【光電通信】800GOSFP和800GQSFP-DD光模塊應(yīng)用介紹

遷移到800G技術(shù)的好處是什么？

?800G平臺使數(shù)據(jù)中心和高性能計算環(huán)境能夠以更低的成本和每千兆更低的功耗來滿足對更高帶寬的日益增長的需求。主要好處包括：

? 將交換帶寬提高2倍，與400G/端口系統(tǒng)相比。從32x 400G/端口遷移到32x 800G/端口系統(tǒng)將帶寬密度從12.8T / RU翻倍到25.6T / RU。

? 400G鏈路的輕松聚合：所有800G/端口系統(tǒng)都可以配置為2x 400G，所有800G 器件允許2個物理上獨立的400GE鏈路，而無需分支光纜。

? 高密度400G和超高密度100G：一個32端口1RU 800G系統(tǒng)可以在單個RU中實現(xiàn)64個400GE端口或256個100GE端口。提供支持2x 400GE和8x 100GE的800G 器件。

? 與現(xiàn)有的400G和100G 設(shè)備互操作的連接。

有哪些800G光模塊和光纜可供選擇？

支持一系列800G 光模塊、有源光纜（AOC）、直接連接銅纜（DAC）和有源光纜（AEC），均采用OSFP和QSFP-DD封裝。下表總結(jié)了支持的800G連接選項。將隨著時間的推移增加更多的媒體類型。

800G-2FR4 到 2x 400G-FR4：

800G-2XDR4到2x 400G-XDR4：

從800G-2XDR4分拆到8x 100G-FR鏈路:

800G-2VSR4到2x 400G-VSR4：

800G 和光纜使用什么外形尺寸？

800G 和光纜使用與400G 相同的外形尺寸，即OSFP和QSFP-DD。支持這兩種外形尺寸，并且800G平臺提供OSFP和QSFP-DD兩種變體。

? ? ?OSFP：OSFP代表“八通道小型可插拔”。它被描述為“八通道”

模塊，因為OSFP連接器的電氣接口由8個電氣通道組成。用于800G時，每個電氣通道以100Gb/s調(diào)制，總帶寬為800Gb/s。

? ? ?QSFP-DD：QSFP-DD代表“Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) – Double Density (DD)”。QSFP-DD外形尺寸與QSFP外形尺寸相似，增加了第二排電氣觸點，將高速電氣通道的數(shù)量從4個（在QSFP中）增加到8個（在QSFP-DD中）。當(dāng)用于800G時，QSFP-DD的每個電氣通道以100Gb/s的速度調(diào)制，總帶寬為800Gb/s。

OSFP可以插入QSFP-DD端口，或者QSFP-DD可以插入OSFP端口嗎？

不能。OSFP和QSFP-DD是兩種物理上不同的外形尺寸。對于OSFP系統(tǒng)，必須使用OSFP 器件和光纜；對于QSFP-DD系統(tǒng)，必須使用QSFP-DD 器件和光纜。

在800G鏈路的一端的OSFP可以與鏈路另一端的QSFP-DD互操作嗎？

是的。OSFP和QSFP-DD描述了模塊的物理外形尺寸。如果以太網(wǎng)媒體類型相同，OSFP和QSFP-DD模塊將能夠互操作。

400G OSFP / QSFP-DD模塊可以插入800G OSFP/QSFP-DD端口嗎？

是的。插入交換機時，將檢測并啟用400G模塊，前提是物理外形尺寸兼容（即OSFP不能插入QSFP-DD端口，反之亦然）。

800G OSFP / QSFP-DD 光模塊可以插入400G OSFP/QSFP-DD端口嗎？

只有在某些情況下——如果滿足以下條件：

i)800G模塊必須能夠以?速度運行（每個電氣通道以50G PAM-4而不是100G PAM-4運行）。800G-2XDR4 / 2PLR4 不支持雙速率操作，因此它們不能用于400G端口。800G-2FR4/LR4光模塊和DAC光纜可以以?速度運行。

ii)400G交換機端口必須能夠支持800G模塊的更高功耗。800G模塊比400G模塊消耗更多的電力，因此應(yīng)僅在400G平臺中使用。能夠為800G模塊供電和散熱。這將限制能夠接受800G模塊的400G平臺數(shù)量，即使模塊本身可以以較低的數(shù)據(jù)速率運行。請參閱光模塊和光纜數(shù)據(jù)表以了解光模塊的功耗，以及400G交換機平臺數(shù)據(jù)表以獲取特定系統(tǒng)的詳細(xì)信息。

