Wiedza, umiejętności

Gwałtowny rozwój przetwarzania w chmurze, sztucznej inteligencji i analityki dużych zbiorów danych spowodował popyt na-przepustowość, małe-opóźnienia,-energooszczędne i-ekonomiczne transceivery optyczne. W kontekście ewolucji architektury sieciowej od 100G do400Gi poza nią,QSFP-DDwspółczynnik kształtu opakowania stał się odpowiedzią branży na te wyzwania, podwajając dostępną gęstość wejść/wyjść przy jednoczesnym zachowaniu kompatybilności wstecznej z istniejącymiQSFPinfrastruktura. Spośród różnych wariantów QSFP-DD rozwiązanie DR4 (4-pasmo o podwójnej gęstości) wyróżnia się szczególnie w zastosowaniach na krótkich dystansach.

Znaczenie QSFP-DD DR4

Transceivery optyczne QSFP-DD DR4to kluczowa technologia, do której operatorzy centrów danych mogą modernizować swoje sieciPrędkości 400Gbez całkowitej przebudowy istniejącej infrastruktury. Moduły te zapewniają przepustowość 400 Gb/s przez światłowód jedno-jednomodowy na odległość do 500 metrów, obsługując połączenia wewnątrz-centrów danych, połączenia-z-z szafy do rdzenia przełączników oraz-klastry obliczeniowe o wysokiej wydajności. TheDR4rozwiązanie skupia się przede wszystkim na maksymalizacji gęstości portów w środowiskach-o ograniczonej przestrzeni, zapewniając jednocześnie przejrzystą ścieżkę migracji ze starszych systemów.

Moduł optyczny QSFP-DD DR4

Architektura szybkości transmisji danych:KażdyDR4moduł dostarcza400Gprzepustowość dzięki wykorzystaniu czterech równoległych kanałów optycznych, przy czym każdy kanał działa z szybkością 100 Gb/s. Ten4x100GArchitektura wykorzystuje kodowanie PAM4, aby osiągnąć wysokie szybkości transmisji danych przy jednoczesnym zachowaniu integralności sygnału.

Odległość transmisji:Moduły DR4 obsługują transmisję przez światłowód-jednomodowy (OS2) na odległość do 500 metrów. Odległość ta jest zoptymalizowana pod kątem zastosowań-w obrębie centrów danych, gdzie nie są wymagane bardzo duże odległości, ale niezbędna jest niezawodna,-szybka łączność.

Pobór mocy:Typowy pobór mocy wynosi poniżej 12 watów. Zaawansowane zarządzanie temperaturą zapewnia niezawodne działanie nawet w przypadku wdrożeń-o dużej gęstości.

Interfejs fizyczny:Moduł posiada 8-torowy interfejs elektryczny zgodny z normąQSFP-DDspecyfikacji, zamknięty w obudowie o wymiarach około 18,35 mm × 89,4 mm. Konstrukcja o podwójnej-gęstości pozwala na użycie 36 portów w przełączniku 1U, co podwaja gęstość portów w porównaniu z tradycyjnymiQSFPmoduły.

Typ włókna i złącze: DR4zazwyczaj wykorzystuje równoległe światłowód-jednomodowy (OS2).Złącza MPO, zapewniając transmisję 400 Gbps w promieniu 500 metrów. To się różni odQSFP-100G-DR-Spodejście jednokanałowe, ponieważ moduł DR4 działa jako kompletnyTransceiver 400Grozwiązanie.

Zakres temperatur:Większość modułów DR4 działa niezawodnie w zakresie od 0 stopni do 70 stopni.
 

Podstawowe technologie i zasady

Technologia modulacji PAM4

PAM4 (4-modulacja amplitudy impulsu poziomu) stanowi fundamentalną zmianę w technologii sygnałów optycznych. W przeciwieństwie do tradycyjnego kodowania NRZ (Non-Return-to-Zero), które wykorzystuje dwa poziomy sygnału do reprezentacji danych binarnych, PAM4 wykorzystuje cztery różne poziomy amplitudy do kodowania dwóch bitów na symbol.
 

Jak działa PAM4:W sygnale PAM4 każdy symbol może reprezentować jeden z czterech stanów: 00, 01, 10 lub 11. To skutecznie podwaja szybkość transmisji danych bez zwiększania szybkości transmisji. Na przykład sygnał 26,5625 GBaud wykorzystujący PAM4 może przesyłać dane z szybkością 53,125 Gb/s, podczas gdy przy użyciu NRZ przesyłałby tylko 26,5625 Gb/s.

Zalety DR4:Modulacja PAM4 umożliwia modułom DR4 osiągnięcie 100 Gb/s na kanał bez konieczności stosowania komponentów elektronicznych o zbyt wysokiej-częstotliwości lub wyjątkowo wąskich tolerancji dyspersji.

