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40G光模块介绍:QSFP+ VS CFP

2020年03月25日 4149

相较于新兴的25G以太网,40G以太网技术显然更加成熟,市场上也有诸多种类的成熟产品用于40G网络传输。因而,不少数据中心的网络管理员们仍然更倾向于选择40G以太网的网络布局,认为其既安全又可靠。作为40G以太网中的一个重要组成部分,40G光模块引人关注。本文将对两种40G光模块类型——QSFP+和CFP详细介绍。

40G QSFP+光模块百科

什么是QSFP+?

作为QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable)的升级版,QSFP+是一种紧凑型热插拔的光模块,其传输速率可达40Gbps,符合SFF-8436协议和QSFP 多源协议(MSA, Multi-Source Agreement)。QSFP+具有四个独立的速率为10Gbps光信号发送和接收通道,总带宽为40Gbps。在数据中心、高性能计算网络、企业核心层和分布层应用场景中,40G QSFP+光模块可以提供高密度和低功耗的40G以太网连接传输应用。下图是QSFP+的常见尺寸图。

qsfp+光模块.jpg

图1: QSFP+常见尺寸图

QSFP+的接口类型

QSFP+模块可插入到所有带QSFP+接口的设备(及部分QSFP28接口的设备),实现40G网络连接。通常来说,40G QSFP+模块的接口有两种:LC双工接口和MTP/MPO接口(后续介绍简称为MTP),二者在传输距离,光缆类型和是否可实现4x10G传输上有明显差异。更多资料可查看此文章:40G QSFP+MTP光模块和40G QSFP+LC光模块对比。

qsfp+连接方案.jpg

图2:QSFP+接口类型

QSFP+模块的分类

如今市面上40G光模块产品众多,如何区分不同类别,选择适合自己需求的光模块就显得尤为重要。下面本文将一一介绍九款常见的QSFP+光模块。

MTP接口QSFP+光模块

本部分将主要围绕40GBASE-SR4、40GBASE-CSR4、 40GBASE-PLRL4、以及40GBASE-PLR4这四种型号的光模块展开。这四种模块皆为MTP接口模块,并且适用于需接入4个10G以太网接口的情况。

40GBASE-SR4光模块

40GBASE-SR4光模块是40G短距离传输中最为常见的40G光模块类型。40GBASE-SR4光模块常与多模光纤一起使用——搭配OM3光纤跳线时传输距离为100米;搭配OM4光纤跳线时传输距离为150米。该模块的内部分别有4个相互独立的光信号发射和接收通道,每条通道可支持10Gbps的数据传输,实现高带宽的40G传输。

40GBASE-CSR4光模块

40GBASE-CSR4光模块与40GBASE-SR4光模块都是MTP接口,二者有着相同的工作原理。40GBASE-CSR4光模块可搭配12芯MTP(母)光纤跳线实现40G光传输;或搭配8芯 MTP(母)-4*LC双工分支跳线,与4个 10GBASE-SR光模块连接,实现4X10G光传输。作为SR4的升级版,40GBASE-CSR4光模块最高传输距离可达300米(搭配OM3光纤跳线)或400米(搭配OM4光纤跳线)。

40GBASE-PLRL4光模块

一般而言,数据传输有两种基本模式——串行和并行。并行传输是指同一根光纤上的不同通道同时传送多比特数据,40GBASE-PLRL4光模块同SR4模块和CSR4模块都采用并行传输的原理,通常与MTP连接器相连。但不同于前面所介绍的两种光模块,40GBASE-PLRL4光模块支持长距离传输,在单模光纤上传输距离可达1千米或1.4千米。

40GBASE-PLR4光模块

MTP接口的40GBASE-PLR4光模块也采用前文所描述的并行传输原理。同40GBASE-PLRL4光模块一样,它也可利用单模的分支跳线,将模块连接到4个10GBASE-LR光接口,从而实现4X10G传输。与40GBASE-PLRL4光模块相同,40GBASE-PLR4光模块也用于长距离传输,但其传输距离更长,最高可达10千米。

双工LC接口QSFP+模块

本部分将主要围绕40GBASE-BiDi、40GBASE-UNIV、40GBASE-LR4、40GBASE-LR4L、以及40GBASE-ER4这五种型号的光模块展开。这五种模块皆为LC接口模块,其中只有40GBASE-BiDi这一款是通过多模光纤进行短距离传输。

40GBASE-BiDi光模块

与其他模块不同,40GBASE-BiDi光模块的特别之处在于它只有2个独立的20Gbps光信号收发通道,每个收发通道可以同时发射和接收来自一根多模光纤上的不同波长的光信号,通常搭配LC多模光纤跳线使用。值得一提的是,40GBASE-BiDi光模块可以在不改变现有10G多模光纤布线系统的基础上实现40G传输。40GBASE-BiDi光模块可通过OM3光纤跳线传输100米或通过OM4光纤跳线传输150米。

