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Die verschiedenen 400G-Transceiver-Typen auf dem Markt?

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John

Übersetzer*in Felix
Veröffentlicht 20. September 2018
2020-10-22 17:06:49
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Angesichts des enormen Bedarfs an hoher Bandbreite in 5G-, LoT- und Cloud-Rechenzentren hat sich der Fokus auf 400G-Ethernet seit einigen Jahren gehalten. Anbieter wie Cisco, Arista und Juniper entwickeln und testen Technologien für 400G-Ethernet-Netzwerke. Als die wichtigsten Hardware-Geräte für die Verbindung von optischen Netzwerken ist es unbestreitbar, dass sich 400G-Transceiver zum Mainstream der Branche entwickeln werden. Dieser Beitrag gibt Ihnen eine umfassende Einführung in die verschiedenen Typen von 400G-Transceivern und deren unterschiedliche Eigenschaften, einschließlich Anwendungen, Schnittstellenstandards und Formfaktoren.

Anwendung des Transceivers

Je nach Anwendung des Transceivers können optische Module in zwei Kategorien eingeteilt werden: Client-seitige Transceiver und Line-seitige Transceiver.

400G-Ethernet-Transceiver für die Übertragung auf der Client-Seite

Client-seitige Transceiver werden zur Verbindung zwischen den Metro-Netzen und dem optischen Backbone verwendet. Der Begriff "Client-Seite" bezieht sich auf relativ kurze Entfernungen im Vergleich zur Line-Seite, im Allgemeinen von 50m bis 10km und mit nur einem Transceiver, der an Glasfaser angeschlossen ist, so dass keine kohärente Optik benötigt wird. Es gibt verschiedene Transceiver-Schnittstellen, die von IEEE und MSA standardisiert wurden. Am wichtigsten ist, dass es eine vereinbarte und standardisierte Schnittstelle gibt, die für die Netzwerkverbindung verwendet wird. PAM4 wurde von IEEE 802.3bs für die 400GE-Übertragung auf der Client-Seite gewählt.

400G-Kohärente Transceiver für die Übertragung auf der Line-Seite

Anders als auf der Client-Seite erreicht die Leitungsseite mit DWDM Übertragungsdistanzen von 80 km oder sogar noch länger. Es wird erwartet, dass die kohärente Technologie eine 400G-Übertragung auf der Leitungsseite ermöglicht. Die OIF arbeitet an der Standardisierung der kohärenten 400G-DWDM-Schnittstelle für DCI und andere Metro-/Zugangsanwendungen. Die Signalverarbeitung des kohärenten Transports ist viel größer als die der PAM4-Datenzentrumsübertragung mit kurzer Reichweite, die mehr DSPs und mehr Leistung als bei der Übertragung auf der Client-Seite erfordert.

Schnittstellenstandard

Die Transceiver-Schnittstellen sind durch Schnittstellenstandards definiert. In der folgenden Tabelle sind die gängigen 400G-Ethernet-Standards und die entsprechenden Schnittstellen aufgeführt.

Schnittstellenstandard Schnittstelle Link-Distanz Medientyp Optische Architektur
IEEE 802.3bs 400GBASE-SR16 100m MMF 16× 25G NRZ 850nm
400GBASE-DR4 500m SMF 4× 100G PAM4 1300nm
400GBASE-FR8 2km SMF 8× 50G PAM4 WDM
400GBASE-LR8 10km SMF 8× 50G PAM4 WDM
IEEE P802.3cm 400GBASE-SR8 100m MMF 8× 50G PAM4 850nm
400GBASE-SR4.2 100m MMF 8× 50G PAM4 BiDi 850/910nm
IEEE P802.3cn 400GBASE-ER8 40km SMF 8× 50G PAM4 WDM
IEEE P802.3ct 400GBASE-ZR 80km SMF Coherent DWDM
100G Lambda MSA 400GBASE-FR4 2km SMF 4× 100G PAM4 CWDM
400GBASE-LR4 10km SMF 4× 100G PAM4 CWDM
CWDM8 MSA 400G-CWDM8-2 2m bis 2km SMF 8× 50G CWDM
400G-CWDM8-10 2m bis 10km SMF 8× 50G CWDM

Hinweis: 400GBASE-SR16 wurde von keinem Transceiver-Hersteller freigegeben. Da die 400GBASE-SR16-Schnittstelle eine hohe Faserzahl (32 Fasern pro Duplex-Verbindung) erfordert, wird nicht erwartet, dass dieser Standard auf den Markt für 400G-Transceiver gelangt.