使用OSFP或QSFP-DD的優(yōu)缺點是什么？

QSFP-DD外形尺寸基于QSFP外形尺寸，并增加了一排電氣引腳。它允許與40G和100G QSFP模塊嚴(yán)格向后兼容。為了散發(fā)400G的更大功率模塊，QSFP-DD依賴于作為交換機平臺一部分的外部散熱器——即當(dāng)QSFP-DD模塊插入QSFP-DD端口時，平臺必須提供一個散熱器，與QSFP-DD模塊接觸并施加足夠的壓力以保證低熱阻接口。

OSFP外形尺寸從頭開始設(shè)計，以在400G和800G時實現(xiàn)最佳性能。一個關(guān)鍵OSFP的不同之處在于散熱器集成在模塊外殼本身。這具有以下優(yōu)點確保功率耗散組件與散熱器之間的最佳熱接觸，從而實現(xiàn)更好的熱性能。OSFP的表面積也比QSFP-DD大約多50%，增強了模塊散熱的能力。在相同系統(tǒng)中，OSFP模塊比QSFP-DD模塊運行溫度低5C至15C。這允許支持大量 器件，并且在較低溫度下操作 器件可以提高可靠性。

后綴“400G-XDR4 / PLR4, 400G-FR4 / LR4, 800G-2XDR4 / 2PLR4, 400G-VSR$/ 800G-2VSR4 和 800G-2FR4 / 2LR4”代表什么？

字母是傳輸距離規(guī)格，數(shù)字指的是光通道的數(shù)量：

i) 400G-XDR4 和 400G-PLR4：“XDR”代表“擴展距離DR”，“PLR”代表

“并行長距離”。XDR4 / PLR4 ?器件使用單模光纖，覆蓋范圍為 2公里 / 10公里，“4”表示有 4 個光通道。每個 4 個光通道分別在獨立的光纖上傳輸，總共需要 4 對光纖（4 根用于發(fā)送，4 根用于接收）。每個光通道的傳輸速率為 100Gb/s，總帶寬為 400G。400G-XDR4 / PLR4 接口使用MPO-12 連接器連接到 4 對光纖。

ii) 800G-2XDR4 和 800G-2PLR4：指的是 2x “400G-XDR4” 或 2x “400G-PLR4” 接口，作為如上所述。800G-2XDR4 / 2PLR4模塊具有2個MPO-12連接器，使每個800G光模塊能夠?qū)崿F(xiàn)2個物理上獨立的400G-XDR4/PLR4鏈路，而無需分支光纜。下圖展示了在OSFP-800G-XDR4中使用的雙MPO-12連接器。

800G-2XDR4 / 2PLR4光模塊上的雙MPO-12連接器

iii) 400G-FR4 / LR4：“FR” / “LR”指的是使用SMF的2公里 / 10公里傳輸距離，“4”表示有4個光通道。來自400G-FR4 / LR4模塊的所有4個光通道被復(fù)用到一個方向上的光纖中（1根發(fā)射光纖和1根接收光纖）。每個光通道的運行速度為100Gb/s，使每個400G-FR4/LR4接口能夠通過單一光纖對實現(xiàn)400G。400G-FR4 / LR4模塊使用一個雙工LC光連接器。

iv) 800G-2x FR4 / 800G-2x LR4：指的是2x“400G-FR4”或2x“400G-LR4”接口，如上所述。800G-2FR4 / 2LR4模塊有2個雙工LC連接器，支持2個物理上獨立的400G-FR4/LR4鏈路從每個800G光模塊出來，無需分支線光纜。下圖展示了用于800G-OSFP-2X FR4光模塊的雙LC雙工連接器。

800G-2XDR4 / 2PLR4光模塊上的雙雙工-LC連接器

v)400G-VSR4：“VSR”指的是使用多模光纖的50米傳輸距離，“4”表示有4個光通道。每個4個光通道都通過獨立的光纖傳輸，總共需要4對光纖。每個光通道的運行速度為100Gb/s。有兩個IEEE定義的標(biāo)準(zhǔn)

