszy zastosowań:QSFP-DDpriorytetowo traktuje gęstość i koszt,OSFPrównoważy wydajność z zarządzaniem ciepłem, orazWPRyb2koncentruje się na integracji funkcjonalnej w przypadku-transmisji na duże odległości.

Pozycjonowanie scenariuszy zastosowań

Te trzy pakiety tworzą warstwową komplementarność w architekturach sieciowych.QSFP-DDskupia się na krótkich i średniodystansowych połączeniach Ethernet w centrach danych-(SR4/DR4/FR4), obejmujących grzbiet-warstwę liścia OM4/OM5światłowód wielomodowypołączenia w promieniu 100 m, łącza nadrzędne kart sieciowych serwera i połączenia wzajemne przełączników ToR (Top of Rack). Jego podstawowa konkurencyjność polega na gęstości portów, efektywności kosztowej i kompatybilności wstecznej. PorównującOSFP kontra QSFP-DD, OSFPobsługuje prędkości 800G i wyższe w hiperskalowych warstwach rdzeniowych centrów danych i sieciach InfiniBand (takich jak NDR 400G, XDR 800G). Przyjęto niektóre-zaawansowane klastry szkoleniowe AIOSFPze względu na niezwykle wysokie wymagania dotyczące przepustowości między procesorami graficznymi (takie jak NVLink przez Ethernet), a jego możliwości w zakresie mocy i temperatury obsługują bardziej agresywne szybkości sygnału i złożone schematy kodowania.WPRyb2zajmuje się rynkiem DCI (Data Center Interconnect) dla metra i-długodystansowych połączeń, obsługując technologię DCO (Digital Coherent Optics) ze schematami modulacji-wysokiego rzędu, takimi jak DP-QPSK i DP-16QAM. Odległości transmisji w międzykontynentalnych kablach podmorskich rozciągają się od setek do tysięcy kilometrów. Typowe zastosowania obejmują metroOTNmultipleksowanie z podziałem długości fal, połączenia-międzyregionalne dostawców usług w chmurze i rozwój sieci szkieletowej operatora.

Kompleksowe porównanie trzech pakietów:

Często zadawane pytania
Jaka jest różnica między QSFP-DD i QSFP112?

QSFP-DD:jakiś8-pasmowypodejście (osiąga wyższą łączną przepustowość poprzez wykorzystanie większej liczby pasów).

QSFP112: a 4-pasmowypodejście (oparte na wyższych-szybkościach transmisji danych na pas i bardziej agresywnej sygnalizacji).

QSFP-DD vs QSFP112: jaka jest główna debata?

QSFP112: 4 pasy i większa-prędkość na pas, zazwyczaj wymagające wyższej-wydajności SerDes/SI i przetwarzania PAM4.

QSFP-DD: Skalowanie 8 pasów poprzez liczbę pasów, co może zmniejszyć-naprężenie pasa ruchu w niektórych segmentach prędkości.

Z jakiej magistrali zarządzania korzystają moduły QSFP-DD i dlaczego ma to znaczenie dla operacji?
Większość modułów QSFP-DD korzysta zI²Cinterfejs zarządzania (z rozszerzeniemCMISmodel zarządzania). Ma to znaczenie, ponieważ host odczytuje/zapisuje rejestry/strony w celu uzyskania modułuzestaw możliwości, progi alarmowe, Diagnostyka DOM, Imaszyny państwowe.

Dlaczego po wstawieniu niektóre moduły ulegają „zmniejszeniu” lub-ograniczeniu szybkości?
Typowy powód: w oparciu o możliwości reklamowane za pośrednictwemEEPROM/CMIS, host ustali, że port nie obsługuje celuInterfejs hosta(lub obecne zasady wymuszają bardziej konserwatywne limity mocy/temperatury), dlatego automatycznie wprowadzająścieżka danychw kompatybilnym niższym trybie.