Hvad er en 400G optisk transceiver? Guide til typer, applikationer og engrossalg

Datacenterarkitekter og netværksingeniører, der skalerer deres infrastruktur ud over 100G, møder i stigende grad den optiske 400G-transceiver som det næste trin i højdensitets- og højbåndsforbindelsesdesign. Alligevel 400G optiske transceivere kommer i flere formfaktorer, bruger forskellige optiske teknologier og varierer betydeligt i rækkevidde, fiberkrav og strømforbrug - hvilket gør valgbeslutningen mere kompleks end ved lavere hastigheder.

Denne vejledning dækker de vigtigste 400G-transceivertyper, hvordan de adskiller sig teknisk, hvilke applikationer de tjener, og hvad du skal kigge efter, når du køber fra en tredjepartsproducent.

Hvad er en 400G optisk transceiver?

A 400G optisk transceiver er et pluggbart optisk modul, der transmitterer og modtager data med en samlet hastighed på 400 Gigabit pr. sekund. Den tilsluttes en kompatibel port på en switch, router eller server, konverterer elektriske signaler fra værtsenheden til optiske signaler til transmission via fiberoptisk kabel og konverterer modtagne optiske signaler tilbage til elektriske signaler.

400G-transceivere opnår deres høje datahastighed gennem en af ​​to tilgange: multiplicering af antallet af optiske baner (parallel optik) eller brug af avancerede modulationsformater - primært PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) - for at øge datahastigheden pr. bane ud over, hvad NRZ (Non-Return-to-Zero) kan levere på den samme fysiske infrastruktur.

De dominerende formfaktorer for 400G-transceivere er QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) og OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) , som begge understøtter 8 elektriske baner med 50G pr. bane for at opnå den samlede hastighed på 400G.

Hovedtyper af 400G optiske transceivere

400G-transceiver-økosystemet inkluderer i øjeblikket adskillige forskellige optiske grænsefladestandarder, hver optimeret til en forskellig kombination af rækkevidde, fibertype og pris.

400G SR8 — Short Reach, Multimode Fiber

Den 400G SR8 transceiver bruger 8 parallelle optiske baner over multimode fiber (OM4 eller OM5), transmitterer 50G pr. bane ved hjælp af PAM4-modulation. Maksimal rækkevidde er 100 meter på OM4 og 150 meter på OM5 fiber. SR8 kræver et MPO-16-stik og 16 fiberstrenge (8 sender, 8 modtager), hvilket gør den velegnet til installationer, hvor et MPO-fiberanlæg allerede er på plads. Det er den billigste 400G optiske løsning til kort rækkevidde-forbindelser inden for datacenter.

400G DR4 — Single-Mode, 500 meter rækkevidde

Den 400G DR4 transceiver bruger 4 parallelle single-mode fiberbaner med PAM4-modulation ved 100G pr. bane. Maksimal rækkevidde er 500 meter over OS2 single-mode fiber med et MPO-12 stik. DR4 er standard 400G-løsningen til forbindelser mellem datacenterbygninger på samme campus og til forbindelser mellem rækker eller pods inden for et stort datacentergulv, hvor multimode fiberrækkevidde er utilstrækkelig.

400G FR4 — Single-Mode, 2 km rækkevidde

Den 400G FR4 transceiver bruger 4 CWDM-bølgelængder multiplekset på et enkelt par single-mode fibertråde (én LC dupleksforbindelse), hvor hver bølgelængde bærer 100G PAM4. Maksimal rækkevidde er 2 kilometer, hvilket gør den velegnet til datacenterinterconnect-applikationer (DCI), metro-campusforbindelser og forbindelser til colocation-faciliteter. Den enkelte LC duplex-grænseflade er en væsentlig fordel i miljøer, hvor fiberantal er en begrænsning.

400G LR4 — Single-Mode, 10 km rækkevidde

Den 400G LR4 transceiver udvider FR4-tilgangen til 10 kilometer ved hjælp af 4 LAN-WDM-bølgelængder på et enkelt LC dupleks fiberpar. Den er designet til DCI- og metroforbindelsesapplikationer med længere rækkevidde, hvor 2 km er utilstrækkelig. LR4 transceivere bruger mere strøm end varianter med kortere rækkevidde på grund af den højere optiske udgangseffekt, der kræves til 10 km transmission.

