Hva er en 400G optisk sender/mottaker? Typer, applikasjoner og grossistinnkjøpsveiledning

Datasenterarkitekter og nettverksingeniører som skalerer infrastrukturen sin utover 100G, møter i økende grad den optiske 400G-transceiveren som neste trinn i design med høy tetthet og høy båndbredde. Likevel 400G optiske sender/mottakere kommer i flere formfaktorer, bruker forskjellige optiske teknologier og varierer betydelig i rekkevidde, fiberbehov og strømforbruk – noe som gjør valgbeslutningen mer kompleks enn ved lavere hastigheter.

Denne veiledningen dekker de viktigste 400G-transceivertypene, hvordan de skiller seg teknisk, hvilke applikasjoner de tjener, og hva du skal se etter når du kjøper fra en tredjepartsprodusent.

Hva er en 400G optisk sender/mottaker?

A 400G optisk sender/mottaker er en pluggbar optisk modul som sender og mottar data med en samlet hastighet på 400 Gigabit per sekund. Den kobles til en kompatibel port på en svitsj, ruter eller server, konverterer elektriske signaler fra vertsenheten til optiske signaler for overføring over fiberoptisk kabel, og konverterer mottatte optiske signaler tilbake til elektriske signaler.

400G-transceivere oppnår sin høye datahastighet gjennom en av to tilnærminger: multiplisere antall optiske baner (parallell optikk) eller bruk av avanserte modulasjonsformater - primært PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) - for å øke datahastigheten per bane utover det NRZ (Non-Return-to-Zero) kan levere på samme fysiske infrastruktur.

De dominerende formfaktorene for 400G transceivere er QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) og OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) , som begge støtter 8 elektriske baner med 50G per bane for å oppnå 400G samlet hastighet.

Hovedtyper av 400G optiske sendere

400G transceiver-økosystemet inkluderer for tiden flere distinkte optiske grensesnittstandarder, hver optimalisert for en annen kombinasjon av rekkevidde, fibertype og kostnad.

400G SR8 — Kort rekkevidde, multimodusfiber

Den 400G SR8 transceiver bruker 8 parallelle optiske baner over multimodusfiber (OM4 eller OM5), og sender 50G per bane ved bruk av PAM4-modulasjon. Maksimal rekkevidde er 100 meter på OM4 og 150 meter på OM5 fiber. SR8 krever en MPO-16-kontakt og 16 fibertråder (8 sender, 8 mottar), noe som gjør den egnet for utplasseringer der et MPO-fiberanlegg allerede er på plass. Det er den laveste 400G optiske løsningen for tilkoblinger innenfor datasenter med kort rekkevidde.

400G DR4 — Enkeltmodus, 500 meters rekkevidde

Den 400G DR4 transceiver bruker 4 parallelle single-mode fiberbaner med PAM4-modulasjon ved 100G per bane. Maksimal rekkevidde er 500 meter over OS2 single-mode fiber med en MPO-12-kontakt. DR4 er standard 400G-løsningen for tilkoblinger mellom datasenterbygninger på samme campus og for tilkoblinger mellom rader eller pods innenfor et stort datasentergulv der multimodus fiberrekkevidde er utilstrekkelig.

400G FR4 — Enkeltmodus, 2 km rekkevidde

Den 400G FR4 transceiver bruker 4 CWDM-bølgelengder multiplekset på et enkelt par single-mode fibertråder (én LC-dupleksforbindelse), med hver bølgelengde som bærer 100G PAM4. Maksimal rekkevidde er 2 kilometer, noe som gjør den egnet for datasenterinterconnect-applikasjoner (DCI), metro-campusforbindelser og tilkoblinger til samlokaliseringsfasiliteter. Det enkle LC-dupleksgrensesnittet er en betydelig fordel i miljøer der fiberantall er en begrensning.

400G LR4 — Enkeltmodus, 10 km rekkevidde

Den 400G LR4 transceiver utvider FR4-tilnærmingen til 10 kilometer ved å bruke 4 LAN-WDM-bølgelengder på et enkelt LC dupleks fiberpar. Den er designet for DCI- og metrosammenkoblingsapplikasjoner med lengre rekkevidde der 2 km er utilstrekkelig. LR4-sendere/mottakere bruker mer strøm enn varianter med kortere rekkevidde på grunn av den optiske utgangseffekten som kreves for 10 km overføring.