Formfaktor von 400G-Transceivern

Es gibt mehrere Mainstream 400G-Formfaktoren: 400G QSFP-DD, OSFP, CFP8, COBO, usw. Einige davon sind bereits auf den Markt, andere sind noch in der Entwicklung.


  • CFP8: 400G-Transceiver der ersten Generation mit relativ großer physikalischer Größe, der die niedrigste Portdichte bietet.

  • COBO: Benannt nach dem Consortium für On-Board Optics, wird intern in einer kontrollierten Umgebung an den Line-Card-Geräten installiert und ist daher nicht flexibel.

  • OSFP: Steht für Octal Small Form Factor Pluggable, eine neue Art von steckbarem Formfaktor. Es gibt einige Firmen, die bereits 400G-OSFP-Transceiver verkaufen.

  • 400G QSFP-DD: Diese Transceiver sind heute eines der beliebtesten optischen Module auf dem Markt, die von Finisar, Innolight, FS.COM usw. hergestellt und angeboten werden.

    QSFP-DD vs OSFP vs CFP8.jpg

Die folgende Tabelle enthält detaillierte Vergleiche zu Größe, Kompatibilität, Leistung usw. für die drei wichtigsten Formfaktoren: OSFP, QSFP-DD und CFP8.

  OSFP QSFP-DD CFP8
Anwendungsszenario Rechenzentrum & Telekommunikation Rechenzentrum Telekommunikation
Größe 22,58mm× 107,8mm× 13mm 18,35mm× 89,4mm× 8,5mm 40mm× 102mm× 9,5mm
Max. Stromverbrauch 15W 12W 24W
Abwärtskompatibilität mit QSFP28 Über Adapter Ja Nein
Elektrische Signalgebung (Gbps) 8× 50G 8× 50G 8× 50G
Switch Port-Dichte (1RU) 36 36 16
Medientyp MMF & SMF MMF & SMF MMF & SMF
Im laufenden Betrieb einsteckbar (Hot Pluggable) Ja Ja Ja
Thermisches Management Direkt Indirekt Indirekt
Support für 800G Ja Nein Nein

Unter diesen drei Transceiver-Formfaktoren ist es offensichtlich, dass es der CFP8 im Gegensatz zu den beiden anderen 400G-Transceivern an Dichte mangelt. Die OSFP-Module wurden mit Blick auf 800G entwickelt. Der QSFP-DD-Formfaktor hat die Hauptvorteile seiner hohen Dichte, der geringen Größe und der Abwärtskompatibilität, die er mit QSFP28 unterstützt, was eine leichtere Migration zu 400G-Ethernet ermöglicht, das den Bedarf der Industrie an Hochgeschwindigkeits- und High-Density-Netzwerken erfüllt. Daher wird erwartet, dass der QSFP-DD-Formfaktor der geeignetste Formfaktor für 400G-Ethernet-Applikationen werden wird.

Fazit

Abgesehen von den oben genannten Kategorien von 400G-Transceivern sind auch der Fasermodus, die Wellenlänge usw. gängige Merkmale, die bei der Klassifizierung von optischen Transceivern verwendet werden, die nicht weiter erläutert werden. Die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen steigt rasant. Da sich der Transceiver-Markt zunehmend verändert, können wir in naher Zukunft den Einsatz von 400G-Ethernet in den Rechenzentren der nächsten Generation und eine breite Akzeptanz von optischen 400G-Transceivern erwarten. Obwohl im Forschungsstadium sowohl Herausforderungen und Möglichkeiten bei 400G-Transceiver-Tests bestehen, ist 400G-Ethernet definitiv ein unvermeidlicher Trend.