Qu'est-ce qu'un émetteur-récepteur optique 400G ? Types, applications et guide d’approvisionnement en gros

Les architectes de centres de données et les ingénieurs réseau qui font évoluer leur infrastructure au-delà de 100G considèrent de plus en plus l'émetteur-récepteur optique 400G comme la prochaine étape dans la conception d'interconnexions à haute densité et à large bete passante. Pourtant Émetteurs-récepteurs optiques 400G se présentent sous plusieurs facteurs de forme, utilisent différentes technologies optiques et varient considérablement en termes de portée, d'exigences en fibre et de consommation d'énergie, ce qui rend la décision de sélection plus complexe qu'à des vitesses inférieures.

Ce guide couvre les principaux types d'émetteurs-récepteurs 400G, leurs différences techniques, les applications qu'ils servent et ce qu'il faut rechercher lors de l'approvisionnement auprès d'un fabricant tiers.

Qu'est-ce qu'un émetteur-récepteur optique 400G ?

Un Émetteur-récepteur optique 400G est un module optique enfichable qui transmet et reçoit des données à un débit global de 400 Gigabits par seconde. Il se branche sur un port compatible d'un commutateur, d'un routeur ou d'un serveur, convertissant les signaux électriques du périphérique hôte en signaux optiques pour la transmission sur un câble à fibre optique, et reconvertissant les signaux optiques reçus en signaux électriques.

Les émetteurs-récepteurs 400G atteignent leur débit de données élevé grâce à l'une des deux approches suivantes : en multipliant le nombre de voies optiques (optique parallèle) ou en utilisant des formats de modulation avancés - principalement PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) - pour augmenter le débit de données par voie au-delà de ce que la modulation NRZ (Non-Return-to-Zero) peut fournir sur la même infrastructure physique.

Les facteurs de forme dominants pour les émetteurs-récepteurs 400G sont QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Densité) and OSFP (Octal Small Form-Factor enfichable) , qui prennent tous deux en charge 8 voies électriques à 50 G par voie pour atteindre le taux global de 400 G.

Principaux types d'émetteurs-récepteurs optiques 400G

L'écosystème des émetteurs-récepteurs 400G comprend actuellement plusieurs normes d'interface optique distinctes, chacune optimisée pour une combinaison différente de portée, de type de fibre et de coût.

400G SR8 — Fibre multimode à courte portée

Le Émetteur-récepteur 400G SR8 utilise 8 voies optiques parallèles sur fibre multimode (OM4 ou OM5), transmettant 50G par voie en utilisant la modulation PAM4. La portée maximale est de 100 mètres sur la fibre OM4 et de 150 mètres sur la fibre OM5. Le SR8 nécessite un connecteur MPO-16 et 16 brins de fibre (8 de transmission, 8 de réception), ce qui le rend adapté aux déploiements où une usine de fibre MPO est déjà en place. Il s'agit de la solution optique 400G la moins coûteuse pour les connexions à courte portée au sein des centres de données.

400G DR4 — Monomode, portée de 500 mètres

Le Émetteur-récepteur 400G DR4 utilise 4 voies de fibre monomode parallèles avec modulation PAM4 à 100G par voie. La portée maximale est de 500 mètres sur fibre monomode OS2 avec un connecteur MPO-12. DR4 est la solution 400G standard pour les connexions entre les bâtiments des centres de données sur le même campus et pour les connexions entre les rangées ou les modules au sein d'un grand centre de données où la portée de la fibre multimode est insuffisante.

400G FR4 — Monomode, portée de 2 km

Le Émetteur-récepteur 400G FR4 utilise 4 longueurs d'onde CWDM multiplexées sur une seule paire de brins de fibre monomode (une connexion duplex LC), chaque longueur d'onde transportant 100G PAM4. La portée maximale est de 2 kilomètres, ce qui le rend adapté aux applications d'interconnexion de centres de données (DCI), aux connexions de campus métropolitains et aux connexions aux installations de colocation. L'interface duplex LC unique constitue un avantage significatif dans les environnements où le nombre de fibres est une contrainte.

400G LR4 — Monomode, portée de 10 km

Le Émetteur-récepteur 400G LR4 étend l'approche FR4 à 10 kilomètres, en utilisant 4 longueurs d'onde LAN-WDM sur une seule paire de fibres duplex LC. Il est conçu pour les applications DCI et d'interconnexion métropolitaine à plus longue portée où 2 km sont insuffisants. Les émetteurs-récepteurs LR4 consomment plus d'énergie que les variantes à portée plus courte en raison de la puissance optique de sortie plus élevée requise pour une transmission sur 10 km.

