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400G光模块类型有哪些?

2020年03月31日 5248

随着全球5G商业化以及云厂商对数据中心的大力支持,全球流量持续高涨,思科、Arista等厂商纷纷相继推出400G交换机,而400G光模块作为光网络互联必不可少的设备,也将随之进入黄金期,未来三年400G光模块将迎来爆发式增长。那么您是否真的了解400G光模块?本文将着重为您介绍400G光模块类型。

基于不同应用的400G光模块类型

根据光模块应用的不同,400G光模块可分为客户侧光模块和线路侧光模块。

用于客户侧的400G光模块

通常情况下,客户侧光模块用于城域网和骨干网之间的链路连接。相对于线路侧光模块而言,客户侧的传输距离较短,一般在50米到10千米之内,通过光纤即可实现传输,无需搭配DWDM设备。早前,IEEE、MSA工作组已对不同的400G接口颁布了相关标准协议,其中IEEE802.3bs标准中定义了400G客户侧接口技术将采用PAM4调制技术。

用于线路侧的400G光模块

与客户侧光模块不同的是,线路侧光模块一般与DWDM搭配使用,传输距离可到80千米甚至更远。早前,OIF针对长途、城域和数据中心互联打造了灵活的400G相干DWDM传输协议框架,预计该框架将用于400G线路侧传输。相对于PAM4技术而言,采用相干技术的400G线路侧光模块的信号处理能力要强很多,而且无需很多的DSP和功率。

基于不同协议标准的400G光模块类型

400G光模块协议标准是由各组织(如IEEE、MSA等)为了规范不同类型的400G光模块而推出的,目前400G光模块协议标准包含以下内容:

协议标准 光口 传输距离 光纤类型 光口技术
IEEE 802.3bs 400GBASE-SR16 100米 多模 16*25G NRZ 850nm
IEEE 802.3bs 400GBASE-DR4 500米 单模 4*100G PAM4 1300nm
IEEE 802.3bs 400GBASE-FR8 2千米 单模 4*100G PAM4 1300nm
IEEE 802.3bs 400GBASE-LR8 10千米 单模 8×50G PAM4 WDM
IEEE P802.3cm 400G SR8 100米 多模 8*50G PAM 850nm
IEEE P802.3cm 400G SR4.2 100米 多模 8*50G PAM4 BiDi 850/910nm
IEEE P802.3cn/ct 400G ER8 40千米 单模 8*50G PAM4 WDM
IEEE P802.3cn/ct 400G ZR 40千米 单模 相干波分复用
100G lambda多源协议(MSA) 400G FR4 2千米 单模 4*100G PAM4 CWDM
100G lambda多源协议(MSA) 400G LR4 10千米 单模 4*100G PAM4 CWDM
CWDM8多源协议(MSA) 400G-CWDM8-2 2米~2千米 单模 8*50G CWDM
CWDM8多源协议(MSA) 400G-CWDM8-10 2米~10千米 单模 8*50G CWDM

注:由于400GBASE-SR16实际使用时需要大量的光纤芯数(每条双工链路需要32芯),因此预计该标准不会被正式采用,目前市面上,也没有供应商正式发布400GBASE-SR16光模块。

基于不同封装的400G光模块类型

400G光模块主要的封装类型有QSFP-DD、OSFP、CFP8、COBO和CDFP等。其中,已有部分封装类型的400G光模块已投入市场。


  • CFP8是第一代400G光模块封装类型,由CFP MSA提出,相当于是对CFP2/CFP4的扩展,通道数增加到8,其尺寸与CFP2相同,比CFP4略大。

  • COBO将前面板搬到了设备内部靠近电芯片(也就是说将所有光学组件放置在PCB上),降低了功耗和前面板的安装密度。但,400G COBO光模块不支持热插拔,一旦出现故障,就需要更换整板,后期维护不便。

  • OSFP代表着八进制SFP,这就意味着该封装直接采用56G的电信号(由25GDML激光器在PAM4调制下形成),与QSFP-DD相同。但因OSFP光模块需要更大面积的PCB,所以其尺寸比QSFP光模块略大,且与现有的光电接口不兼容,但它可以通过模块转换器来实现兼容。目前,市面上已有部分供应商开始出售400G OSFP光模块。

  • QSFP-DD封装具备小型、可插拔且向后兼容等特点。现在400G QSFP-DD光模块成为市面上最受欢迎的400G光模块之一,业界不少厂家都纷纷开始提供400G QSFP-DD光模块,如飞速(FS) 400G QSFP-DD SR8光模块。


400G光模块.jpg

在上述封装类型中,OSFP、QSFP-DD和CFP8三种封装备受400G光模块市场瞩目。这三种封装类型的具体区别如下表:


OSFP QSFP-DD CFP8
应用场景 数据中心、电信 数据中心 电信
尺寸 22.58*107.8*13mm 18.35*89.4*8.5mm 40*102*9.5mm
最大功耗 15W 12W 24W
是否可向后兼容 可通过转换光模块实现 支持 不支持
电信号(Gbps) 8×50G 8×50G 8×50G
交换机端口密度(1RU) 36 36 16
光纤类型 单模和多模 单模和多模 单模和多模
是否支持热插拔
热管理 直接 间接 间接
是否支持800G

由上表可知,CFP8封装与OSFP、QSFP-DD封装最大的区别在于其密度明显较低;OSFP封装与CFP8、QSFP-DD封装最大的区别在于能满足800G以太网;QSFP-DD封装与CFP8、OSFP封装最大的区别是密度高、尺寸小且能向后兼容(支持QSFP28),网络升级到400G更加便捷。因此,QSFP-DD封装有望成为400G以太网中最受欢迎的封装类型。

总结

经本文介绍,相信您对400G光模块有了更充分的认识。随着用户对大带宽的需求,400G时代指日可待,未来400G光模块席卷光模块市场将会是迟早的事。无论您选择哪种封装类型的400G光模块,都需要考虑您现有的网络设施,选择与其兼容的400G光模块,确保可操作性。虽说现在400G QSFP-DD光模块苗头更旺,但最终哪种400G 光模块将更胜一筹?我们不得而知,让我们拭目以待吧。

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