Kennis

De explosieve groei van cloud computing, kunstmatige intelligentie en big data-analyse heeft de vraag naar hoge-bandbreedte, lage- latentie, energie-efficiënte en kosten-effectieve optische transceivers gestimuleerd. In de context van de netwerkarchitectuur die evolueert van 100G naar400Gen verder, deQSFP-DDDe verpakkingsvormfactor is het antwoord van de industrie op deze uitdagingen geworden, waarbij de beschikbare I/O-dichtheid is verdubbeld en de achterwaartse compatibiliteit met bestaande systemen behouden blijft.QSFPinfrastructuur. Van de verschillende QSFP-DD-varianten valt de DR4-oplossing (Dual Density 4-lane) vooral op bij toepassingen over korte afstanden.

Belang van QSFP-DD DR4

QSFP-DD DR4 optische transceiverszijn een sleuteltechnologie voor datacenterexploitanten om hun netwerken naar te upgraden400G-snelhedenzonder de bestaande infrastructuur volledig te herzien. Deze modules leveren een doorvoersnelheid van 400 Gbps via single{2}}mode glasvezel tot 500 meter, en bedienen intra-datacenterverbindingen, top-van-rack-to-core switchverbindingen en krachtige-computerclusters. DeDR4oplossing richt zich in de eerste plaats op het maximaliseren van de poortdichtheid in omgevingen met beperkte ruimte- en biedt tegelijkertijd een duidelijk migratiepad van oudere systemen.

QSFP-DD DR4 optische module

Architectuur voor datasnelheid:ElkDR4module levert400Gdoorvoer door gebruik te maken van vier parallelle optische kanalen, waarbij elk kanaal werkt op 100 Gbps. Dit4x100Garchitectuur maakt gebruik van PAM4-codering om hoge datasnelheden te bereiken terwijl de signaalintegriteit behouden blijft.

Transmissie afstand:DR4-modules ondersteunen transmissie via single-mode glasvezel (OS2) tot 500 meter. Deze afstand is geoptimaliseerd voor intra-datacentertoepassingen waarbij extreem lange afstanden niet vereist zijn, maar betrouwbare hoge--snelheidsconnectiviteit essentieel is.

Stroomverbruik:Het typische stroomverbruik ligt onder de 12 watt. Geavanceerd thermisch beheer zorgt voor een betrouwbare werking, zelfs bij implementaties met hoge{2}}dichtheid.

Fysieke interface:De module beschikt over een elektrische interface met 8 rijstroken die voldoet aan deQSFP-DDspecificatie, gehuisvest in een vormfactor van ongeveer 18,35 mm x 89,4 mm. Het ontwerp met dubbele-dichtheid maakt 36 poorten mogelijk in een 1U-switch, waardoor de poortdichtheid wordt verdubbeld vergeleken met traditioneleQSFPmodules.

Vezeltype en connector: DR4maakt doorgaans gebruik van parallelle single{0}}mode glasvezel (OS2) metMPO-connectoren, voor een transmissie van 400 Gbps binnen een straal van 500 meter. Dit is verschillend vanQSFP-100G-DR-Sstijl met één-kanaalbenadering, aangezien de DR4-module als een geheel werkt400G-zendontvangeroplossing.

Temperatuurbereik:De meeste DR4-modules werken betrouwbaar binnen het bereik van 0 graden tot 70 graden.
 

Kerntechnologieën en principes

PAM4-modulatietechnologie

PAM4 (4-Level Pulse Amplitude Modulation) vertegenwoordigt een fundamentele verschuiving in de optische signaaltechnologie. In tegenstelling tot de traditionele NRZ-codering (Non-Return-to-Zero), die twee signaalniveaus gebruikt om binaire gegevens weer te geven, gebruikt PAM4 vier verschillende amplitudeniveaus om twee bits per symbool te coderen.
 

Hoe PAM4 werkt:In een PAM4-signaal kan elk symbool een van de vier toestanden vertegenwoordigen: 00, 01, 10 of 11. Dit verdubbelt effectief de datatransmissiesnelheid zonder de baudsnelheid te verhogen. Een signaal van 26,5625 GBaud dat PAM4 gebruikt, kan bijvoorbeeld 53,125 Gbps aan gegevens verzenden, terwijl het bij gebruik van NRZ slechts 26,5625 Gbps zou verzenden.

Voordelen voor DR4:Dankzij PAM4-modulatie kunnen DR4-modules 100 Gbps per kanaal bereiken zonder dat er elektronische componenten met extreem hoge- frequentie of extreem nauwe dispersietoleranties nodig zijn.