Facteurs de forme 400G QSFP-DD vs OSFP

Les formats QSFP-DD et OSFP prennent en charge les émetteurs-récepteurs 400G, mais ils diffèrent par leur taille, leur enveloppe de puissance et leur capacité de gestion thermique.

• QSFP-DD : Rétrocompatible avec les ports QSFP28 sur certaines plates-formes. Facteur de forme plus petit avec une dissipation de puissance maximale d'environ 14 W par port. Le facteur de forme 400G le plus largement déployé pour les cartes de ligne de commutation.
• OSFP : Facteur de forme plus grand avec une dissipation de puissance maximale d'environ 21 W par port. Préféré pour les émetteurs-récepteurs 400G avec des exigences de puissance optique plus élevées (variantes LR4 et plus longue portée) et pour le développement de modules 800G de nouvelle génération.

Applications de l'émetteur-récepteur 400G

Comprendre où chaque type d'émetteur-récepteur 400G est déployé aide les équipes d'approvisionnement à spécifier le module approprié pour chaque type de connexion dans le réseau.

Structure de centre de données hyperscale

Les centres de données hyperscale des principaux fournisseurs de cloud sont le principal moteur de l'adoption des émetteurs-récepteurs 400G. Les connexions colonne vertébrale à feuille dans les tissus hyperscale modernes utilisent des émetteurs-récepteurs 400G QSFP-DD SR8 ou DR4 pour la densité de ports la plus élevée au coût par bit le plus bas. Le passage de 100G à 400G par port réduit d'un facteur quatre le nombre de ports physiques et de câbles requis pour une bande passante de structure donnée, réduisant ainsi considérablement les coûts d'investissement et d'exploitation à grande échelle.

Enterprise Core et agrégation

Les réseaux d'entreprise ayant des exigences de base en matière de bande passante élevée se déploient Émetteur-récepteur optique 400Gs dans les commutateurs principaux et les routeurs d'agrégation pour gérer le trafic combiné de plusieurs connexions de couche d'accès 100G. Les émetteurs-récepteurs FR4 sont courants pour les connexions entre les centres de données et les installations de colocation à distance métropolitaine.

Réseaux de télécommunications et de fournisseurs de services

Les opérateurs de télécommunications utilisent des émetteurs-récepteurs 400G LR4 et 400G à plus longue portée pour les connexions aux réseaux métropolitains et régionaux, remplaçant ainsi plusieurs longueurs d'onde à faible vitesse par des connexions 400G uniques pour augmenter la capacité et réduire la complexité opérationnelle.

UnI and GPU Cluster Interconnect

L’infrastructure de formation à l’IA à grande échelle nécessite des interconnexions à bande passante extrêmement élevée et à faible latence entre les serveurs GPU. AOC et DAC 400G QSFP-DD les câbles sont largement déployés pour les connexions de serveurs GPU au sein du rack et dans les racks adjacents dans les clusters de formation IA, où la densité de bande passante et le poids des câbles sont deux contraintes critiques.

Comment évaluer un fabricant d'émetteur-récepteur optique 400G

Approvisionnement Émetteur-récepteur optique 400Gs d'un fabricant tiers nécessite une attention particulière à plusieurs facteurs qui déterminent si le produit fonctionnera de manière fiable dans les réseaux de production.

Technologie DSP PAM4

Les émetteurs-récepteurs 400G utilisant la modulation PAM4 nécessitent des puces de traitement du signal numérique (DSP) sophistiquées pour coder et décoder le signal PAM4. La qualité et les performances du DSP affectent directement le taux d'erreur, la consommation d'énergie et la plage de températures de fonctionnement de l'émetteur-récepteur. Les fabricants tiers établis utilisent des solutions DSP éprouvées des principaux fournisseurs de chipsets et peuvent fournir des diagrammes oculaires et des données de test BER pour chaque lot de production.

Compatibilité des plates-formes et codage EEPROM

Vérifiez que le fabricant prend en charge le codage EEPROM pour votre plate-forme de commutation cible : Cisco, Arista, Juniper, Huawei, H3C ou d'autres fournisseurs. Un fabricant disposant d’une bibliothèque de codage complète et d’un processus de mise à jour rapide du codage est essentiel pour les déploiements sur plusieurs générations de plates-formes.

