Меню

400 Gigabit Ethernet

Развитие телекоммуникационной отрасли в целом и Ethernet-среды в частности подталкивает производителей оборудования на разработку новых высокоскоростных электрических и оптических интерфейсов. В текущем году рабочая группа IEEE 802.2bs планирует завершить разработку стандартов для 400 Gigabit Ethernet интерфейсов.

Высокоскоростные приемо-передатчики

Следует заметить, что перед инженерами IEEE  стоит задача не просто разработать общий стандарт 400GE, но и сформировать отдельные стандарты для различных форм-факторов оптических трансиверов. В зависимости от потребностей и условий эксплуатации телеком отрасль предъявляет различные требования к высокоскоростным приемо-передатчикам.

Требования к трансиверам 400 Gigabit

Можно выделить пять основных требований предъявляемых к трансиверам:

  1. Габариты корпуса
  2. Тип электрического разъема
  3. Тепловыделение
  4. Обратная совместимость
  5. Стоимость
400 Gigabit Ethernet

Первые два требования тесно связаны друг с другом, так как габариты трансивера определяют не только плотность компоновки лицевой панели активного сетевого оборудования, но и площадь тепловыделения и как следствие требования по обеспечению охлаждения приемо-передающего оборудования.

Последующие два требования так же связаны между собой, так как обратная совместимость во многом возможна при сохранении преемственности в использовании электрических разъемов. Эти требования будут важны для тех производителей сетевого оборудования, которые будут создавать многофункциональные устройства с поддержкой работы различных скоростей передачи в рамках одного порта.

Форм-факторы для передачи 400GE

Для организации связи по новому протоколу передачи поставщики оборудования  разрабатывают несколько форм-факторов трансиверов с различным набором характеристик.

По мере выравнивания общих требований потребителей и поставщиков из множества различных типов приемо-передатчиков выделяется один наиболее универсальный, который наилучшим образом отвечает всем требованиям отрасли.

Так, к примеру, для однопоточных электрических интерфейсов (1-10GE) лидером рынка стал – формат SFP, а для четырехпоточных электрических интерфейсов (40-100GE) на данный момент самым популярным и перспективным является форм-фактор QSFP.

На сегодняшний день производители трансиверов анонсировали четыре форм-фактора для передачи 400GE: CFP8, OSFP, QSFP-DD, COBO.  Каждый из представленных типов приемо-передатчиков предлагает уникальный набор характеристик для удовлетворения различных требований.

CFP8

Первым из 400GE трансиверов является CFP8

Первым из новой линейки 400GE трансиверов является CFP8. Форм-факторы из линейки CFP  являются  первопроходцами среди высокоскоростных трансиверов (более 40Gbps), на данный момент производителями представлена версия CFP8, работающая в режиме 16 потоков со скоростью передачи 25 Гбит/с каждый.

Более современная версия на 8 потоков со скоростью передачи 50 Гбит/с каждый, до сих пор находится в разработке и ожидание ее сильно задержало бы релиз CFP8.

Габаритные размеры CFP8

Исторически что форм-факторы CFP являются не только первыми, но и обладают самыми большими габаритами среди аналогов, не стал исключением и CFP8 его габариты составляют 40*9,5*102 мм.

Габариты трансивера являются компромиссными так как, с одной стороны большой размер корпуса обеспечивает хорошую теплоотдачу, что облегчает проектирование системы охлаждения активного сетевого оборудования.

Но с другой стороны большие габариты трансивера не позволяют обеспечить высокую плотность портов в рамках 1 RackUnit.

Форм-фактор OSFP (Octa SFP)

Форм-фактор OSFP (Octa SFP) рассчитан на максимально возможные тепловые и энергетические характеристики.

Трансивер OSFP является первым приемо-передатчиком на рынке способным работать в режиме восьми потоков со скоростью передачи 50 Гбит/с каждый. К сожалению, данная инновация несколько замедляет вывод готового продукта на рынок, в связи с отсутствием подходящего сетевого оборудования.

OSFP

Габаритные размеры OSFP

В тоже время габариты OSFP составляющие всего 22,9*22,9*100,4 мм позволяют обеспечить достаточно высокую плотность портов, до 36 штук в рамках 1 RackUnit, что эквивалентно 14,4 Тбит/с. Не смотря на небольшие габариты корпуса трансивера OSFP, внутри установлен радиатор, что позволяет использовать данный форм-фактор в коммутаторах с классической системой охлаждения, циркуляция воздуха от лицевой панели к задней стенке.

