Η γνώση

Η εκρηκτική ανάπτυξη του υπολογιστικού νέφους, της τεχνητής νοημοσύνης και των αναλυτικών δεδομένων μεγάλων δεδομένων έχει οδηγήσει τη ζήτηση για οπτικούς πομποδέκτες υψηλού-εύρους ζώνης, χαμηλής-χαμηλής-λανθάνουσας ώρας, ενεργειακής απόδοσης-και κόστους-οικονομικών. Στο πλαίσιο της αρχιτεκτονικής δικτύου που εξελίσσεται από 100G σε400Gκαι πέρα, τοQSFP-DDΟ παράγοντας μορφής συσκευασίας έχει γίνει η απάντηση της βιομηχανίας σε αυτές τις προκλήσεις, διπλασιάζοντας τη διαθέσιμη πυκνότητα εισόδου/εξόδου, διατηρώντας παράλληλα συμβατότητα με τα υπάρχονταQSFPυποδομή. Ανάμεσα στις διάφορες παραλλαγές QSFP-DD, η λύση DR4 (Διπλή πυκνότητα 4-λωρίδας) ξεχωρίζει ιδιαίτερα σε εφαρμογές σε μικρές αποστάσεις.

Σημασία του QSFP-DD DR4

Οπτικοί πομποδέκτες QSFP-DD DR4αποτελούν βασική τεχνολογία για τους φορείς εκμετάλλευσης κέντρων δεδομένων για την αναβάθμιση των δικτύων τουςΤαχύτητες 400Gχωρίς την πλήρη αναμόρφωση της υπάρχουσας υποδομής. Αυτές οι μονάδες παρέχουν απόδοση 400 Gbps σε ίνα μονής-λειτουργίας έως 500 μέτρα, εξυπηρετώντας διασυνδέσεις εντός-κέντρων δεδομένων, συνδέσεις-από-κορυφαίο-με διακόπτη πυρήνα και συμπλέγματα υπολογιστών υψηλής-απόδοσης. ΟDR4Η λύση ασχολείται κυρίως με τη μεγιστοποίηση της πυκνότητας θύρας σε περιβάλλοντα με περιορισμένο χώρο-παρέχοντας παράλληλα μια σαφή διαδρομή μετεγκατάστασης από συστήματα παλαιού τύπου.

Οπτική μονάδα QSFP-DD DR4

Αρχιτεκτονική ρυθμού δεδομένων:ΚάθεDR4η μονάδα παραδίδει400Gαπόδοσης με τη χρήση τεσσάρων παράλληλων οπτικών καναλιών, με κάθε κανάλι να λειτουργεί στα 100 Gbps. Αυτό4x100GΗ αρχιτεκτονική χρησιμοποιεί κωδικοποίηση PAM4 για την επίτευξη υψηλών ρυθμών δεδομένων, διατηρώντας παράλληλα την ακεραιότητα του σήματος.

Απόσταση μετάδοσης:Οι μονάδες DR4 υποστηρίζουν μετάδοση μέσω ίνας μονής-λειτουργίας (OS2) έως 500 μέτρα. Αυτή η απόσταση είναι βελτιστοποιημένη για εφαρμογές εντός-κέντρων δεδομένων όπου δεν απαιτούνται εξαιρετικά μεγάλες αποστάσεις, αλλά η αξιόπιστη σύνδεση υψηλής-ταχύτητας είναι απαραίτητη.

Κατανάλωση ρεύματος:Η τυπική κατανάλωση ισχύος είναι κάτω από 12 watt. Η προηγμένη θερμική διαχείριση εξασφαλίζει αξιόπιστη λειτουργία ακόμη και σε εγκαταστάσεις υψηλής-πυκνότητας.

Φυσική διεπαφή:Η μονάδα διαθέτει ηλεκτρική διεπαφή 8 λωρίδων, συμβατή με τοQSFP-DDπροδιαγραφή, στεγασμένο σε συντελεστή μορφής περίπου 18,35 mm × 89,4 mm. Ο σχεδιασμός διπλής-πυκνότητας επιτρέπει 36 θύρες σε διακόπτη 1U, διπλασιάζοντας την πυκνότητα θύρας σε σύγκριση με την παραδοσιακήQSFPενότητες.

Τύπος ινών και σύνδεσμος: DR4συνήθως χρησιμοποιεί παράλληλη ίνα απλής-λειτουργίας (OS2) μεΥποδοχές MPO, παρέχοντας μετάδοση 400 Gbps εντός 500 μέτρων. Αυτό είναι διαφορετικό απόQSFP-100G-DR-Sπροσεγγίζει το στυλ ενός καναλιού-, καθώς η μονάδα DR4 λειτουργεί ως ολοκληρωμένη400G πομποδέκτηςδιάλυμα.

