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:
- Габариты корпуса
- Тип электрического разъема
- Тепловыделение
- Обратная совместимость
- Стоимость
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.
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.
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).[/vc_column_text][/vc_column]
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:
- 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;
- 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.
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.
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.