Всё, что вы хотели знать о QSFP56

За последние несколько лет в семействе трансиверов форм-фактора QSFP появилось два новых решения, ориентированных на передачу скоростей 200G и 400G. Эти модули получили названия QSFP56 и QSFP56-DD соответственно. Чем же именно они отличаются от наиболее востребованных в последние годы моделей трансиверов QSFP28 100G и QSFP+ 40G?

Для начала стоит отметить, чем трансиверы QSFP отличаются от трансиверов семейства SFP. Буква Q обозначает Quad и указывает на то, что в трансиверах осуществляется приемо-передача сигнала сразу на четырех каналах одновременно. В зависимости от типа трансивера сигнал может передаваться как отдельно по разным волокнам (в этом случае трансивер оснащен разъемом MPO), так и по одному волокну (в таком случае внутри устанавливается оптический мультиплексор/демультиплексор, который уплотняет сигнал от четырех передатчиков в одно оптическое волокно).

Трансиверы QSFP

На основе этого принципа был создан первый трансивер форм-фактора QSFP+, работающий на скорости 40G. В этом модуле, по сути, было размещено 4 трансивера с битрейтом 10 Гбит/с. Позже появились 100G модули QSFP28 (4x25-28 Гбит/с), получившие широкое распространение в приложениях с высокой плотностью размещения трафика, в основном в дата-центрах и центрах обмена данными. В настоящее время для обеспечения потребности поставщиков услуг разработаны и доступны для коммерческого использования модули QSFP56 200G и QSFP56-DD 400G.

Оптические трансиверы QSFPQSFP56 200G аналогичен по размеру и имеет обратную совместимость с трансиверами QSFP+ и QSFP28. Увеличение скорости до 200G достигается путем использования модуляции PAM4 (в отличии от модуляции NRZ в QSFP+ и QSFP28). PAM4 (Pulse Amplitude Modulation) позволяет передать в одном световом импульсе 2 бита информации, что в 2 раза больше, чем позволяет модуляция NRZ.

Модуляции PAM4 и NRZ

Таким образом достигается скорость передачи 200G: трансиверы QSFP56 передают и принимают информацию на 4 каналах со скоростью 50-56 Гбит/с.

Для организации каналов связи с использованием трансиверов QSFP56, помимо прямого соединения двух таких модулей, могут использоваться кабельные сборки, позволяющие подключить от одного порта QSFP56 два канала по 100G или четыре канала по 50G.

Кабельные сборки QSFPQSFP

Конструктивные особенности QSFP56-DD

Для удвоения числа каналов было принято решение увеличить контактную площадку трансивера с добавлением второго ряда контактов. Дополнительно был разработан соответствующий электрический разъем – ответная часть, монтируемая на плату и расположенная в задней части корзины, в которую устанавливается трансивер. При этом если к такому разъему подключить трансивер QSFP+ (или QSFP28), имеющий только один ряд контактов, работоспособность системы сохранится. В этом случае второй ряд контактов разъема просто не будет подключен. Таким образом решается задача обратной совместимости форм-факторов.

QSFP56-DD является следующим шагом развития семейства QSFP. DD в данном случае обозначает Double Density, то есть двойная плотность. При аналогичных QSFP+/QSFP28/QSFP56 габаритах трансивера внутри такого модуля расположено 8 линий приемо-передатчика с модуляцией PAM4, что обеспечивает плотность передачи 8 х 50G, дающей в сумме 400G на одном порту коммутатора.

Корзина QSFP-DD трансивера

Контактная площадка QSFP-DD трансивера (слева) и подключение модулей QSFP+ и QSFP-DD в разъем для QSFP-DD (справа)

Передача восьми каналов по оптической линии связи, как и в случае с четырехканальными трансиверами, может быть реализована при помощи двух технологий:

  1. Параллельная передача каждого канала по отдельному оптоволокну с использованием многоканального коннектора MTP/MPO
  2. Спектральное мультиплексирование нескольких каналов и их передача по одному оптоволокну на разных длинах волн

Передача всех восьми каналов по одному оптоволокну с использованием одного разъема LC подразумевает реализацию технологии восьмиканального мультиплексирования каналов трансивера.

Реализовать передачу 8 каналов также возможно с использованием хорошо освоенной технологии четырехканального мультиплексирования (CWDM4), применяемой в трансиверах QSFP+ и QSFP28. Разница состоит лишь в том, что для передачи сигнала в каждую сторону требуется два оптических волокна вместо одного. Поскольку для двусторонней передачи к каждому трансиверу нужно подключить четыре оптоволокна, возникла необходимость в разработке нового оптического разъема. Группа QSFP-DD справилась с этой задачей, разработав коннектор CS – дуплексный малогабаритный коннектор на базе наконечника 1,25 мм. Размеры коннектора позволяют подключить два таких коннектора к оптическому порту трансивера QSFP-DD.

QSFP56 коннекторКоннектор CS, его подключение к QSFP-DD трансиверу и сравнение с коннектором Duplex LC

Таким образом, спецификация на форм-фактор QSFP-DD позволяет использовать различные варианты оптического интерфейса. В зависимости от этого, а также от типа оптоволокна (одномодовое или многомодовое), можно реализовать передачу данных на разные расстояния:

  • 100 м по параллельным многомодовым волокнам
  • 500 м по параллельным одномодовым волокнам
  • до 10 км по двум одномодовым волокнам

Также существует возможность использования медного кабеля DAC (Direct Attached Cable), но в этом случае длина линии будет ограничена 3 метрами.

Стоит отметить, что QSFP-DD – это не единственный возможный вариант реализации сетей 200G/400G. Параллельно сейчас ведутся разработки форм-факторов CDFP, CFP8 и OSFP. А вот какой из них в итоге станет основным в будущих сетях, покажет время.

02.06.2021

Заявка на звонок

В форме есть ошибки

Мы перезвоним Вам с 9:00 до 18:00 по Москве

Исправление ошибки

Спасибо за помощь в контроле качества нашего ресурса!