QSFP{0}}بررسی اجمالی فنی DD

QSFP-DDتعریف

QSFP-DD(چهار فرم کوچک-ضریب قابل اتصال دو برابری) یک فاکتور شکل ماژول نوری قابل اتصال درQSFPخانواده‌ای که از نرخ داده‌های بالاتر پشتیبانی می‌کنند، در درجه اول نیازمندی‌های اتصال متقابل با سرعت بالا در مراکز داده، محاسبات-با عملکرد بالا، و شبکه‌های مخابراتی را هدف قرار می‌دهند. معنای اصلی "Double Density" در طراحی رابط الکتریکی است که از حالت سنتی گسترش می یابدQSFP4 خط الکتریکی (4 خط) تا 8 خط (8 خط)، تراکم پهنای باند را در همان ردپای فیزیکی دو برابر می کند و پایه سخت افزاری را برای نرخ 200G/400G و حتی 800G فراهم می کند.

در سطح فناوری مدولاسیون،گیرنده‌های QSFP-DDاز کدگذاری سنتی NRZ (بدون{0}}بازگشت-به-صفر) و سفارش بالاتر PAM4 (مدولاسیون دامنه پالس 4 سطح) پشتیبانی کنید. PAM4 2 بیت اطلاعات را به ازای هر نماد ارسال می‌کند و به سرعت دو برابری داده در همان نرخ باود می‌رسد و به مسیر اصلی فنی برای نرخ‌های 400G و بالاتر تبدیل می‌شود. تک لاینسرعت QSFPمی تواند از 25G NRZ به 50G PAM4 یا بالاتر افزایش یابد. از نظر چارچوب مشخصات،QSFP-DDرابط های مکانیکی، الکتریکی و مدیریتی توسطQSFP-DD MSA(توافقنامه چند منبع) سازمان، در حالی که برنامه های اترنت از استانداردهای سری IEEE 802.3، مانند 802.3bs (200G/400G) و 802.3ck (800G) پیروی می کنند.

QSFP-DDمزایای بسته بندی

QSFP-DDابعاد فیزیکی را به ارث می بردQSFPسری (تقریباً 18.35 میلی متر عرض)، به یک پانل سوئیچ RU اجازه می دهد تا 36 عدد را در خود جای دهد.پورت های QSFP، ارائه پهنای باند کل بالاتر در همان فضای رک و کاهش هزینه فضا در واحد پهنای باند. طراحی پورت سازگاری مکانیکی و الکتریکی را با موارد قبلی حفظ می کندQSFP+وماژول های QSFP28. سوئیچدرگاه‌های QSFP{0}}DDمی تواند مستقیماً نرخ-کمتر را بپذیردماژول های QSFP، با کنترل کننده پورت که به طور خودکار با عملکرد حالت 4 خط تطبیق می یابد و از ارتقاء مرحله ای شبکه بدون نیاز به تعویض کامل زیرساخت پشتیبانی می کند.

افزایش مصرف برق معماری 8 لاین، نیازمندی های مدیریت حرارتی بالاتری را به همراه دارد. راQSFP-DDمشخصات فضایی را برای طراحی‌های حرارتی پیشرفته ذخیره می‌کند و به فروشندگان سیستم اجازه می‌دهد از ماژول‌هایی با توان 12 وات تا 15 وات یا حتی مصرف انرژی بالاتر از طریق جریان هوای شاسی بهینه، سینک‌های حرارتی اختصاصی یا راه‌حل‌های خنک‌کننده مایع پشتیبانی کنند. از دیدگاه اکوسیستم صنعتی،QSFP-DDیک زنجیره تامین کامل را تشکیل داده است، با-استقرار در مقیاس بزرگ توسط فروشندگان تجهیزات شبکه اصلی و ارائه دهندگان خدمات ابری که هزینه های ماژول را بیشتر کاهش می دهد. شخص ثالث-سازگار استماژول QSFPبازار فعال است و ابزارهای تست بالغ و فرآیندهای تشخیص عیب، عملیات و مدیریت نگهداری را ساده می کند.

QSFP-DDدر مقابلQSFPمقایسه سری

تفاوت های معماری و نرخ

QSFP-DDمعماری 8 خطی را اتخاذ می کند، در حالی کهQSFP+, QSFP28, QSFP56، وQSFP112همه بر اساس طرح های 4 خط هستند. این تفاوت اساسی سقف نرخ و مسیرهای اجرایی فنی را برای هر فاکتور فرم تعیین می کند. جدول زیر مقایسه ای از پارامترهای اصلی را برای هر فاکتور فرم ارائه می دهد:

QSFP-DDمی تواند با استفاده از سرعت کمتر در هر خط به همان نرخ ها دست یابد. برای مثال، 8×25G PAM4 به 200G و 8×50G PAM4 به 400G می رسد. در مقایسه با راه‌حل‌های 4{12}}خط، این چالش‌های یکپارچگی سیگنال تک کانال را کاهش می‌دهد و سربار FEC (تصحیح خطای رو به جلو) را کاهش می‌دهد.

