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QSFP-DD封装有何优势?800G光模块是否会沿用QSFP-DD封装?

2020年10月16日 3676

QSFP-DD作为400G光学器件最小尺寸的封装,可提供较高的端口密度,且可向后兼容QSFP+/QSFP28封装,备受供应商热捧。如今,不少供应商纷纷都推出了400G QSFP-DD产品,如400G QSFP-DD光模块400G QSFP-DD DAC/AOC等。那么您对QSFP-DD封装了解多少?本文将带您重新认识QSFP-DD封装,了解它与QSFP+/QSFP28/QSFP56以及OSFP/CFP8/COBO封装的区别。

QSFP-DD封装概述

QSFP-DD(也称QSFP56-DD)即双密度四通道小型可插拔封装,是一种新型高速可插拔模块的封装,符合IEEE802.3bs和QSFP-DD MSA标准。该封装的电气接口拥有8通道,通过NRZ调制技术每通道的数据速率可达25Gb/s,实现200G的网络传输;通过PAM4调制技术每通道的数据速率可高达50Gb/s,实现400G的网络传输,适用于高性能计算数据中心、云网络。更多有关PAM4调制技术信息可访问《400G以太网中的PAM4是什么?与NRZ有什么区别?》。

QSFP-DD优势表现在以下方面:

  • 具备向后兼容性,可兼容QSFP+/QSFP28/QSFP56等QSFP封装;

  • 采用2×1堆叠式集成笼和连接器,可支持单高和双高笼式连接器系统;

  • 采用SMT连接器和1xN保持架,笼式设计和光模块外壳优化可实现每个模块至少12瓦的热容。而更高的热容能够降低光模块对散热功能要求,从而减少了一些不必要的成本。

  • 在设计QSFP-DD时MSA工作小组充分考虑到用户使用的灵活性,采用了ASIC设计,支持多种接口速率,可向后兼容(兼容QSFP+/QSFP28),从而降低端口成本和设备部署成本。

QSFP-DD 400G光模块

总而言之,QSFP-DD是一种高速、小型、可插拔且低功耗的封装,它将会成为400G的主流封装之一。那么QSFP-DD与以往的QSFP+/QSFP28/QSFP56有何区别?又与OSFP/CFP8/COBO等其他400G封装有何区别呢?

QSFP-DD与QSFP+/QSFP28/QSFP56的区别

虽然QSFP-DD与QSFP+/QSFP28/QSFP56同属于QSFP封装,尺寸相同,但他们之间仍然存在着一些差异性,那么他们到底有何区别呢?

结构

在结构上,QSFP-DD与QSFP+/QSFP28/QSFP56在主板机械接口的深度、电气接口的通道数以及集成电路数上存在着些许差异。具体如下:

  • 主板机械接口深度——MSA小组人员在设计QSFP-DD时,为了让QSFP-DD与QSFP+/QSFP28/QSFP56拥有相同的端口密度,且能够容纳额外的一排触点,主板上的机械接口比QSFP+/QSFP28/QSFP56的稍微深一点。

  • 电气接口的通道数——由上可知,QSFP-DD封装配备8通道电气接口,相对于4通道电气接口的QSFP+/QSFP28/QSFP56封装而言,电气接口的通道数翻倍,这也归功于QSFP-DD封装有一排额外的触点。

  • 集成电路数——虽然QSFP-DD与QSFP+/QSFP28/QSFP56的尺寸相同,但由于QSFP-DD拥有8通道电气接口,因此相对于4通道电气接口的QSFP+/QSFP28/QSFP56而言,其集成电路数(即ASIC)及密度提升一倍。

带宽&应用

由上可知,QSFP-DD的最大带宽可达400Gbps,而QSFP+/QSFP28/QSFP56最大带宽分别只能达到40Gbps/100Gbps/200Gbps,QSFP-DD远远高于QSFP+/QSFP28/QSFP56。也正因如此,QSFP-DD一般作为400G光模块和400G高速线缆(即DAC和AOC)的封装,用于400G数据中心互连,解决数据中心之间的海量数据高速迁移问题;而QSFP+/QSFP28/QSFP56则分别用于40G/100G/200G光模块和高速线缆的封装,用于40G/100G/200G网络互连。

