Co je 400G optický transceiver? Typy, aplikace a průvodce velkoobchodním získáváním zdrojů

Architekti datových center a síťoví inženýři, kteří rozšiřují svou infrastrukturu nad 100G, se stále častěji setkávají s optickým transceiverem 400G jako s dalším krokem v návrhu propojení s vysokou hustotou a velkou šířkou pásma. Ještě 400G optické transceivery přicházejí v různých formách, používají různé optické technologie a výrazně se liší v dosahu, požadavcích na vlákna a spotřebě energie – což činí rozhodnutí o výběru složitějším než při nižších rychlostech.

Tato příručka popisuje hlavní typy 400G transceiverů, jak se technicky liší, kterým aplikacím slouží a na co se zaměřit při získávání zdrojů od výrobců třetích stran.

Co je 400G optický transceiver?

A 400G optický transceiver je zásuvný optický modul, který vysílá a přijímá data souhrnnou rychlostí 400 gigabitů za sekundu. Zapojuje se do kompatibilního portu na přepínači, routeru nebo serveru, převádí elektrické signály z hostitelského zařízení na optické signály pro přenos přes optický kabel a převádí přijaté optické signály zpět na elektrické signály.

Transceivery 400G dosahují své vysoké datové rychlosti jedním ze dvou přístupů: znásobením počtu optických pruhů (paralelní optika) nebo použitím pokročilých modulačních formátů – primárně PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) – ke zvýšení rychlosti přenosu dat na pruh nad rámec toho, co může poskytnout NRZ (Non-Return-to-Zero) stejná fyzická modulace.

Dominantní tvarové faktory pro 400G transceivery jsou QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) a OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) , z nichž oba podporují 8 elektrických pruhů při 50G na pruh pro dosažení souhrnné rychlosti 400G.

Hlavní typy 400G optických transceiverů

Ekosystém transceiveru 400G v současnosti zahrnuje několik různých standardů optického rozhraní, z nichž každý je optimalizován pro jinou kombinaci dosahu, typu vlákna a ceny.

400G SR8 — Krátký dosah, multimódové vlákno

The 400G SR8 transceiver využívá 8 paralelních optických pruhů přes multimódové vlákno (OM4 nebo OM5), přenáší 50G na pruh pomocí modulace PAM4. Maximální dosah je 100 metrů na OM4 a 150 metrů na OM5 vlákně. SR8 vyžaduje konektor MPO-16 a 16 vláken vláken (8 vysílacích, 8 přijímacích), díky čemuž je vhodná pro nasazení, kde je již instalována továrna na vlákna MPO. Jedná se o nejlevnější 400G optické řešení pro připojení s krátkým dosahem v rámci datových center.

400G DR4 — Single-Mode, dosah 500 metrů

The 400G DR4 transceiver používá 4 paralelní jednovidové optické pruhy s modulací PAM4 při 100G na pruh. Maximální dosah je 500 metrů přes jednovidové vlákno OS2 s konektorem MPO-12. DR4 je standardní 400G řešení pro připojení mezi budovami datových center ve stejném kampusu a pro připojení mezi řadami nebo moduly v rámci velkého datového centra, kde je nedostatečný dosah multimódových vláken.

400G FR4 — Single-Mode, dosah 2 km

The 400G FR4 transceiver využívá 4 vlnové délky CWDM multiplexované do jednoho páru jednovidových vláken (jedno LC duplexní spojení), přičemž každá vlnová délka nese 100G PAM4. Maximální dosah je 2 kilometry, díky čemuž je vhodný pro aplikace propojení datových center (DCI), připojení kampusu metra a připojení k kolokačním zařízením. Jednoduplexní rozhraní LC je významnou výhodou v prostředích, kde je omezením počet vláken.

400G LR4 — Single-Mode, dosah 10 km

The 400G LR4 transceiver rozšiřuje přístup FR4 na 10 kilometrů pomocí 4 vlnových délek LAN-WDM na jednom LC duplexním páru vláken. Je určen pro aplikace DCI a metra s delším dosahem, kde 2 km nestačí. Transceivery LR4 spotřebují více energie než varianty s kratším dosahem díky vyššímu výstupnímu optickému výkonu potřebnému pro přenos na 10 km.

