市場上常見的400G QSFP-DD光模組類型有哪些？

隨着全球數據流量的持續增長，驅動着數據中心網絡從100G升級至400G。400G光模組作為400G網絡中常見的高效且經濟實用的應用場景方案，能夠在很大程度上提高系統性能、提升傳輸速率、拓寬帶寬並降低寬帶成本。因此本篇文章將主要從模塊封裝、場景應用、常見問題和發展趨勢等方面介紹400G QSFP-DD光模組 。

常見400G QSFP-DD光模組類型

通常400G QSFP-DD光模組在市場上有八種常見的類型。下文將對QSFP-DD SR8、QSFP-DD DR4、QSFP-DD XDR4、QSFP-DD FR4、QSFP-DD FR8、QSFP-DD LR4、QSFP-DD LR8和QSFP-DD ER8光模組進行基本介紹。

400G QSFP-DD SR8

400G QSFP-DD SR8 是一款適用於短距離互連的4通道、支持熱插拔的光模組，可通過MPO-16連接器支持長達70m（OM3）或100m（OM4）多模光纖鏈路。它符合QSFP-DD MSA規範和IEEE 802.3bs協議，包括八個並行的傳輸通道，每個通道能以53.125 Gbps（PAM 4）的傳輸速率實現400 Gbps的數據傳輸。

400G QSFP-DD DR4

400G QSFP-DD DR4光模組在1310nm中心波長中，使用MPO-12連接器在單模光纖（SMF）上實現最大500m的傳輸距離。其中DR4表示“4通道密集波分復用（DWDM）”，表明400G DR4光模組使用4個通道傳輸數據，每個通道可以106.25Gbps（PAM4）的速率進行數據傳輸，總傳輸速率可達425G。

400G QSFP-DD XDR4

400G QSFP-DD XDR4 光模組的傳輸距離較400G QSFP-DD DR4光模組更遠，且支持使用MTP/MPO-12連接器連接最大鏈路長度可達10km的單模光纖，符合IEEE 802.3bs協議和QSFP-DD MSA標準。它包括4個並行的傳輸通道，可實現的總傳輸速率為400G。

400G QSFP-DD FR4

400G QSFP-DD FR4 （全雙工4通道，4級時序）是一種支持400Gbps的熱插拔光模組，能夠採用LC連接器支持多模光纖鏈路長度最長可達2km。該400G FR4光模組包括4個獨立的通道，在CWDM4中心波長上每個通道速率為100Gbps，符合100G單波長MSA規範，可用於數據中心高速數據傳輸場景。基於PAM4調製的單波長傳輸速率可達106.25Gbps，實現400G的總傳輸速率。

400G QSFP-DD FR8

400G QSFP-DD FR8採用和400G QSFP-DD FR4光模組相同的50G PAM4調製技術。它採用8個通道傳輸數據，每個通道的傳輸速率可達 53.125Gbps，總傳輸速率可達400Gbps。與只適用於短距離傳輸的400G QSFP-DD SR8光模組不同的是，400G QSFP-DD FR8光模組可用於中距離傳輸，最大傳輸距離為2km。

400G QSFP-DD LR4

400G QSFP-DD LR4 是一款高傳輸速率、高傳輸帶寬和遠距離數據傳輸的光模組，適用於400G以太網和數據中心互連等傳輸應用場景。它通過LC連接器支持長達10km的單模光纖鏈路長度，符合IEEE 802.3bs協議和QSFP-DD MSA標準。

400G QSFP-DD LR8

400G QSFP-DD LR8 光模組採用的調製技術與400G QSFP-DD SR8和400G QSFP-DD FR8光模組相同（50G PAM4調製技術），並擁有8個並行的傳輸通道。然而相較400G QSFP-DD SR8和400G QSFP-DD FR8光模組，400G QSFP-DD LR8光模組的每個通道可實現長達10km的單模光纖鏈路傳輸，最大傳輸速率為106.25Gbps，總傳輸速率達425G。

400G QSFP-DD ER8

400G QSFP-DD ER8 與400G QSFP-DD LR8光模組具有相同的傳輸速率、調製技術和連接器。它符合IEEE 802.3cn協議和QSFP-DD MSA標準。僅有的區別在於傳輸距離，400G QSFP-DD ER8光模組可以實現最大40km的傳輸距離，因此更適用於超長距離數據傳輸。