Signaaloverwegingen:Vergeleken met NRZ hebben PAM4-signalen een lagere ruismarge vanwege de kleinere afstand tussen amplitudeniveaus. Geavanceerde voorwaartse foutcorrectie (FEC), digitale signaalverwerking (DSP) en nauwkeurige analoge circuits werken samen om aanvaardbare bitfoutpercentages te behouden, zelfs onder verminderde signaal-naar--ruisomstandigheden.

Versnellingsbaktechnologie

Versnellingsbak is een cruciaal onderdeel dat de snelheidsmismatch tussen de elektrische interface van de host en de optische kanaalsnelheden overbrugt. InQSFP-DD DR4modules voert de Gearbox complexe datasnelheidconversie en kanaaltoewijzing uit. De host biedt acht elektrische kanalen van 50 Gbps (8×50G PAM4) op de module-interface. De Gearbox zet dit 8-kanaals 400G elektrische signaal om in vier 100Gbps optische kanalen (4×100G PAM4) voor transmissie via glasvezel. De protocolbewuste functionaliteit van de moderne Gearbox handhaaft pakketgrenzen, beheert de stroomcontrole en lijnt gegevens correct uit over meerdere kanalen om gegevenscorruptie tijdens de conversie te voorkomen.

Prestatie-optimalisatie:Het Gearbox-ontwerp omvat buffering, klokdomeinkruiscircuits en adaptieve egalisatie om latentie en jitter te minimaliseren. Deze functies minimaliseren de overhead die elektrische-naar-optische conversie toevoegt aan het totale transmissiepad.

MDC-interface

De MDC-interface is een gestandaardiseerd I2C--compatibel protocol dat basisbewakings- en besturingsmogelijkheden biedt voorQSFP-DDmodules. Via de MDC-interface hebben netwerkoperators toegang tot real-time-informatie over de moduletemperatuur, de voedingsspanning, het verzenden van optisch vermogen, het ontvangen van optisch vermogen en de laservoorspanningsstroom. Met de MDC-interface kan de host moduleparameters configureren, ter ondersteuning van diverse implementatiescenario's en optimalisatiestrategieën.

QSFP-DD-modules implementeren een gestandaardiseerde geheugenkaart gedefinieerd door branchespecificaties, waardoor de consistentie van de beheerinterface tussen leveranciers wordt gewaarborgd, het netwerkbeheer wordt vereenvoudigd en de integratiecomplexiteit wordt verminderd. Deze drie kerntechnologieën werken samen om betrouwbare 400G-transmissie te realiseren.QSFP-DD DR4optische modules moeten voldoen aan de QSFP-DD MSA-standaard, IEEE 802.3bs-standaard en OIF CEI-56G-PAM4-standaard.

Vergelijking met FR4/LR4

DeQSFP-DD 400Gserie omvat meerdere interfacetypes, elk geoptimaliseerd voor verschillende transmissievereisten. De drie reguliere oplossingen zijn DR4, FR4 en LR4.

Vergelijking van de drie 400G-interfaces:

Optische transmissiearchitectuur:

Selectie van toepassingsscenario:

Opmerking: de DR4-standaard is gedefinieerd voor single- glasvezeltoepassingen. Voor multimode glasvezelgebruik verwijzen wij u naar andere interfacestandaarden, zoals400GSR8.

Wat betreft connectortypen,DR4gebruikt eenMPO-12parallelle connector (8-core vezellint), terwijlFR4EnLR4dubbelzijdig gebruikenLC-connectoren(2-core single-mode). Implementaties benuttenCisco DAC-kabelsmoet voorafgaand aan de installatie de compatibiliteit met het specifieke switchplatform en de moduleleverancier verifiëren.

Voordelen van DR4

Op de fysieke laag,QSFP-DD DR4optische modules kunnen 36 inzetten400Gpoorten binnen 1U rackruimte - verdubbelen de poortdichtheid van traditionele QSFP -, wat zich direct vertaalt in kostenbesparingen voor datacenters met krappe rackruimtebeperkingen. Op het gebied van energie-efficiëntie houden de DR4-modules het energieverbruik onder de 12 W, waarbij gebruik wordt gemaakt van DFB- of EML-lasertechnologie om hoogwaardige -single- transmissie te bereiken; De cumulatieve energiebesparingen zijn op grote schaal aanzienlijk, terwijl ook de belasting van het koelsysteem wordt verminderd. Economisch gezien maakt DR4 gebruik van single-mode glasvezel (OS2) om een ​​betrouwbare transmissieafstand van 500 meter te bieden, met modulekosten30–50% lager dan FR4/LR4. Bovendien voldoet DR4 volledig aan de eisenQSFP-DDMSA- en IEEE 802.3bs-standaarden, die interoperabiliteit van meerdere leveranciers garanderen. Tegelijkertijd,QSFP-DDpoorten zijn achterwaarts compatibel metQSFP/QSFP28modules, ter ondersteuning van een gefaseerde netwerkupgradestrategie die bestaande investeringen effectief beschermt.