400G QSFP-DD vs OSFP formfaktorer

Både QSFP-DD- og OSFP-formfaktorer støtter 400G-sendere, men de er forskjellige i størrelse, strømomhylling og termisk styringsevne.

• QSFP-DD: Bakoverkompatibel med QSFP28-porter på enkelte plattformer. Mindre formfaktor med et maksimalt effekttap på ca. 14W per port. Den mest utbredte 400G-formfaktoren for byttelinjekort.
• OSFP: Større formfaktor med et maksimalt effekttap på ca. 21W per port. Foretrukket for 400G transceivere med høyere optiske strømkrav (LR4 og varianter med lengre rekkevidde) og for neste generasjons 800G-modulutvikling.

400G sender/mottakerapplikasjoner

Å forstå hvor hver 400G-sendere/mottaker-type er utplassert hjelper anskaffelsesteam med å spesifisere riktig modul for hver tilkoblingstype i nettverket.

Hyperscale datasenterstoff

Hyperskalerte datasentre fra store skyleverandører er den primære driveren for 400G-transceiver-adopsjon. Rygg-til-blad-forbindelser i moderne hyperskala-stoffer bruker 400G QSFP-DD SR8- eller DR4-transceivere for den høyeste porttettheten til den laveste kostnaden per bit. Overgangen fra 100G til 400G per port reduserer antallet fysiske porter og kabler som kreves for en gitt stoffbåndbredde med en faktor på fire, noe som reduserer kapital- og driftskostnader i stor skala.

Enterprise Core og aggregering

Bedriftsnettverk med kjernekrav med høy båndbredde blir implementert 400G optisk sender/mottakers i kjernesvitsjer og aggregeringsrutere for å håndtere den kombinerte trafikken fra flere 100G-tilgangslagsforbindelser. FR4-transceivere er vanlige for tilkoblinger mellom datasentre og samlokaliseringsfasiliteter innenfor metroavstand.

Telekommunikasjons- og tjenesteleverandørnettverk

Telekomoperatører bruker 400G LR4 og 400G transceivere med lengre rekkevidde for metro- og regionale nettverksforbindelser, og erstatter flere bølgelengder med lavere hastighet med enkle 400G-forbindelser for å øke kapasiteten og redusere driftskompleksiteten.

AI og GPU Cluster Interconnect

Storskala AI-treningsinfrastruktur krever ekstremt høy båndbredde, lav latens-sammenkoblinger mellom GPU-servere. 400G QSFP-DD AOC og DAC kabler er utbredt for GPU-servertilkoblinger innenfor rack og tilstøtende rack i AI-treningsklynger, der båndbreddetetthet og kabelvekt begge er kritiske begrensninger.

Hvordan vurdere en 400G optisk transceiver-produsent

Innkjøp 400G optisk sender/mottakers fra en tredjepartsprodusent krever oppmerksomhet til flere faktorer som avgjør om produktet vil fungere pålitelig i produksjonsnettverk.

PAM4 DSP-teknologi

400G-sendere/mottakere som bruker PAM4-modulasjon krever sofistikerte Digital Signal Processing (DSP)-brikker for å kode og dekode PAM4-signalet. Kvaliteten og ytelsen til DSP påvirker direkte transceiverens feilrate, strømforbruk og driftstemperaturområde. Etablerte tredjepartsprodusenter bruker velprøvde DSP-løsninger fra ledende brikkesettleverandører og kan levere øyediagrammer og BER-testdata for hvert produksjonsparti.

Plattformkompatibilitet og EEPROM-koding

Bekreft at produsenten støtter EEPROM-koding for din målsvitsjplattform – Cisco, Arista, Juniper, Huawei, H3C eller andre leverandører. En produsent med et omfattende kodebibliotek og en prosess for raske kodeoppdateringer er avgjørende for distribusjoner på tvers av flere plattformgenerasjoner.

Denrmal Performance

400G-sendere/mottakere bruker 5W til 14W per modul, betydelig mer enn lavere hastighetsmoduler. Termisk styring – både i transceivermodulen og i vertsbryterens luftstrømdesign – er avgjørende for vedvarende, pålitelig drift. Be om spesifikasjoner for driftstemperaturområde og bekreft at transceiverens termiske design er kompatibel med vertsbryterens luftstrømretning og porttetthet.

