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什么是400G光收发器?

什么是400G光收发器?


要实现数据中心的内部光网络互连,光端机是必不可少的。随着端口数量和密度的增加,数据中心中光网络成本的一半将由光收发器占据。目前,各大互联网公司新建的数据中心已广泛采用100G互联技术,400G互连技术将在未来2至3年内大规模商用。因此,400G光收发器的实现技术已成为业界关注的重要组成部分。

根据这一进展,超大规模数据中心有望开始部署400G以太网2020年,400G以太网将在2022年左右进入大规模部署阶段。

What are 400G Optical Transceiver


早期的400G光收发器使用16通道25Gbps NRZ实现 (例如400G-SR16),并使用CDFP或CFP8封装。优点是可以在100G光收发器上借用成熟的25G NRZ技术,但缺点是并行传输需要16个信号,并且功耗和体积相对较大,不适合数据中心应用。

在当前的400G光收发器中,8个通道的53Gbps PAM4 (400G-SR8,FR8,LR8) 或4个通道的106Gbps PAM4 (400G-DR4,FR4,LR4) 主要用于光端口端实现400G信号传输,并用于电气端口侧8通道的53Gbps PAM4电信号,采用OSFP或qsfp-dd封装。OSFP和qsfp-dd封装均可提供8个电信号接口。相比之下,qsfp-dd封装尺寸更小 (类似于传统100G光收发器的QSFP28封装),更适合数据中心应用;OSFP封装尺寸稍大,因为它可以提供更多的功耗,因此更适合电信应用。

在光波长方面,400G光收发器可分为多模 (MM) 和单模 (SM); 在信号调制方式方面,它们分为NRZ和PAM4调制 (目前以PAM4为主); 从传输距离区分,400G光端机可分为SR、DR、FR、LR; 从封装形式来看,400G光收发器可分为CDFP、CFP8、OSFP、qsfp-dd等。

400G CFP8光收发器


What are 400G Optical Transceiver


CFP8是CFP4的扩展,通道数增加到8个通道,大小相应增加到40*102 * 9.5毫米 ^ 3。运用16x25G并行旌旗灯号快速完成400G产品的市场和应用。但是,成本相对较高,并且需要16x25G激光器,或者使用PLC分离器来减少激光器的数量,但是分离器的损耗太高,这直接导致激光器的发射功率相对较大,成本也会很高。功耗也很高,面板接口密度太低,尺寸很大。

400G OSFP光收发器

OSFP的英文全称是Octal Small Formfactor Pluggable,Octal指的是8,意思是直接用56g的电信号,8 * 56GbE,但是56GbE信号是由25G DML激光器在PAM4调制下形成的。该标准是新的接口标准,与现有的光电接口不兼容。OSFP带有散热器,其尺寸为100.4*22.58 * 13毫米 ^ 3,比CFP8小得多,并且功耗相对较低。最大只有15W,但比需要更大面积的pcb板的qsfp-dd稍大。

400G qsfp-dd光收发器

Qsfp-dd中的Q指 “Quad”,表示4个通道,每个QSFP56为4 * 56Gbe,形成200G信号; DD指 “双密度”,有两个QSFP56并联,2*200G代400Gbe信号,全称是Quad小外形可插拔-双密度,该方案是QSFP的扩展,将原来的4通道接口增加一行到8通道。它的尺寸比OSFP小,并且与现有的40GbE QSFP和100GbE QSFP28接口兼容。原来的QSFP28收发器仍然可以使用。您只需要插入另一个transcive即可实现平稳升级。由于增加了4个通道,电气接口的上下两侧的引脚增加了一排。


What are 400G Optical Transceiver


400G COBO光收发器

COBO是 “consorTIum for on board opTIcs” 的缩写。反射器模块直接放置在pcb板上,不再受前面板接口密度的限制。同时,通过重用pcb板之间的强大散热器,可以大大缓解散热问题。这种光收发器的尺寸很小。由于t不是热插拔的,一旦一个光收发器出现故障,需要停止整个板卡业务,需要取出板卡,非常不方便。

数据中心的光互连网络正面临从100G到400G的转变,针对不同应用场景的技术也在相互竞争。作为未来数据中心光网络互连的关键硬件设备,400G光收发器在速度、功耗、体积和成本方面也面临挑战。

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