400G QSFP-DD光模組的應用場景

作為新一代數據中心中的低應用成本、低傳輸功耗光連接解決方案，400G QSFP-DD系列光模組廣泛用於數據中心、城域承載網以及遠距離高容量傳輸網絡等場景應用中。

400G QSFP-DD光模組數據中心直連

在數據中心網絡架構中，服務器之間、交換機之間以及服務器與交換機之間的連接都需要使用光模組、光纖跳線或其他通信設備來實現網絡數據互連。下圖展示了400G QSFP-DD光模組在數據中心應用場景中的直連。

城域承載網

雲計算、大數據、超清視頻、物聯網、虛擬現實/增強現實、5G、高性能計算和智能交通等因素已經對城域承載網提出了新的需求：超高傳輸帶寬、大型數據連接、超低延遲響應和高可靠性。在大型城市5G區域網絡商用化過程中，由於傳統的100GE端口已無法滿足5G網絡匯聚層和核心層對超高帶寬的需求，所以核心層帶寬將升級至200GE/400GE。因此基於400G的光互連解決方案成為不可或缺的選擇。

遠距離和高容量傳輸網絡場景

行業市場隨着不斷出現新的場景應用對遠距離數據傳輸的需求迅速增加，進一步提高對網絡傳輸帶寬的要求。此外互聯網運營商對靈活的網絡管理和調製提出了更高的標準。而這些趨勢的變化都在驅動400G在遠距離傳輸中的應用不斷升級，它可以使用單個400G波長連接400G端口，可根據市場需求調整波長路徑，實現光路徑的直接波長接入從而降低延遲和功耗。

關於400G QSFP-DD光模組的常見問題解答

問：我可以在400G鏈路的一端使用OSFP光模組，而在另一端使用QSFP-DD光模組嗎？

答：是的。OSFP和QSFP-DD描述的是光模組的物理尺寸。只要以太網媒體類型相同（即鏈路兩端都是400G-DR4或400G-FR4等），OSFP和QSFP-DD光模組就可以互相兼容。

問：我能將QSFP-DD光模組插入OSFP端口嗎？

答：不行。QSFP-DD和OSFP光模組的物理尺寸是不相同的。在相應的系統中只能使用對應尺寸的光模組。如果您使用的是OSFP封裝，就必須使用對應的400G OSFP光模組。如果您使用的是QSFP-DD封裝，就必須使用對應的400G QSFP-DD光模組。

問：40/100G光模組和400G光模組有什麼區別？

答：與40G/100G光模組相比，400G光模組正在將傳統的單載波調製和相干檢測的低端光模組轉向偏振復用多載波應用。此外400G光模組具有更多的封裝尺寸，同時其低功耗、高帶寬和高速也會伴隨網絡部署成本的增加。

問：電信號通道和光信號通道採用NRZ或PAM-4時有何不同？

答：NRZ代表“非歸零”調製，用於描述電信號通道道或光信號通道，其中僅有2個振幅級別，一個振幅級別代表數字“1”，另一個代表數字“0”，這是傳輸高達25Gb/s數據的主要調製方案。而PAM-4代表四電平脈衝幅度調製，其中的“4”表示攜帶數字數據的電信號或光信號具有4個不同的信號電平。在這種情況下每個信號電平代表兩位數字，這使得PAM-4波形能夠以相同的符號周期速率傳輸比NRZ波形多2倍的比特率，這意味着PAM4可以在一半的波特率下實現更高的比特率。

問：使用OSFP或QSFP-DD光模組有哪些優缺點？

答：QSFP-DD基於QSFP尺寸，額外增加了一排電針。這使得它可以很好地向下兼容40G和100G QSFP光模組，並且還能與QSFP28光模組兼容。然而OSFP的尺寸無法兼容地一些光電接口，就需要使用適配器來實現互操性。而為了實現更大傳輸功率，QSFP-DD光模組依賴於交換機的外部散熱片，但OSFP光模組的散熱片集成在模塊外殼內部，並且具有比QSFP-DD光模組更大的散熱表面積，從而使得散熱部件與散熱片之間的熱接觸達到最佳，散熱性能也得到了提高。

400G QSFP-DD光模組的發展趨勢

400G技術的不斷發展提高了通道傳輸的效率和信道容量，為客戶提供了更卓越的網絡體驗。憑藉其高帶寬傳輸、低延遲響應和低功耗等優點，400G QSFP-DD光模組有望成為新一代無線網絡應用和超大型數據中心傳輸場景的理想選擇。