Εύρος θερμοκρασίας:Οι περισσότερες μονάδες DR4 λειτουργούν αξιόπιστα στην περιοχή από 0 μοίρες έως 70 μοίρες.
 

Βασικές Τεχνολογίες και Αρχές

Τεχνολογία διαμόρφωσης PAM4

Το PAM4 (4-Διαμόρφωση πλάτους παλμού επιπέδου) αντιπροσωπεύει μια θεμελιώδη αλλαγή στην τεχνολογία οπτικού σήματος. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή κωδικοποίηση NRZ (Μη-Επιστροφή-στο μηδέν), η οποία χρησιμοποιεί δύο επίπεδα σήματος για την αναπαράσταση δυαδικών δεδομένων, το PAM4 χρησιμοποιεί τέσσερα διαφορετικά επίπεδα πλάτους για την κωδικοποίηση δύο bit ανά σύμβολο.
 

Πώς λειτουργεί το PAM4:Σε ένα σήμα PAM4, κάθε σύμβολο μπορεί να αντιπροσωπεύει μία από τις τέσσερις καταστάσεις: 00, 01, 10 ή 11. Αυτό ουσιαστικά διπλασιάζει τον ρυθμό μετάδοσης δεδομένων χωρίς να αυξάνει τον ρυθμό baud. Για παράδειγμα, ένα σήμα 26,5625 GBaud που χρησιμοποιεί το PAM4 μπορεί να μεταδώσει 53,125 Gbps δεδομένων, ενώ με τη χρήση NRZ θα μεταδώσει μόνο 26,5625 Gbps.

Πλεονεκτήματα για το DR4:Η διαμόρφωση PAM4 επιτρέπει στις μονάδες DR4 να επιτυγχάνουν 100 Gbps ανά κανάλι χωρίς να απαιτούνται ηλεκτρονικά εξαρτήματα υπερβολικά υψηλής-συχνότητας ή εξαιρετικά στενές ανοχές διασποράς.

Θέματα σήματος:Σε σύγκριση με το NRZ, τα σήματα PAM4 έχουν χαμηλότερο περιθώριο θορύβου λόγω της μικρότερης απόστασης μεταξύ των επιπέδων πλάτους. Η προηγμένη διόρθωση σφαλμάτων προς τα εμπρός (FEC), η επεξεργασία ψηφιακού σήματος (DSP) και το αναλογικό κύκλωμα ακριβείας συνεργάζονται για τη διατήρηση αποδεκτών ρυθμών σφάλματος bit ακόμη και κάτω από συνθήκες μειωμένου σήματος-σε-θορύβου.

Τεχνολογία κιβωτίων ταχυτήτων

Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα κρίσιμο εξάρτημα που γεφυρώνει την αναντιστοιχία ταχύτητας μεταξύ της κεντρικής ηλεκτρικής διεπαφής και των ρυθμών οπτικού καναλιού. ΣεQSFP-DD DR4μονάδες, το κιβώτιο ταχυτήτων εκτελεί σύνθετη μετατροπή ρυθμού δεδομένων και κατανομή καναλιών. Ο κεντρικός υπολογιστής παρέχει οκτώ ηλεκτρικά κανάλια 50Gbps (8×50G PAM4) στη διεπαφή της μονάδας. Το κιβώτιο ταχυτήτων μετατρέπει αυτό το 8{13}}ηλεκτρικό σήμα 400G 8 καναλιών σε τέσσερα οπτικά κανάλια 100Gbps (4×100G PAM4) για μετάδοση μέσω οπτικών ινών. Η λειτουργικότητα του σύγχρονου κιβωτίου ταχυτήτων με επίγνωση του πρωτοκόλλου διατηρεί τα όρια των πακέτων, διαχειρίζεται τον έλεγχο ροής και ευθυγραμμίζει σωστά τα δεδομένα σε πολλά κανάλια για να αποτρέψει την καταστροφή των δεδομένων κατά τη μετατροπή.

Βελτιστοποίηση απόδοσης:Ο σχεδιασμός του κιβωτίου ταχυτήτων ενσωματώνει buffering, κυκλώματα διέλευσης τομέα ρολογιού και προσαρμοστική ισοστάθμιση για την ελαχιστοποίηση του λανθάνοντος χρόνου και του jitter. Αυτά τα χαρακτηριστικά ελαχιστοποιούν τα έξοδα που προσθέτει η ηλεκτρική-σε-οπτική μετατροπή στη συνολική διαδρομή μετάδοσης.