فناوری مدولاسیون

مسیر 4{1}} با افزایش مداوم سرعت در هر خط، رشد پهنای باند را ازQSFP+10G NRZ بهQSFP112's 100G PAM4-یک افزایش 10 برابری در نرخ تک کانال. این تکامل باید مدولاسیون PAM4 را در سرعت های بالاتر از 50G اتخاذ کند تا بر محدودیت های طیف غلبه کند، اما به طور همزمان نیازمندی های SNR بالاتر و پردازش DSP پیچیده تر را معرفی می کند.QSFP-DDمعماری خط 8{1}}جایگزینی را ارائه می‌کند: دستیابی به پهنای باند هدف از طریق تعداد خطوط دوبرابر با سرعت‌های کمتر در هر خط، کاهش فشار عملکرد بر اجزای الکترونیکی نوری و هزینه‌های سیستم، ارائه مزایای مصرف برق و قابلیت اطمینان در بخش‌های نرخ 200G/400G.

سازگاری

سازگاری فیزیکی با سازگاری عملکردی برابر نیست. وقتی یکQSFP28ماژول در a قرار داده شده استدرگاه QSFP{0}}DD، پورت میزبان باید به درستی نوع ماژول را شناسایی کند (از طریق خواندن EEPROM) و به حالت کار 4-روی شود، در حالی که با استانداردهای سطح سیگنال NRZ و پیکربندی پارامتر FEC (مانند RS-FEC(528, 514) یا بدون FEC) مطابقت دارد. خطاهای پیکربندی ممکن است منجر به شکست ایجاد پیوند یا نرخ خطای بیتی بیش از حد شود. سه نکته در عمل نیاز به توجه دارد: اول، برخی از مراحل اولیهدرگاه QSFP{0}}DDمیان‌افزار ناهنجاری‌های شناسایی را با ماژول‌های فروشنده شخص ثالث خاص نشان می‌دهد. دوم، سناریوهای درج مختلط-نیازمند تأیید اینکه ASIC میزبان از تغییر حالت پویا خط پشتیبانی می‌کند. سوم، سازگاری کابل غیرفعال/فعال DAC/AOC به قابلیت‌های تطبیقی-قبلی{3}}تاکید جانبی و پارامتر یکسان سازی بستگی دارد. فهرست‌های سازگاری فروشنده تجهیزات مرجع را معرفی کنید یا برای راستی‌آزمایی، آزمایش‌های{5} قبل از استقرار را انجام دهید.

QSFP-DDدر مقابل سایر{0}}مقایسه بسته‌های سرعت بالا

ابعاد فیزیکی و چگالی بندر

ابعاد فیزیکی فاکتورهای بسته بندی مختلف به طور مستقیم قابلیت استقرار پورت پانل سوئیچ را تعیین می کند.QSFP-DDعرض 18.35 میلی متر است، به ارث می بردQSFPطراحی فشرده سری؛OSFPعرض تقریباً 22.58 میلی متر است، فضایی را برای نیازهای انرژی و حرارتی بالاتر ذخیره می کند.CFP2عرض به 41.5 میلی‌متر می‌رسد، که عمدتاً کاربردهای نوری منسجم در فواصل طولانی را هدف قرار می‌دهد. در یک سوئیچ استاندارد 1RU (تقریباً 440 میلی متر عرض پانل)،QSFP-DDمی تواند 36 پورت را مستقر کند،OSFPتقریباً 32 وCFP2فقط 10. برای مرکز داده Spine-معماری برگ، تراکم پورت بالاتر به معنای سوئیچ های کمتر، اشغال فضای رک کمتر و مدیریت کابل کشی ساده است.QSFP-DDمزیت تراکم مستقیماً به صرفه جویی دوگانه در CAPEX و OPEX ترجمه می شود.

مصرف برق و طراحی حرارتی

مدیریت توان ماژول با سرعت بالا-یک محدودیت حیاتی در طراحی سیستم است.QSFP-DDمصرف برق ماژول اصلی بین 10 وات تا 14 وات است که به صورت حرارتی از طریق CMIS (مشخصات رابط مدیریت مشترک) مدیریت می شود، از سینک های حرارتی فعال و بهینه سازی جریان هوا پشتیبانی می کند.OSFPسقف قدرت طراحی می‌تواند به 15 وات{4}}20 وات برسد، با سطح تماس حرارتی بزرگ‌تر و رابط‌های خنک‌کننده مایع رزرو شده، آن را برای سناریوهای فوق‌{5}}800G/1.6T با سرعت بالا یا ماژول‌های تشخیص منسجم DSP یکپارچه مناسب می‌سازد.اپتیک CFP2بالاترین مصرف انرژی (تا 24 وات) را پشتیبانی می کند، با ماژول هایی که در داخل فرستنده گیرنده های منسجم کامل (TIA، درایور لیزر، مدارهای کنترل دما) را در خود جای می دهند، که انتقال گرما را از طریق محفظه های فلزی انجام می دهد. تفاوت مصرف برق منعکس کننده واگرایی سناریوی برنامه است:QSFP-DDتراکم و هزینه را در اولویت قرار می دهد،OSFPعملکرد را با مدیریت حرارتی متعادل می کند وCFP2بر روی یکپارچه سازی عملکردی برای انتقال{0} از راه دور تمرکز می کند.