40GBASE-UNIV光模块

"UNIV"表示通用(universal)。40GBASE-UNIV光模块既能和单模光纤一起使用,也能和多模光纤一起使用,且不用改变模块配置或添加其它硬件设备。利用此模块布线时,可一定程度上减少布线的时间和成本。40GBASE-UNIV光模块的内部设有4条通道,每条通道可发射或接收10G信号,通过复用器组合后利用两根光纤进行40G传输。同多模光纤OM3和OM4搭配时,传输距离为150米;同单模光纤搭配时,传输距离为500米至2千米(依不同供应商而定)。点击这里获取更多40GBASE-UNIV光模块介绍。

40GBASE-LR4光模块

上文有提及,40GBASE-SR4光模块广泛用于短距离传输,而40GBASE-LR4光模块则是长距离传输中最常用的模块。40GBASE-LR4光模块采用双工LC接口,可通过单模跳线最远传输10千米。这种光模块有4个相互独立的发射和接收信号通道,发射端的光信号经过复用器将所有波长进行组合传输,传输的信号又会在接收端被解复用器分解成4个传输速率为10Gbps的通道。如下图所示:

40GBASE-LR4光模块工作原理.jpg图3:40GBASE-LR4工作原理

40GBASE-LR4L光模块

40GBase-LR4L光模块和40GBase-LR4光模块的工作原理相同,而且都是通过单模跳线实现40G长距离的数据传输。二者的不同之处在于,40GBase-LR4L光模块最远传输距离仅达2千米。

40GBASE-ER4光模块

最后要介绍的模块40GBASE-ER4和前面两种模块LR4和LR4L的工作原理一样,采用LC双工接口搭配单模跳线使用。而40GBASE-ER4光模块是本文所介绍的九种模块中传输距离最远的,可达40千米。

上述九种模块的细节信息及对比详见下表:


接口类型 光纤跳线类型 波长 最远传输距离 或称
SR4 MTP 多模 850nm 100m@OM3;150m@OM4 iSR4
CSR4 多模 850nm 300m@OM3;400m@OM4 XSR4/ESR4/SR4E/eiSR4
PLRL4 单模 1310nm 1km or 1.4km PIR4/LRL4
PLR4 单模 1310nm 10km
BiDi 双工LC 多模 832nm-918nm 100m@OM3;150m@OM4 SR-BD/SR-BiDi
UNIV 单/多模 1310nm 150m@OM3/OM4 多模;500m to 2km单模 LX4/LM4
LR4L 单模 1310nm 2km IR4
LR4 单模 1310nm 10km
ER4 单模 1310nm 40km

40G CFP光模块百科及与40G QSFP+光模块对比

什么是CFP?

CFP(C form-factor pluggable)是CFP MSA组织制定的一种光模块传输协议,用于高速数字信号传输。该协议最初主要服务于100G以太网,但也可用在40G网络中。40G CFP光模块类型主要有以下三种:40GBASE-SR4 CFP光模块,搭配MTP接口的多模OM4跳线,数据可传输150米;40GBASE-FR CFP光模块,同双工SC接口的单模跳线一起使用,传输距离为2千米;40GBASE-LR4 CFP光模块,传输距离可达10千米。下图是CFP光模块的常见尺寸图。

cfp光模块.jpg

图4: CFP光模块常见尺寸图

40G QSFP+光模块和40G CFP光模块对比

QSFP+光模块和CFP光模块的主要差别体现在以下几个方面:

1. 外观:CFP光模块明显体积更大(定价一般更高);

2. 接口类型:CFP光模块采用MTP或双工SC接口,而QSFP+光模块采用MTP或双工LC接口;

3. 模块类型:CFP光模块种类有限,而QSFP+光模块除了本文所介绍的九种常用模块外,还有其他型号支持不同传输距离,可满足不同用户的需求。

QSFP+光模块集体积小、成本低、灵活性高、适用性广等特点于一体,较CFP光模块而言,更受用户青睐。

小结

研究表明,通信网络领域的光传输带宽亟需从原有的10G向40G甚至是100G升级。40G QSFP+光模块能实现高密度、低成本、低功耗的40G数据传输,具有良好的发展前景。在为您的数据设备挑选最合适的光模块之前,先了解40G光模块类型、主要型号以及应用场景是非常重要的。希望通过本文的介绍,能帮助您更好地了解40G QSFP+和40G CFP的这两种类型的40G光模块。


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《飞速(FS) 40G光模块和DAC/AOC介绍》

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