Data center 200G: La scelta tra QSFP56 e QSFP-DD come standard dominante

Con i rapidi sviluppi della comunicazione ottica e di Internet vi è stato un corrispondente aumento nella domanda di rete, determinando una significativa crescita nel traffico di rete backbone telecom ad un tasso dal 50% al 80%. Al fine di rispondere alle esigenze degli utenti, la velocità di trasmissione della comunicazione ottica ha visto uno sviluppo senza sosta, passando da 10G, 25G e 40G agli attuali 100G, 200G, 400G e andando anche oltre. Mentre i transceiver ottici 100G sono diventati la scelta principale sul mercato, le richieste per larghezza di banda e densità di porta continuano a crescere, spingendo in tal modo per lo sviluppo tecnologico verso il 200G, 400G e sistemi a maggiore velocità.

Quali sono i tipi di pacchetto dei moduli ottici 200G?

Al momento, il mercato offre due forme principali di transceiver ottici 200G: QSFP56 200G e QSFP-DD 200G. QSFP56, introdotto nel 2017, rappresenta un notevole progresso progettuale rispetto ai precedenti transceiver QSFP. QSFP-DD era invece ancora in fase di sviluppo in quel periodo. Questi transceiver sono stati realizzati specificamente per l'elaborazione ad alte prestazioni e i data center e offrono la retrocompatibilità con le versioni QSFP precedenti, tra cui QSFP28.

Progettato per applicazioni Ethernet 200G, QSFP56 è dotato di quattro canali per la trasmissione e la ricezione, con ciascun canale in grado di funzionare a 53,125 Gbps, per una velocità di trasferimento dati totale di 212,5 Gbps. Questo transceiver opera su lunghezze d'onda di 850 nm, 1310 nm, CWDM o LWDM. Per la connettività ottica, QSFP56 utilizza un'interfaccia MPO, mentre dal punto di vista elettrico si collega tramite un connettore a 38 pin. A differenza dei suoi predecessori QSFP, QSFP56 impiega la tecnica di modulazione digitale PAM4 per migliorare le capacità di trasmissione dei dati.

Il transceiver ottico QSFP-DD (Quad Small Form Factor, Pluggable Dual Density) è conforme agli standard IEEE802.3bs e QSFP-DD MSA. L'architettura a doppia densità aumenta essenzialmente il numero di canali delle interfacce elettriche. QSFP-DD 200G ha un'interfaccia elettrica a otto canali per un totale di 212,5 Gb/s di velocità di trasmissione totale. L'interfaccia ottica è MPO o LC duplex. QSFP-DD è compatibile con la maggior parte delle specifiche di forma QSFP, tra cui QSFP56. Le interfacce elettriche QSFP-DD dispongono di otto corsie fino a 25 Gbps ciascuna, utilizzando lo schema di modulazione NRZ.

Confronto tra QSFP56 200G e QSFP-DD 200G

NRZ e PAM4 sono due tipi diversi di tecnologia di modulazione digitale. NRZ (Non-Return-to-Zero) è un metodo di modulazione con due livelli di tensione che rappresentano lo 0 e l'1 logico (noto anche come PAM2). Al contrario, PAM4, o Pulse Amplitude Modulation, utilizza quattro livelli di tensione per rappresentare quattro combinazioni di due bit: 11, 10, 01 e 00. Ciò consente di trasmettere il segnale PAM4 a una velocità doppia rispetto a un segnale NRZ convenzionale.

Il vantaggio principale di PAM4 rispetto a NRZ è la velocità di trasmissione relativamente maggiore. La modulazione NRZ 200G presenta anche i vantaggi di un consumo energetico inferiore, di una latenza più bassa e di una facilità di implementazione, nonostante la mancanza di velocità. NRZ 200G consente soluzioni di interconnessione a basso costo all'interno dei data center.

Pro e contro di QSFP56 e QSFP-DD 200G

• QSFP56 è stato progettato per supportare applicazioni 200G e non è in grado di supportare aggiornamenti di rete 400G e oltre.