100G/波長MMF ：400GBASE-SR4（用于100m距離的并行OM4 MMF），和400GBASE-VR4（用于50m距離的并行OM4 MMF）。400G-VSR4光模塊完全符合400GBASE-VR4標(biāo)準(zhǔn)，并且在50m距離內(nèi)與400GBASE-SR4和400GBASE-VR4光模塊互通。

vi)800G-2X VSR4：指的是2個“400G-VSR4”接口，如上所述。800G-2VSR4模塊有2個MPO-12 APC MMF連接器，使每個800G光模塊能夠?qū)崿F(xiàn)2個物理上獨立的400G-VSR4鏈路，而無需分路光纜。

800G OSFP / QSFP-DD模塊使用的速度和調(diào)制格式是什么，與400G OSFP / QSFP-DD模塊相比如何？

所有800G模塊和光纜在每個方向上都使用8個電氣通道（8個發(fā)送通道和8個接收通道），每個通道的運行數(shù)據(jù)速率為100G PAM-4，從而實現(xiàn)每個模塊800Gb/s的總帶寬。所有800G光模塊的光輸出也由8個光波組成，每個通道以100G PAM-4調(diào)制。?所有400G模塊和光纜在每個方向上都使用8個電氣通道（8個發(fā)送通道和8個接收通道），每個通道的運行數(shù)據(jù)速率為50G PAM-4，從而實現(xiàn)每個模塊400Gb/s的總帶寬。

一些400G 光模塊（如400G-FR4和400G-DR4）使用8:4齒輪箱將來自交換機硅片的8x 50G PAM-4電信號轉(zhuǎn)換為4x 100G PAM-4光信號。其他400G 光模塊（如400G-SR8）不使用齒輪箱，只進行電到光的轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)8x 50G PAM-4光接口。

下圖展示了400G和800G模塊的基本數(shù)據(jù)路徑架構(gòu)。

每種800G光模塊類型的傳輸距離、光纖類型、連接器和光調(diào)制是什么？

下表總結(jié)了800G光光模塊的關(guān)鍵參數(shù)。

請注意，上述所有光模塊均使用8個光通道，每個通道以100G PAM-4調(diào)制。

800G-2XDR4 / 2PLR4光模塊使用總共8對光纖（每個400G鏈路4對光纖），每根光纖傳輸一個100G光波。800G-2XDR4 / PLR4使用的MPO-12 APC單模光纖（SMF）連接器光模塊與400G-DR4/XDR4/PLR4和100G-PSM4/PLRL4光模塊使用相同的光纖和連接器類型。下圖展示了800G-2XDR4 / PLR4模塊的數(shù)據(jù)路徑架構(gòu)。

800G-2XDR4 / 2PLR4模塊的數(shù)據(jù)路徑框圖

800G-OSFP-2X VSR4 / 800G-QDD-2X VSR4（以及OSFP-400G-VSR4 / QDD-400G-VSR4）光模塊使用MPO-12 APC （斜8度角物理接觸）多模光纖（MMF） 連接器。APC MMF連接器具有一個傾斜的光纖端面，可以減少 背反射。這與更常用于100G-SR4和40G-SR4 MMF光鏈路的MPO-12 UPC（超物理接觸）連接器不兼容。下圖展示了800G-2x VSR4模塊的數(shù)據(jù)路徑架構(gòu)。

800G-2X VSR4模塊的數(shù)據(jù)路徑框圖

800G-2x FR4/2x LR4光模塊使用2對獨立的光纖（每個400G-FR4/LR4鏈路1對光纖），每根光纖中復(fù)用4種不同的光波長。下圖展示了800G-2FR4 / 2LR4模塊的數(shù)據(jù)路徑架構(gòu)。

800G-2X FR4 / LR4模塊的數(shù)據(jù)路徑框圖

400G OSFP和QSFP-DD光模塊的最大功耗是多少？

800G客戶端光模塊的功耗范圍為每端口16W至18W。請參考光模塊數(shù)據(jù)表以獲取各個模塊的功耗值。

當(dāng)一個電氣或 通道是PAM-4或NRZ時，這意味著什么？

NRZ代表“非歸零”調(diào)制，描述了一種電氣或 數(shù)據(jù)通道，其中只有兩個允許的幅度級別（或符號），一個幅度級別表示數(shù)字‘1’，另一個級別表示數(shù)字‘0’。這是傳輸數(shù)據(jù)高達25Gb/s的主要調(diào)制方案，也是傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最簡單方式。25Gb/s, and is the simplest way to transmit digital data. 下圖顯示了一個NRZ波形的示例，以及NRZ數(shù)據(jù)的“眼圖”。波形, along with an ‘eye diagram’ for NRZ data. 眼圖只是查看調(diào)制方案的一種方式，每個符號都疊加在一起。