Uwagi dotyczące sygnału:W porównaniu do NRZ, sygnały PAM4 mają niższy margines szumu ze względu na mniejsze odstępy pomiędzy poziomami amplitud. Zaawansowana korekcja błędów w przód (FEC), cyfrowe przetwarzanie sygnału (DSP) i precyzyjne obwody analogowe współpracują ze sobą, aby utrzymać akceptowalny współczynnik błędów bitowych nawet w warunkach zmniejszonego sygnału-do-szumu.

Technologia skrzyni biegów

Przekładnia jest kluczowym elementem, który niweluje niedopasowanie prędkości pomiędzy interfejsem elektrycznym hosta a szybkością kanału optycznego. WQSFP-DD DR4modułów, Gearbox wykonuje złożoną konwersję szybkości transmisji danych i alokację kanałów. Host udostępnia osiem kanałów elektrycznych 50 Gb/s (8×50G PAM4) w interfejsie modułu. Gearbox konwertuje ten 8-kanałowy sygnał elektryczny 400G na cztery kanały optyczne 100Gb/s (4×100G PAM4) do transmisji przez światłowód. Funkcjonalność nowoczesnego Gearboxa, uwzględniająca protokoły, utrzymuje granice pakietów, zarządza kontrolą przepływu i prawidłowo wyrównuje dane w wielu kanałach, aby zapobiec uszkodzeniu danych podczas konwersji.

Optymalizacja wydajności:Konstrukcja Gearbox obejmuje buforowanie, obwody skrzyżowania domeny zegara i adaptacyjną korekcję, aby zminimalizować opóźnienia i drgania. Funkcje te minimalizują obciążenie, jakie konwersja elektryczna-na-optyczną dodaje do ogólnej ścieżki transmisji.

Interfejs MDC

Interfejs MDC to ustandaryzowany protokół zgodny z I2C-, który zapewnia podstawowe możliwości monitorowania i sterowaniaQSFP-DDmoduły. Za pośrednictwem interfejsu MDC operatorzy sieci mogą uzyskać dostęp w czasie rzeczywistym-do informacji dotyczących temperatury modułu, napięcia zasilania, transmitowanej i odbieranej mocy optycznej oraz prądu polaryzacji lasera. Interfejs MDC umożliwia hostowi konfigurowanie parametrów modułu, obsługując różnorodne scenariusze wdrażania i strategie optymalizacji.

Moduły QSFP-DD implementują ustandaryzowaną mapę pamięci zdefiniowaną przez specyfikacje branżowe, zapewniając spójność interfejsu zarządzania u różnych dostawców, upraszczając zarządzanie siecią i zmniejszając złożoność integracji. Te trzy podstawowe technologie współdziałają, aby zapewnić niezawodną transmisję 400G.QSFP-DD DR4moduły optyczne muszą być zgodne ze standardem QSFP-DD MSA, standardem IEEE 802.3bs i standardem OIF CEI-56G-PAM4.

Porównanie z FR4/LR4

TheQSFP-DD 400GSeria obejmuje wiele typów interfejsów, każdy zoptymalizowany pod kątem różnych wymagań dotyczących transmisji. Trzy główne rozwiązania to DR4, FR4 i LR4.

Porównanie trzech interfejsów 400G:

Architektura transmisji optycznej:

Wybór scenariusza zastosowania:

Uwaga: standard DR4 jest zdefiniowany dla zastosowań światłowodów jednomodowych. W przypadku użycia światłowodu wielomodowego należy zapoznać się z innymi standardami interfejsów, takimi jak400G SR8.

Jeśli chodzi o typy złączy,DR4używaMPO-12złącze równoległe (8-żyłowa taśma światłowodowa), natomiastFR4ILR4użyj dupleksuZłącza LC(2-rdzeniowy tryb jednomodowy). Wykorzystanie wdrożeńKable Cisco DACpowinien przed instalacją sprawdzić zgodność z konkretną platformą przełącznika i dostawcą modułu.

Zalety DR4

W warstwie fizycznejQSFP-DD DR4moduły optyczne mogą zostać rozłożone 36400Gportów w przestrzeni 1U w szafie - dwukrotnie większa gęstość portów w porównaniu z tradycyjnym QSFP -, co bezpośrednio przekłada się na oszczędności w centrach danych z ograniczoną przestrzenią w szafie. Jeśli chodzi o efektywność energetyczną, moduły DR4 utrzymują pobór mocy poniżej 12 W, wykorzystując technologię laserową DFB lub EML, aby uzyskać-wydajną transmisję w jednym-trybie; skumulowane oszczędności energii są znaczące na dużą skalę, a jednocześnie zmniejszają obciążenie układu chłodzenia. Z ekonomicznego punktu widzenia DR4 wykorzystuje światłowód-jednomodowy (OS2), aby zapewnić niezawodną transmisję na odległość 500 metrów przy kosztach modułu30–50% niższy niż FR4/LR4. Dodatkowo DR4 jest w pełni zgodny zQSFP-DDStandardy MSA i IEEE 802.3bs zapewniają interoperacyjność- wielu dostawców. Naraz,QSFP-DDporty są wstecznie kompatybilne zQSFP/QSFP28moduły wspierające strategię etapowej modernizacji sieci, która skutecznie chroni istniejące inwestycje.