• QSFP-DD operante nelle versioni 200G e 400G e consente aggiornamenti incrementali della rete.

• QSFP56 utilizza la modulazione PAM4. QSFP-DD opera tipicamente a 200G su NRZ.

• I transceiver QSFP56 devono utilizzare solo 4 canali per la trasmissione 200G, rispetto agli 8 canali di QSFP-DD, con conseguente risparmio sui costi della fibra e riduzione della perdita di collegamento.

• QSFP-DD offre minori costi di manutenzione, basso consumo energetico, bassa latenza, basso BER (Pre-FEC=E-8, post FEC=E-12) e facilità di implementazione.

• QSFP-DD offre una maggiore flessibilità agli ingegneri di rete e di sistema per l'aggiornamento delle loro reti, dove QSFP-DD ad alta velocità può essere suddiviso in fattori di forma legacy a velocità inferiore.

• QSFP-DD è retrocompatibile con le precedenti versioni di transceiver QSFP, incluso QSFP56.

• Retrocompatibilità QSFP56 con le iterazioni QSFP-28, ma non QSFP-DD.

• QSFP-DD è più costoso del QSFP56 in termini di prezzo.

Non tutti gli switch e i router sono configurati per supportare QSFP-DD, rendendo molto costoso l'aumento della velocità di collegamento. Se si considera il costo di installazione iniziale, la scelta migliore potrebbe essere QSFP56. Se il costo non è un problema, QSFP-DD può essere facilmente aggiornato per un'espansione successiva.

I transceiver QSFP-DD possono costare dal 15% al 30% in più rispetto ai transceiver QSFP56. Tuttavia, il QSFP-DD da 200G compensa questo costo iniziale con minori costi di manutenzione: consuma meno energia ed elettricità. Inoltre, raggiunge una latenza inferiore.

Transceiver ottici/AOC/DAC 200G FS

FS offre una gamma completa di prodotti Ethernet di nuova generazione InfiniBand 200G eprodotti Ethernet 200G, tra cui QSFP56 SR4 200G, QSFP56 FR4 200G, QSFP56 LR4 200G, 200G QSFP-DD 2SR4, QSFP56 AOC 200G, AOC QSFP-DD 200G, DAC QSFP56 200G e AOC QSFP-DD 200G, con DAC e AOC che supportano applicazioni "break-out".

Il transceiver ottico SR4 QSFP56 200G è progettato per Ethernet 200GBASE utilizzando la fibra multimodale OM4 con una lunghezza d'onda di 850nm fino a 100 metri. È adatto per i data center, le reti di calcolo ad alte prestazioni e le applicazioni di livello core e di distribuzione delle imprese.

Il transceiver ottico FR4 QSFP56 200G è progettato per un throughput Ethernet 200GBASE fino a 2 km su fibra monomodale utilizzando una lunghezza d'onda compresa tra 1295nm e 1309nm. È adatto per reti Ethernet 200G, Data Center e Cloud.

Il transceiver ottico LR4 QSFP5 6200G è progettato per un throughput Ethernet 200GBASE fino a 10 km su fibra monomodale. È adatto per Ethernet 200G, Data Center e backhaul 5G.

Il transceiver ottico 2SR4 QSFP-DD 200G supporta collegamenti lunghi fino a 100 m su fibra multimodale. È adatto per Ethernet 2×100GBASE-SR4, data center e connessioni di switch e router.

AOC e DAC 200G sono comunemente utilizzati per la connettività tra switch di accesso e server. Negli scenari in cui le interconnessioni a livello di base tra gli switch di accesso e i server, i DAC e gli AOC branch servono a soddisfare esigenze diverse rispetto ai DAC e agli AOC a connessione diretta standard. FS offre una gamma di prodotti DAC e AOC da 200G a 4x50G, da 200G a 8x25G e da 200G a 2X100G, offrendo ai data center una soluzione più flessibile e adattabile.