Трансиверы обладают двухсторонним 60-контактным разъемом и так же как CFP8 не обладают обратной совместимостью с ранее представленными форм-факторами.

Форм-фактор QSFP-DD

Условие обратной совместимости новых типов трансиверов для некоторых потребителей является очень важным. Трансиверы QSFP-DD удовлетворяют этим условиям, так как созданы с учетом обратной совместимости с форм-факторами QSFP+ и QSFP28.

Таким образом, QSFP-DD может работать как на скорости передачи 400Гбит/с (в режиме 8 потоков со скоростью 50 Гбит/с каждый), так и на более низких скоростях передачи 40 и 100Гбит/с (в режиме 8 потоков со скоростью 10/25 Гбит/с каждый).

Типы форм-фактора QSFP-DD

Обратная совместимость со старыми форм-факторами достигается использованием специального электрического разъема, в котором за основным рядом контактов (они отвечают за режим работы 40/100Гбит/с)  идет дополнительный. На данный момент MSA определила 2 типа форм-фактора QSFP-DD:

  1. Удлиненный корпус по всей длине по отношению к классическим QSFP. Равномерное удлинение всего корпуса достаточно для организации дополнительного места, в котором размещается второй ряд контактов;
  2. Удлиненный корпус со стороны лицевой панели на 15 мм по отношению к классическим QSFP. Это позволяет организовать дополнительное место в корпусе достаточное для размещения второго ряда контактов.
QSFP-DD

Так как QSFP-DD  обратно совместимы с предыдущими версиями QSFP и незначительно отличаются от них по габаритам, следует отметить высокое термическое сопротивление нового форм-фактора. Заявленное сопротивление QSFP-DD  составляет 10-12Вт в то время как у предыдущих QSFP эта характеристика не превышала 5Вт.

Преимущества форм-фактора QSFP-DD

Таким образом можно предположить, что форм-фактор QSFP-DD  будет обладать наибольшей популярностью за счет:

  • возможности организации высокой плотности портов на лицевой панели сетевых устройств;
  • высокого теплового сопротивления;
  • обратной совместимости со старыми форм-факторами.

Форм-фактор COBO (Consortium for On-Board Optics)

Форм-фактор COBO (Consortium for On-Board Optics) является несъемным трансивером рассчитанным на передачу информации со скоростью 400Гбит/с. При создании форм-фактора COBO производители стремились: обеспечить наивысшую плотность портов в рамках 1 RackUnit, оптимизировать теплоотдачу и повысить энерго-эффективности нового трансивера.

Одновременное повышение плотности портов  и оптимизация теплоотдачи достигается наличием возможности свободного распределения COBO- портов на материнской плате внутри сетевого оборудования и необходимость выведения на лицевую панель только пассивных оптических портов. При этом трансиверы COBO рассчитаны на термическое сопротивление свыше 15Вт, это значение является самым большим среди всех 400G Ethernet трансиверов.

Форм-фактор COBO

Плюсы и минусы форм-фактора COBO

Если отбросить факт «несъемность» приемо-передатчиков форм-фактора, то форм-фактор COBO представляет собой 400Гбит/с оптический трансивер работающий в режиме 8 потоков со скоростью передачи 50 Гбит/с каждый и обладающий двурядным электрическим  разъемом.

COBO трансиверы представляют собой узкоспециализированное оборудование из-за нескольких факторов, таких как: несъемность и отсутствие обратной совместимости. Но если учесть все его положительные качества и приложить к ним экономическую выгодность то оценка этого форм-фактора сразу же меняется. Возможность создания на базе этих приемо-передатчиков высокоплотного сетевого оборудования с классической системой охлаждения делают COBO идеальным решением для ЦОДов и других облачных сервисов.

Развитие рынка 400Гбит/с

Дальнейшая реакция рынка и усилия поставщиков определят наиболее удачный форм-фактор для передачи 400Гбит/с. Но уже сейчас можно сказать, что растущие потребности телекоммуникационного рынка в сегменте 400GE найдут свои предложения.

На данный момент сообщество ожидает от рабочей группы IEEE стандарта P802.3bs, который бы позволил перевести 400 гигабитные трансиверы из статуса опытных образцов в коммерческие продукты.

Добавить комментарий

Добавить комментарий