400G QSFP-DD vs OSFP Formfaktorer

Både QSFP-DD- og OSFP-formfaktorer understøtter 400G-transceivere, men de adskiller sig i størrelse, strømomslutning og termisk styringsevne.

• QSFP-DD: Bagudkompatibel med QSFP28-porte på nogle platforme. Mindre formfaktor med en maksimal effekttab på cirka 14W pr. port. Den mest udbredte 400G-formfaktor til switch line-kort.
• OSFP: Større formfaktor med en maksimal effekttab på cirka 21W pr. port. Foretrukket til 400G-transceivere med højere optiske strømkrav (LR4 og varianter med længere rækkevidde) og til næste generations 800G-moduludvikling.

400G Transceiver-applikationer

At forstå, hvor hver 400G-transceivertype er implementeret, hjælper indkøbsteams med at specificere det korrekte modul for hver forbindelsestype i netværket.

Hyperscale datacenterstof

Hyperscale datacentre fra store cloud-udbydere er den primære drivkraft for 400G-transceiver-adoption. Ryg-til-blad-forbindelser i moderne hyperskala-stoffer bruger 400G QSFP-DD SR8- eller DR4-transceivere for den højeste porttæthed til den laveste pris pr. bit. Skiftet fra 100G til 400G pr. port reducerer antallet af fysiske porte og kabler, der kræves til en given stofbåndbredde, med en faktor på fire, hvilket reducerer kapital- og driftsomkostninger i stor skala.

Enterprise Core og aggregation

Virksomhedsnetværk med kernekrav til høj båndbredde er ved at blive implementeret 400G optisk transceivers i kerne-switches og aggregeringsroutere til at håndtere den kombinerede trafik fra flere 100G-adgangslagsforbindelser. FR4-transceivere er fælles for forbindelser mellem datacentre og colocation-faciliteter inden for metroafstand.

Telekommunikation og tjenesteudbydernetværk

Teleoperatører bruger 400G LR4 og 400G-transceivere med længere rækkevidde til metro- og regionale netværksforbindelser, og erstatter flere bølgelængder med lavere hastighed med enkelte 400G-forbindelser for at øge kapaciteten og reducere driftskompleksiteten.

AI og GPU Cluster Interconnect

Storstilet AI-træningsinfrastruktur kræver ekstrem høj båndbredde, lav latens-forbindelse mellem GPU-servere. 400G QSFP-DD AOC og DAC kabler er udbredt til GPU-serverforbindelser i rack og tilstødende rack i AI-træningsklynger, hvor båndbreddetæthed og kabelvægt begge er kritiske begrænsninger.

Sådan evalueres en 400G optisk transceiver-producent

Indkøb 400G optisk transceivers fra en tredjepartsproducent kræver opmærksomhed på flere faktorer, der bestemmer, om produktet vil fungere pålideligt i produktionsnetværk.

PAM4 DSP teknologi

400G-transceivere, der bruger PAM4-modulation, kræver sofistikerede Digital Signal Processing (DSP)-chips til at kode og afkode PAM4-signalet. Kvaliteten og ydeevnen af ​​DSP påvirker direkte transceiverens fejlrate, strømforbrug og driftstemperaturområde. Etablerede tredjepartsproducenter bruger gennemprøvede DSP-løsninger fra førende chipsetleverandører og kan levere øjendiagrammer og BER-testdata for hvert produktionsparti.

Platformkompatibilitet og EEPROM-kodning

Bekræft, at producenten understøtter EEPROM-kodning til din målswitchplatform — Cisco, Arista, Juniper, Huawei, H3C eller andre leverandører. En producent med et omfattende kodningsbibliotek og en proces til hurtige kodningsopdateringer er afgørende for implementeringer på tværs af flere platformsgenerationer.

Denrmal Performance

400G transceivere forbruger 5W til 14W pr. modul, betydeligt mere end lavere hastighedsmoduler. Termisk styring – både i transceivermodulet og i værtskontaktens luftstrømsdesign – er afgørende for vedvarende, pålidelig drift. Anmod om specifikationer for driftstemperaturområdet og bekræft, at transceiverens termiske design er kompatibelt med værtskontaktens luftstrømsretning og porttæthed.