400G QSFP-DD vs OSFP Form Factors

Oba formáty QSFP-DD a OSFP podporují 400G transceivery, ale liší se velikostí, výkonem a schopností řízení teploty.

• QSFP-DD: Zpětně kompatibilní s porty QSFP28 na některých platformách. Menší tvarový faktor s maximálním ztrátovým výkonem přibližně 14 W na port. Nejrozšířenější 400G tvarový faktor pro karty switch line.
• OSFP: Větší tvarový faktor s maximálním ztrátovým výkonem přibližně 21 W na port. Preferováno pro 400G transceivery s vyššími požadavky na optický výkon (LR4 a varianty s delším dosahem) a pro vývoj modulů 800G nové generace.

400G aplikace pro transceiver

Pochopení toho, kde je každý typ transceiveru 400G nasazen, pomáhá týmům nákupu určit správný modul pro každý typ připojení v síti.

Hyperscale Data Center Fabric

Hyperškálová datová centra od hlavních poskytovatelů cloudu jsou primárním hnacím motorem pro přijetí 400G transceiveru. Spojení páteře a listu v moderních hyperscale tkaninách používají 400G QSFP-DD SR8 nebo DR4 transceivery pro nejvyšší hustotu portů při nejnižších nákladech na bit. Přechod ze 100G na 400G na port čtyřnásobně snižuje počet fyzických portů a kabelů potřebných pro danou šířku pásma tkaniny, což výrazně snižuje kapitálové a provozní náklady v měřítku.

Podnikové jádro a agregace

Nasazují se podnikové sítě s požadavky na jádro s velkou šířkou pásma 400G optický transceivers v jádrových přepínačích a agregačních směrovačích pro zpracování kombinovaného provozu z více připojení 100G přístupové vrstvy. Transceivery FR4 jsou běžné pro spojení mezi datovými centry a kolokačními zařízeními na vzdálenost metra.

Telekomunikační sítě a sítě poskytovatelů služeb

Telekomunikační operátoři používají 400G LR4 a transceivery s delším dosahem 400G pro připojení k metru a regionálním sítím, přičemž nahrazují několik vlnových délek s nižší rychlostí jediným připojením 400G, aby se zvýšila kapacita a snížila provozní složitost.

AI a GPU Cluster Interconnect

Rozsáhlá školicí infrastruktura AI vyžaduje propojení mezi GPU servery s extrémně velkou šířkou pásma a nízkou latencí. 400G QSFP-DD AOC a DAC kabely jsou široce používány pro připojení GPU serverů v rámci racku a sousedního racku v klastrech pro školení AI, kde jsou hustota šířky pásma a hmotnost kabelu kritickými omezeními.

Jak hodnotit výrobce optického transceiveru 400G

Sourcing 400G optický transceivers od výrobce třetí strany vyžaduje pozornost několika faktorům, které určují, zda bude produkt spolehlivě fungovat v produkčních sítích.

Technologie PAM4 DSP

400G transceivery využívající modulaci PAM4 vyžadují sofistikované čipy Digital Signal Processing (DSP) pro kódování a dekódování signálu PAM4. Kvalita a výkon DSP přímo ovlivňují chybovost transceiveru, spotřebu energie a rozsah provozních teplot. Zavedení výrobci třetích stran používají osvědčená řešení DSP od předních dodavatelů čipových sad a mohou poskytnout diagramy oka a testovací data BER pro každou výrobní šarži.

Kompatibilita platformy a kódování EEPROM

Ověřte, zda výrobce podporuje kódování EEPROM pro vaši cílovou platformu přepínače – Cisco, Arista, Juniper, Huawei, H3C nebo jiné dodavatele. Výrobce s komplexní knihovnou kódování a procesem rychlé aktualizace kódování je nezbytný pro nasazení na více generacích platforem.

Tepelný výkon

400G transceivery spotřebují 5W až 14W na modul, což je výrazně více než moduly s nižší rychlostí. Tepelný management – ​​jak v modulu transceiveru, tak v návrhu proudění vzduchu hostitelského přepínače – je rozhodující pro trvalý a spolehlivý provoz. Vyžádejte si specifikace rozsahu provozních teplot a potvrďte, že tepelný design transceiveru je kompatibilní se směrem proudění vzduchu a hustotou portu hostitelského přepínače.