Lermal Performance

Les émetteurs-récepteurs 400G consomment entre 5 et 14 W par module, soit bien plus que les modules à vitesse inférieure. La gestion thermique, tant au sein du module émetteur-récepteur que dans la conception du flux d'air du commutateur hôte, est essentielle pour un fonctionnement durable et fiable. Demandez les spécifications de la plage de température de fonctionnement et confirmez que la conception thermique de l'émetteur-récepteur est compatible avec la direction du flux d'air et la densité des ports du commutateur hôte.

Tests de production et assurance qualité

Les émetteurs-récepteurs optiques à grande vitesse nécessitent des tests de production complets, notamment la mesure de la puissance optique, la vérification de la longueur d'onde, les tests du taux d'extinction, l'analyse du diagramme oculaire et les tests BER à des températures de fonctionnement extrêmes. Les fabricants disposant de plates-formes d'équipements de test automatisés (ATE) peuvent effectuer des tests à 100 % sur chaque unité et fournir des données de test par unité sur demande.

Foire aux questions (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre 400G QSFP-DD et 400G OSFP ?

Un: Both QSFP-DD et OSFP sont des normes de facteur de forme pour les émetteurs-récepteurs optiques 400G qui utilisent 8 voies électriques à 50G par voie. QSFP-DD est physiquement similaire en largeur au facteur de forme QSFP28 existant, permettant une densité de ports plus élevée sur les panneaux avant du commutateur et une compatibilité descendante avec les ports QSFP28 sur certaines plates-formes. OSFP est légèrement plus grand avec une limite de dissipation de puissance plus élevée d'environ 21 W, ce qui le rend mieux adapté aux variantes 400G plus puissantes et aux futurs modules 800G. La plupart des déploiements hyperscale utilisent QSFP-DD pour sa densité de ports plus élevée, tandis que OSFP est préféré pour les applications à plus longue portée et à plus forte puissance.

Q : Les émetteurs-récepteurs 400G peuvent-ils être utilisés dans les ports 100G QSFP28 existants ?

Un: No. Émetteurs-récepteurs 400G QSFP-DD ne sont pas physiquement ou électriquement compatibles avec les ports 100G QSFP28, malgré la similitude visuelle. QSFP-DD possède une interface électrique double densité avec 8 voies contre 4 voies pour QSFP28 et nécessite un port hôte prenant en charge la norme QSFP-DD. Certaines plates-formes de commutation offrent des options de dérivation dans lesquelles un port QSFP-DD 400G peut être divisé en quatre connexions 100G à l'aide d'un câble épanoui.

Q : Quel type de fibre est requis pour les émetteurs-récepteurs 400G SR8 ?

Un: Émetteur-récepteur 400G SR8s nécessitent une fibre multimode OM4 ou OM5 avec des connecteurs MPO-16. La fibre OM4 prend en charge 100 mètres de portée et la fibre OM5 prend en charge 150 mètres. Le connecteur MPO-16 fournit 16 brins de fibre dans un seul corps de connecteur : 8 pour la transmission et 8 pour la réception. Si votre installation de fibre optique existante utilise des connecteurs MPO-12, une solution de sortance ou de conversion est requise pour s'interfacer avec les émetteurs-récepteurs SR8.

Q : Quelle est la consommation électrique d’un émetteur-récepteur QSFP-DD 400G typique ?

Un: Power consumption for Émetteurs-récepteurs 400G QSFP-DD varie selon le type d’interface optique. Les modules SR8 consomment généralement entre 8 et 10 W. Les modules DR4 consomment entre 10 et 12 W. Les modules FR4 consomment entre 12 et 14 W. Les modules LR4 peuvent consommer jusqu'à 14W. Ces chiffres représentent la puissance tirée du port hôte et dissipée sous forme de chaleur dans le module — un facteur important à prendre en compte pour la conception thermique des commutateurs dans les déploiements 400G haute densité.

Q : Quel est le délai de livraison pour les commandes groupées d’émetteurs-récepteurs 400G auprès d’un fabricant chinois ?

Un: Standard lead times for bulk Émetteur-récepteur optique 400G les commandes des fabricants chinois établis sont généralement de 15 à 30 jours ouvrables après la confirmation de la commande pour les spécifications standard en production. Le codage EEPROM personnalisé pour une compatibilité de plate-forme spécifique ajoute 3 à 5 jours ouvrables pour la configuration initiale du codage. Une production accélérée est disponible pour les commandes urgentes avec un préavis suffisant.

Les services OEM et ODM sont disponibles. Contactez-nous via fibreay.com pour demander des spécifications techniques, une confirmation de compatibilité de la plate-forme et des prix de gros.

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