兼容性

QSFP-DD具备向后兼容性,支持现有QSFP+/QSFP28/QSFP56封装的模块或连接器插入到QSFP-DD的端口上;但QSFP+/QSFP28/QSFP56端口上却不能支持使用QSFP-DD封装的模块或连接器。

封装类型 QSFP-DD QSFP56 QSFP28 QSFP+
年份 2016 2018 2016 2010
电气通道数 8 4 4 4
单通道速率 25Gbps/50Gbps 50Gbps 25Gbps 10Gbps
调制技术 NRZ/PAM4 PAM4 NRZ NRZ
兼容性 QSFP+/QSFP28/QSFP56 QSFP+/QSFP28 QSFP+ -

简而言之,QSFP-DD封装在延续以往封装优势的基础上进行了技术升级,提高了带宽,更能满足了大带宽网络应用。与此同时,向后兼容性,可有效减少了设备的更换,节省网络升级成本。

QSFP-DD与OSFP/CFP8/COBO的区别

虽然QSFP-DD(QSFP56-DD)与OSFP/CFP8/COBO都是400G封装,但这四种400G封装存在着一定优劣势,如下:

  • QSFP-DD——由上可知,该封装可与现有的QSFP+/QSFP28兼容,尺寸小,维护便捷。

  • OSFP——该封装也是采用8通道电气接口,每通道的数据速率为50Gbps,自带散热器,可很大程度上提高散热性能;但新的接口标准,与现有的光电接口不兼容,比QSFP-DD的尺寸略大,需要更大面积的印刷电路板(PCB),功耗高。

  • CFP8——相当于是对CFP4的高速演进版,其电气接口的通道可为8通道也可为16通道(16通道居多),可快速投入市场,适用于电信回传;但成本较高,尺寸和功耗大。

  • COBO——与上述封装不同的是,它将光模块放置在PCB板中,不受限前面板的接口密度,且可利用主板散热,散热好,尺寸小;但不支持热插拔,后期维护较难。

性能优势 CFP8 OSFP QSFP-DD COBO
体积 1 2 3 4
功耗 3 2 1 4
成本 1 3 4 2
成熟度 4 3 2 1
兼容性 3 2 4 1
运维难度 2 3 4 1
综合得分 14 15 18 13

也正因如此,QSFP-DD和OSFP成为了大多数供应商的首选封装技术。只不过,QSFP-DD更适用于数据中心的应用,而OSFP封装更适用于电信应用。更多相关封装的400G光模块信息可访问《400G光模块类型有哪些?》

QSFP-DD仍会是800G的主流封装吗?

由上可知,相对于OSFP而言,QSFP-DD(QSFP56-DD)更适用于数据中心的应用。随着东西向流量在数据中心集聚,数据中心内部带宽压力不断增长,促使着高速光模块在电信市场和数通市场的应用时间差距逐渐缩短,400G将率先在数据中心市场大规模应用,也就是说,QSFP-DD将受益于此首先迎来良好的发展前景。如今,400G开始迎来了发展黄金期,各大厂商纷纷推出QSFP-DD光模块/DAC/AOC,抢占市场。

400G光模块市场

随着400G大规模商用势必会推动单波100G技术走向成熟,这也为800G的到来奠定了一定基础(更多关于800G的详情可访问《800G以太网强势来袭:你准备好了吗?》)。前不久,QSFP-DD800多源协议(MSA)组织发布了第一版QSFP-DD800收发器硬件规范,该规范致力于延续当前QSFP-DD封装支持单通道速率为100Gbps的8通道的新一代QSFP-DD800,这也意味着800G仍然将沿用QSFP-DD,为网络运营商带来更大的成本优势及商业价值。

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