Διεπαφή MDC

Η διεπαφή MDC είναι ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο συμβατό με I2C-που παρέχει βασικές δυνατότητες παρακολούθησης και ελέγχου γιαQSFP-DDενότητες. Μέσω της διεπαφής MDC, οι χειριστές δικτύου μπορούν να έχουν πρόσβαση σε πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τη θερμοκρασία της μονάδας, την τάση τροφοδοσίας, τη μετάδοση οπτικής ισχύος, τη λήψη οπτικής ισχύος και το ρεύμα πόλωσης λέιζερ. Η διεπαφή MDC επιτρέπει στον κεντρικό υπολογιστή να διαμορφώσει τις παραμέτρους της μονάδας, υποστηρίζοντας διάφορα σενάρια ανάπτυξης και στρατηγικές βελτιστοποίησης.

Οι μονάδες QSFP-DD εφαρμόζουν έναν τυποποιημένο χάρτη μνήμης που ορίζεται από τις προδιαγραφές του κλάδου, διασφαλίζοντας τη συνέπεια της διεπαφής διαχείρισης μεταξύ των προμηθευτών, απλοποιώντας τη διαχείριση δικτύου και μειώνοντας την πολυπλοκότητα της ενοποίησης. Αυτές οι τρεις βασικές τεχνολογίες συνεργάζονται για την επίτευξη αξιόπιστης μετάδοσης 400G.QSFP-DD DR4Οι οπτικές μονάδες πρέπει να συμμορφώνονται με το πρότυπο QSFP-DD MSA, το πρότυπο IEEE 802.3bs και το πρότυπο OIF CEI-56G-PAM4.

Σύγκριση με FR4/LR4

ΟQSFP-DD 400GΗ σειρά περιλαμβάνει πολλαπλούς τύπους διεπαφής, ο καθένας βελτιστοποιημένος για διαφορετικές απαιτήσεις μετάδοσης. Οι τρεις κύριες λύσεις είναι οι DR4, FR4 και LR4.

Σύγκριση των τριών διεπαφών 400G:

Αρχιτεκτονική Οπτικής Μετάδοσης:

Επιλογή σεναρίου εφαρμογής:

Σημείωση: Το πρότυπο DR4 ορίζεται για εφαρμογές οπτικών ινών μονής-λειτουργίας. Για χρήση πολυτροπικών ινών, ανατρέξτε σε άλλα πρότυπα διεπαφής, όπως π.χ400G SR8.

Όσον αφορά τους τύπους συνδετήρων,DR4χρησιμοποιεί έναMPO-12παράλληλος σύνδεσμος (8-πύρηνη κορδέλα ινών), ενώFR4καιLR4χρήση διπλής όψηςΥποδοχές LC(2-πυρήνα μονής λειτουργίας). Μόχλευση αναπτύξεωνΚαλώδια DAC Ciscoθα πρέπει να επαληθεύει τη συμβατότητα με τη συγκεκριμένη πλατφόρμα μεταγωγέα και τον προμηθευτή της μονάδας πριν από την εγκατάσταση.

Πλεονεκτήματα του DR4

Στο φυσικό επίπεδο,QSFP-DD DR4Οι οπτικές μονάδες μπορούν να αναπτύξουν 36400Gθύρες εντός 1 U του χώρου rack - διπλασιάζουν την πυκνότητα θύρας του παραδοσιακού QSFP - που μεταφράζεται απευθείας σε εξοικονόμηση κόστους για κέντρα δεδομένων με στενούς περιορισμούς χώρου στο rack. Όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση, οι μονάδες DR4 διατηρούν την κατανάλωση ενέργειας κάτω από 12 W, χρησιμοποιώντας τεχνολογία λέιζερ DFB ή EML για την επίτευξη υψηλής απόδοσης-μεμονωμένης- μετάδοσης. Η σωρευτική εξοικονόμηση ενέργειας είναι σημαντική σε κλίμακα, ενώ παράλληλα μειώνει τα φορτία του συστήματος ψύξης. Οικονομικά, το DR4 χρησιμοποιεί ίνα μονής{10}}λειτουργίας (OS2) για να παρέχει αξιόπιστη απόσταση μετάδοσης 500 μέτρων, με κόστος μονάδας30–50% χαμηλότερο από το FR4/LR4. Επιπλέον, το DR4 συμμορφώνεται πλήρως μεQSFP-DDΠρότυπα MSA και IEEE 802.3bs, που διασφαλίζουν τη διαλειτουργικότητα πολλών-προμηθευτών. Συγχρόνως,QSFP-DDοι θύρες είναι συμβατές μεQSFP/QSFP28ενότητες, υποστηρίζοντας μια σταδιακή στρατηγική αναβάθμισης δικτύου που προστατεύει αποτελεσματικά τις υπάρχουσες επενδύσεις.