PAM-4代表脈沖幅度調(diào)制-4，其中‘4’指的是攜帶數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電氣或 信號的不同幅度級別（或符號）的數(shù)量。在這種情況下，每個幅度級別（或符號）代表兩位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。這使得PAM-4波形能夠在相同符號（或“波特”）速率下傳輸兩倍于NRZ波形的數(shù)據(jù)。波形在相同符號（或“波特”）速率下傳輸兩倍于NRZ波形的數(shù)據(jù)。下圖顯示了一個PAM-4波形的示例，以及PAM-4數(shù)據(jù)的眼圖。

當(dāng)一個信號被稱為“25Gb/s NRZ”或“25G NRZ”時，這意味著該信號以NRZ調(diào)制方式傳輸信息，速率為25 Gbit/秒。當(dāng)一個信號被稱為“50G PAM-4”或“100G PAM-4”時，這意味著信號分別以50 Gbit/秒或100 Gbit/秒的速率傳輸數(shù)據(jù)，使用PAM-4調(diào)制。

術(shù)語100G-2、100G-4、200G-4、400G-8、400G-4和800G-8是什么意思？

這些術(shù)語描述了以太網(wǎng)鏈路的帶寬以及用于實現(xiàn)此帶寬的通道數(shù)量。以太網(wǎng)交換機中的每個前面板端口由一個或多個電氣通道組成，這些通道用于傳輸和接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。對于10G SFP、25G SFP或50G SFP端口，使用單個電氣通道（在每個方向上）并以10G、25G或50G進行調(diào)制。對于更高的數(shù)據(jù)速率，需要多個通道。例如，一個100G QSFP端口使用4個通道，每個通道以25Gb/s運行，或稱為‘100G-4’接口。字母‘G’前的數(shù)字表示以太網(wǎng)鏈路的帶寬，‘-’后的數(shù)字表示實現(xiàn)此帶寬所需的數(shù)據(jù)通道數(shù)量。

下表總結(jié)了用于描述常見以太網(wǎng)速度的術(shù)語、實現(xiàn)此帶寬所需的通道數(shù)量以及這些接口類型的一些應(yīng)用：

800G光模塊支持的以太網(wǎng)互連datapath應(yīng)用有哪些？

每個800G光模塊和光纜可以支持幾種不同的操作模式，匯總在下表中。列標(biāo)簽“通道1”、通道“2”、…“通道8”代表800G OSFP或QSFP-DD端口的8通道電氣接口。“Lane”列中的值指的是800G交換機端口的速度配置，而括號中的文本表示相應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)。

配置800G端口以適應(yīng)不同速度和邏輯接口的CLI命令是什么？（Arista Switch）

對于8x 100G-1操作：

switch(config)#interface Ethernet1/1-8

switch(config-if-Et1/1-8)#speed 100g-1

“但當(dāng)它工作在8*100G模式時，是被當(dāng)作8個獨立的100G光模塊通道，只是為了節(jié)省空間，被封裝到一起了，那么這8個100G模塊通道肯定是獨立的，通道之間不相互影響，獨立運行互不干擾。” 下圖是應(yīng)用說明

對于2x 400G-4操作：

switch(config)#interface Ethernet1/1,1/5

switch(config-if-Et1/1,1/5)#speed 400g-4

對于4x 200G-2操作：

switch(config)#interface Ethernet1/1,1/3,1/5,1/7

switch(config-if-Et1/1,1/3,1/5,1/7)#speed 200g-2

對于2x 200G-4操作 (800G端口以?速度運行):?switch(config)#interface Ethernet1/1,1/5

switch(config-if-Et1/1,1/5)#speed 200g-4

在光纖連接器中，“APC”或PC/UPC是什么意思？哪些光纖連接器使用APC，哪些使用UPC？

PC和UPC指的是“物理接觸”或“超物理接觸”光纖。APC指的是“斜8度角物理接觸”光纖。這些術(shù)語指的是所使用的光纖端面的幾何形狀。在PC/UPC光纖連接器中，光纖的端面是“平的”。對于APC連接器，光纖的端面被拋光成一個角度以減少背向反射。

*800G 光模塊采用MPO接口，不管單模應(yīng)用還是多模應(yīng)用，為了減少MPI代價，都是采用APC接口的。*

下表總結(jié)了 器件應(yīng)使用哪種類型的光纖端接。

下表總結(jié)了400G光模塊和光纜及其相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。