Výrobní testování a zajištění kvality

Vysokorychlostní optické transceivery vyžadují komplexní výrobní testování, včetně měření optického výkonu, ověření vlnové délky, testování extinkčního poměru, analýzy očního diagramu a testování BER při extrémních provozních teplotách. Výrobci s platformami automatizovaných testovacích zařízení (ATE) mohou provádět 100% testování každé jednotky a na vyžádání poskytnout testovací data pro jednotku.

Často kladené otázky (FAQ)

Otázka: Jaký je rozdíl mezi 400G QSFP-DD a 400G OSFP?

A: Oba QSFP-DD a OSFP jsou standardy tvarového faktoru pro optické transceivery 400G, které používají 8 elektrických pruhů při 50G na pruh. QSFP-DD je fyzicky podobný co do šířky se stávajícím tvarovým faktorem QSFP28, což umožňuje vyšší hustotu portů na předních panelech přepínačů a zpětnou kompatibilitu s porty QSFP28 na některých platformách. OSFP je o něco větší s vyšším limitem ztráty energie přibližně 21 W, takže se lépe hodí pro varianty 400G s vyšším výkonem a budoucí moduly 800G. Většina hyperškálových nasazení používá QSFP-DD pro vyšší hustotu portů, zatímco OSFP je preferován pro aplikace s delším dosahem a vyšší spotřebou.

Otázka: Lze 400G transceivery použít ve stávajících 100G QSFP28 portech?

A: Ne. 400G QSFP-DD transceivery nejsou fyzicky ani elektricky kompatibilní s porty 100G QSFP28, navzdory vizuální podobnosti. QSFP-DD má elektrické rozhraní s dvojitou hustotou s 8 pruhy oproti 4 pruhům QSFP28 a vyžaduje hostitelský port, který podporuje standard QSFP-DD. Některé platformy přepínačů nabízejí možnosti breakout, kdy jeden 400G QSFP-DD port lze rozdělit na čtyři 100G připojení pomocí breakout kabelu.

Otázka: Jaký typ vlákna je vyžadován pro transceivery 400G SR8?

A: 400G SR8 transceivery vyžadují multimódové vlákno OM4 nebo OM5 s konektory MPO-16. Vlákno OM4 podporuje dosah 100 metrů a vlákno OM5 podporuje 150 metrů. Konektor MPO-16 poskytuje 16 vláken vláken v jediném těle konektoru – 8 pro vysílání a 8 pro příjem. Pokud vaše stávající továrna na výrobu optických vláken používá konektory MPO-12, je pro propojení s transceivery SR8 vyžadováno řešení s rozvětvením nebo převodem.

Otázka: Jaká je spotřeba energie typického 400G QSFP-DD transceiveru?

A: Spotřeba energie pro 400G QSFP-DD transceivery se liší podle typu optického rozhraní. Moduly SR8 obvykle spotřebují 8W až 10W. Moduly DR4 spotřebují 10W až 12W. Moduly FR4 spotřebují 12W až 14W. Moduly LR4 mohou mít spotřebu až 14W. Tyto údaje představují výkon odebíraný z hostitelského portu a rozptýlený jako teplo v modulu – významný faktor pro tepelný design přepínače v nasazeních 400G s vysokou hustotou.

Otázka: Jaká je dodací lhůta pro hromadné objednávky 400G transceiveru od čínského výrobce?

A: Standardní dodací lhůty pro hromadné dodávky 400G optický transceiver objednávky od zavedených čínských výrobců jsou obvykle 15 až 30 pracovních dnů po potvrzení objednávky pro standardní specifikace ve výrobě. Vlastní kódování EEPROM pro kompatibilitu s konkrétní platformou přidává 3 až 5 pracovních dnů na počáteční nastavení kódování. Pro urgentní objednávky s dostatečným předstihem je k dispozici zrychlená výroba.

K dispozici jsou služby OEM a ODM. Kontaktujte nás prostřednictvím fiberay.com požadovat technické specifikace, potvrzení kompatibility platformy a velkoobchodní ceny.

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