موقعیت یابی سناریوی کاربردی

این سه بسته مکمل لایه ای را در معماری شبکه تشکیل می دهند.QSFP-DDتمرکز بر مرکز داده اترنت کوتاه/متوسط-اتصالات فاصله کوتاه (SR4/DR4/FR4)، پوشش ستون فقرات-لایه برگ OM4/OM5فیبر چند حالتهاتصالات در فاصله 100 متری، پیوندهای آپلود NIC سرور، و اتصالات سوئیچ ToR (بالای رک). رقابت اصلی آن در تراکم بندر، کارایی هزینه و سازگاری با عقب ماندگی است. هنگام مقایسهOSFP در مقابل QSFP-DD, OSFPنرخ‌های 800G و بالاتر را در لایه‌های مرکزی مرکز داده و شبکه‌های InfiniBand (مانند NDR 400G، XDR 800G) هدف قرار می‌دهد. برخی از{4}}خوشه‌های آموزشی هوش مصنوعی با کیفیت بالا اتخاذ می‌کنندOSFPبه دلیل نیاز به پهنای باند بسیار بالا بین پردازنده‌های گرافیکی (مانند NVLink از طریق اترنت)، با قابلیت‌های قدرت و حرارتی آن که از نرخ‌های سیگنال تهاجمی‌تر و طرح‌های رمزگذاری پیچیده‌تر پشتیبانی می‌کند.CFP2بازار مترو/بلند-DCI (اتصال مرکز داده) را اشغال می‌کند و از فناوری DCO (اپتیک منسجم دیجیتال) با طرح‌های مدولاسیون سفارش بالا مانند DP-QPSK و DP-16QAM پشتیبانی می‌کند. فواصل انتقال از صدها کیلومتر تا هزاران کیلومتر از طریق کابل های زیردریایی بین قاره ای گسترش می یابد. از برنامه های معمولی می توان به مترو اشاره کردOTNمالتی پلکسی تقسیم طول موج، اتصالات متقابل{0}منطقه ای ارائه دهنده خدمات ابری، و گسترش شبکه ستون فقرات حامل.

مقایسه جامع سه بسته:

سوالات متداول
تفاوت بین QSFP-DD و QSFP112 چیست؟

QSFP-DD:یک8 لاینرویکرد (با استفاده از خطوط بیشتر به پهنای باند مجموع بالاتری دست می یابد).

QSFP112: a 4 لاینرویکرد (متکی به نرخ داده‌های بیشتر در هر{0}}خط و سیگنال‌دهی تهاجمی‌تر است).

QSFP-DD در مقابل QSFP112: بحث اصلی چیست؟

QSFP112: 4 خط با سرعت هر-خط بالاتر، معمولاً به عملکرد SerDes/SI درجه بالاتر-و پردازش PAM4 نیاز دارد.

QSFP-DD: 8 خط مقیاس از طریق شمارش خطوط، که می تواند تنش هر{0}خط را در بخش های سرعت خاصی کاهش دهد.

ماژول‌های QSFP{0}}DD از چه گذرگاه مدیریتی استفاده می‌کنند و چرا برای عملیات مهم است؟
اکثر ماژول‌های QSFP{0}}DD از یک استفاده می‌کنندI²Cرابط مدیریت (باCMISمدل مدیریت). این مهم است زیرا میزبان برای بدست آوردن ماژول، رجیسترها/صفحات را می خواند/نوشتن می کندمجموعه قابلیت, آستانه های هشدار, تشخیص DOM، وماشین های دولتی.

چرا برخی از ماژول‌ها پس از درج "downshift" یا نرخ{0}}محدود می‌شوند؟
دلیل مشترک: بر اساس قابلیت های تبلیغ شده از طریقEEPROM/CMIS، میزبان تشخیص می دهد که پورت از هدف پشتیبانی نمی کندرابط میزبان(یا سیاست‌های فعلی محدودیت توان/حرارتی محافظه‌کارانه‌تری را اعمال می‌کنند)، و بنابراین به طور خودکار این محدودیت را به ارمغان می‌آوردمسیر دادهبالا در حالت پایین سازگار.