Produktionstest og kvalitetssikring

Højhastigheds optiske transceivere kræver omfattende produktionstest, herunder optisk effektmåling, bølgelængdeverifikation, test af ekstinktionsforhold, øjendiagramanalyse og BER-test ved ekstreme driftstemperaturer. Producenter med automatiseret testudstyr (ATE) platforme kan udføre 100 % test af hver enhed og levere pr-enhed testdata på anmodning.

Ofte stillede spørgsmål (FAQ)

Q: Hvad er forskellen mellem 400G QSFP-DD og 400G OSFP?

A: Begge dele QSFP-DD og OSFP er formfaktorstandarder for 400G optiske transceivere, der bruger 8 elektriske baner ved 50G pr. bane. QSFP-DD ligner fysisk i bredden den eksisterende QSFP28-formfaktor, hvilket tillader højere porttæthed på switchens frontpaneler og bagudkompatibilitet med QSFP28-porte på nogle platforme. OSFP er lidt større med en højere effekttab på cirka 21W, hvilket gør den bedre egnet til 400G-varianter med højere effekt og fremtidige 800G-moduler. De fleste hyperskaleringsimplementeringer bruger QSFP-DD for dens højere porttæthed, mens OSFP foretrækkes til applikationer med længere rækkevidde og større effekt.

Sp.: Kan 400G-transceivere bruges i eksisterende 100G QSFP28-porte?

A: Nej. 400G QSFP-DD transceivere er ikke fysisk eller elektrisk kompatible med 100G QSFP28-porte på trods af den visuelle lighed. QSFP-DD har en dobbelt-densitet elektrisk grænseflade med 8 baner versus de 4 baner i QSFP28, og kræver en værtsport, der understøtter QSFP-DD standarden. Nogle switch-platforme tilbyder breakout-muligheder, hvor én 400G QSFP-DD-port kan opdeles i fire 100G-forbindelser ved hjælp af et breakout-kabel.

Q: Hvilken fibertype kræves til 400G SR8 transceivere?

A: 400G SR8 transceivere kræver OM4 eller OM5 multimode fiber med MPO-16 stik. OM4 fiber understøtter 100 meters rækkevidde, og OM5 fiber understøtter 150 meter. MPO-16-stikket giver 16 fibertråde i en enkelt forbindelsesdel - 8 til transmission og 8 til modtagelse. Hvis dit eksisterende fiberanlæg bruger MPO-12-stik, kræves der en fan-out- eller konverteringsløsning til interface med SR8-transceivere.

Q: Hvad er strømforbruget for en typisk 400G QSFP-DD transceiver?

A: Strømforbrug for 400G QSFP-DD transceivere varierer efter optisk grænsefladetype. SR8-moduler forbruger typisk 8W til 10W. DR4-moduler forbruger 10W til 12W. FR4-moduler forbruger 12W til 14W. LR4-moduler kan forbruge op til 14W. Disse tal repræsenterer den strøm, der trækkes fra værtsporten og spredes som varme i modulet - en væsentlig overvejelse for switch-termisk design i 400G-udrulninger med høj tæthed.

Q: Hvad er leveringstiden for bulk 400G transceiver-ordrer fra en kinesisk producent?

A: Standardgennemløbstider for bulk 400G optisk transceiver ordrer fra etablerede kinesiske producenter er typisk 15 til 30 arbejdsdage efter ordrebekræftelse for standardspecifikationer i produktionen. Brugerdefineret EEPROM-kodning til specifik platformskompatibilitet tilføjer 3 til 5 arbejdsdage til indledende kodningsopsætning. Fremskyndet produktion er tilgængelig for hasteordrer med tilstrækkelig forudgående varsel.

OEM- og ODM-tjenester er tilgængelige. Kontakt os via fiberay.com for at anmode om tekniske specifikationer, bekræftelse af platformkompatibilitet og engrospriser.

Relaterede produkter: 400G optisk transceiver | 100G QSFP28 optisk transceiver | 200G optisk transceiver | 800G optisk transceiver | AOC optisk transceiver