Produksjonstesting og kvalitetssikring

Høyhastighets optiske transceivere krever omfattende produksjonstesting, inkludert optisk effektmåling, bølgelengdeverifisering, testing av ekstinksjonsforhold, øyediagramanalyse og BER-testing ved ekstreme driftstemperaturer. Produsenter med plattformer for automatisert testutstyr (ATE) kan utføre 100 % testing av hver enhet og gi testdata per enhet på forespørsel.

Ofte stilte spørsmål (FAQ)

Spørsmål: Hva er forskjellen mellom 400G QSFP-DD og 400G OSFP?

A: Begge deler QSFP-DD og OSFP er formfaktorstandarder for 400G optiske transceivere som bruker 8 elektriske baner med 50G per bane. QSFP-DD er fysisk lik bredden til den eksisterende QSFP28-formfaktoren, noe som tillater høyere porttetthet på bryterfrontpaneler og bakoverkompatibilitet med QSFP28-porter på enkelte plattformer. OSFP er litt større med en høyere effekttapgrense på omtrent 21W, noe som gjør den bedre egnet for 400G-varianter med høyere effekt og fremtidige 800G-moduler. De fleste hyperskaleringsdistribusjoner bruker QSFP-DD for sin høyere porttetthet, mens OSFP foretrekkes for applikasjoner med lengre rekkevidde og høyere effekt.

Spørsmål: Kan 400G-sendere/mottakere brukes i eksisterende 100G QSFP28-porter?

A: Nei. 400G QSFP-DD transceivere er ikke fysisk eller elektrisk kompatible med 100G QSFP28-porter, til tross for den visuelle likheten. QSFP-DD har et elektrisk grensesnitt med dobbel tetthet med 8 baner mot de 4 banene til QSFP28, og krever en vertsport som støtter QSFP-DD-standarden. Noen bryterplattformer tilbyr breakout-alternativer der én 400G QSFP-DD-port kan deles opp i fire 100G-tilkoblinger ved hjelp av en breakout-kabel.

Spørsmål: Hvilken fibertype kreves for 400G SR8-transceivere?

A: 400G SR8 transceivere krever OM4 eller OM5 multimode fiber med MPO-16 kontakter. OM4 fiber støtter 100 meters rekkevidde, og OM5 fiber støtter 150 meter. MPO-16-kontakten gir 16 fibertråder i en enkelt kontaktkropp - 8 for overføring og 8 for mottak. Hvis ditt eksisterende fiberanlegg bruker MPO-12-kontakter, kreves det en fan-out- eller konverteringsløsning for å koble til SR8-transceivere.

Spørsmål: Hva er strømforbruket til en typisk 400G QSFP-DD transceiver?

A: Strømforbruk for 400G QSFP-DD transceivere varierer etter optisk grensesnitttype. SR8-moduler bruker vanligvis 8W til 10W. DR4-moduler bruker 10W til 12W. FR4-moduler bruker 12W til 14W. LR4-moduler kan forbruke opptil 14W. Disse tallene representerer kraften som trekkes fra vertsporten og forsvinner som varme i modulen – en betydelig vurdering for termisk bryterdesign i 400G-utplasseringer med høy tetthet.

Spørsmål: Hva er ledetiden for bulk 400G transceiver bestillinger fra en kinesisk produsent?

A: Standard ledetider for bulk 400G optisk sender/mottaker bestillinger fra etablerte kinesiske produsenter er typisk 15 til 30 virkedager etter ordrebekreftelse for standardspesifikasjoner i produksjon. Tilpasset EEPROM-koding for spesifikk plattformkompatibilitet legger til 3 til 5 virkedager for innledende kodingsoppsett. Fremskyndet produksjon er tilgjengelig for hasteordrer med tilstrekkelig forhåndsvarsel.

OEM- og ODM-tjenester er tilgjengelige. Kontakt oss via fiberay.com for å be om tekniske spesifikasjoner, bekreftelse av plattformkompatibilitet og engrospriser.

Relaterte produkter: 400G optisk sender/mottaker | 100G QSFP28 optisk sender/mottaker | 200G optisk sender/mottaker | 800G optisk sender/mottaker | AOC optisk sender/mottaker