知識

クラウド コンピューティング、人工知能、ビッグデータ分析の爆発的な成長により、高帯域幅、低遅延、エネルギー効率、コスト効率に優れた光トランシーバ{{0}{0}{1}{2}{3}の需要が高まっています。 100G から 100G に進化するネットワーク アーキテクチャの文脈において400Gそしてさらにその先には、QSFP-DDパッケージング フォーム ファクタは、既存の製品との下位互換性を維持しながら、利用可能な I/O 密度を 2 倍にする、これらの課題に対する業界の答えとなっています。QSFPインフラストラクチャー。さまざまな QSFP-DD バリアントの中でも、DR4 (デュアル デンシティ 4- レーン) ソリューションは、特に短距離アプリケーションで際立っています。

QSFP-DD DR4 の重要性

QSFP-DD DR4 光トランシーバーデータセンター事業者がネットワークをアップグレードするための重要なテクノロジーです。400Gの速度既存のインフラストラクチャを完全に見直すことなく。これらのモジュールは、最長 500 メートルのシングルモード ファイバで 400 Gbps のスループットを実現し、データセンター内相互接続、トップオブラックからコア スイッチへの接続、ハイパフォーマンス コンピューティング クラスタを提供します。{{4}{4}のDR4このソリューションは主に、スペースに制約のある環境でのポート密度の最大化に取り組み、従来のシステムからの明確な移行パスを提供します。{0}}

QSFP-DD DR4 光モジュール

データレートアーキテクチャ:それぞれDR4モジュールが提供する400G各チャネルが 100Gbps で動作する 4 つの並列光チャネルを利用することにより、スループットを向上させます。これ4x100Gこのアーキテクチャでは PAM4 エンコーディングを採用し、信号の整合性を維持しながら高いデータ レートを実現します。

伝送距離:DR4 モジュールは、シングルモード ファイバー（OS2）で最大 500 メートルの伝送をサポートします。-この距離は、極端な長距離は必要ありませんが、信頼性の高い高速接続が不可欠であるデータセンター内のアプリケーション向けに最適化されています。-

消費電力:通常の消費電力は 12 ワット未満です。高度な熱管理により、高密度導入でも信頼性の高い動作が保証されます。-

物理インターフェース:このモジュールは、QSFP-DD約 18.35mm × 89.4mm のフォームファクタに収められています。デュアル密度設計により、1U スイッチに 36 ポートが可能になり、従来のスイッチと比較してポート密度が 2 倍になりますQSFPモジュール。

ファイバの種類とコネクタ: DR4通常、パラレル シングルモード ファイバー（OS2）を使用します。-MPOコネクタ、500メートル以内で400Gbps伝送を実現します。これは、QSFP-100G-DR-SDR4 モジュールは完全なモジュールとして動作するため、スタイルは単一チャネルに近づきます。-400Gトランシーバー解決。

温度範囲:ほとんどの DR4 モジュールは、0 度から 70 度の範囲内で確実に動作します。
 

コア技術と原則

PAM4変調技術

PAM4 (4- レベルのパルス振幅変調) は、光信号テクノロジーの根本的な変化を表しています。 2 つの信号レベルを使用してバイナリ データを表す従来の NRZ (Non-Return-to-Zero) エンコーディングとは異なり、PAM4 は 4 つの異なる振幅レベルを使用してシンボルあたり 2 ビットをエンコードします。
 

PAM4 の仕組み:PAM4 信号では、各シンボルは 00、01、10、または 11 の 4 つの状態のいずれかを表すことができます。これにより、ボー レートを増加させることなく、データ送信レートが効果的に 2 倍になります。たとえば、PAM4 を使用した 26.5625 Gbaud 信号は 53.125 Gbps のデータを送信できますが、NRZ を使用した場合は 26.5625 Gbps しか送信できません。

DR4 の利点:PAM4 変調により、DR4 モジュールは、過度に高い周波数の電子部品や非常に厳しい分散耐性を必要とせずに、チャネルあたり 100 Gbps を達成できます。-

信号に関する考慮事項:NRZ と比較して、PAM4 信号は振幅レベル間の間隔が狭いため、ノイズ マージンが低くなります。高度な前方誤り訂正 (FEC)、デジタル信号処理 (DSP)、高精度アナログ回路が連携して、信号対雑音比が低減された条件下でも許容可能なビット誤り率を維持します。--。

ギアボックス技術

ギアボックスは、ホストの電気インターフェイスと光チャネル レートの間の速度の不一致を埋める重要なコンポーネントです。でQSFP-DD DR4モジュールに応じて、Gearbox は複雑なデータ レート変換とチャネル割り当てを実行します。ホストは、モジュール インターフェイスで 8 つの 50Gbps 電気チャネル (8×50G PAM4) を提供します。 Gearbox は、この 8- チャネル 400G 電気信号を 4 つの 100Gbps 光チャネル (4x100G PAM4) に変換し、ファイバー経由で伝送します。最新の Gearbox のプロトコル対応機能は、パケット境界を維持し、フロー制御を管理し、複数のチャネル間でデータを正しく調整して、変換中のデータ破損を防ぎます。

パフォーマンスの最適化:ギアボックスの設計には、バッファリング、クロック ドメイン クロス回路、適応イコライゼーションが組み込まれており、遅延とジッターを最小限に抑えます。これらの機能は、電気{1}}から-光への変換によって伝送パス全体に追加されるオーバーヘッドを最小限に抑えます。

MDCインターフェース

MDC インターフェースは、標準化された I2C- 互換プロトコルであり、基本的な監視および制御機能を提供します。QSFP-DDモジュール。 MDC インターフェースを介して、ネットワーク オペレータはモジュール温度、供給電圧、光パワーの送信、光パワーの受信、レーザー バイアス電流に関するリアルタイム情報にアクセスできます。- MDC インターフェイスを使用すると、ホストはモジュール パラメーターを構成でき、さまざまな展開シナリオと最適化戦略をサポートできます。

QSFP-DD モジュールは、業界仕様で定義された標準化されたメモリ マップを実装し、ベンダー間での管理インターフェースの一貫性を確保し、ネットワーク管理を簡素化し、統合の複雑さを軽減します。これら 3 つのコア テクノロジーが連携して、信頼性の高い 400G 伝送を実現します。QSFP-DD DR4光モジュールは、QSFP-DD MSA 規格、IEEE 802.3bs 規格、および OIF CEI-56G-PAM4 規格に準拠する必要があります。

FR4/LR4との比較

のQSFP-DD 400Gシリーズには複数のインターフェイス タイプが含まれており、それぞれが異なる伝送要件に合わせて最適化されています。 3 つの主流ソリューションは、DR4、FR4、および LR4 です。

3 つの 400G インターフェイスの比較:

光伝送アーキテクチャ:

アプリケーション シナリオの選択:

注: DR4 標準は、シングルモード ファイバ アプリケーション向けに定義されています。-マルチモードファイバーの使用については、次のような他のインターフェース規格を参照してください。400G SR8.

コネクタの種類に関しては、DR4を使用しますMPO-12パラレル コネクタ (8 芯ファイバー リボン)、FR4そしてLR4両面印刷を使用するLCコネクタ(2- コア シングルモード)。を活用した導入Cisco DAC ケーブルインストール前に、特定のスイッチ プラットフォームおよびモジュール ベンダーとの互換性を確認する必要があります。

DR4の利点

物理層では、QSFP-DD DR4光モジュールは 36 個導入可能400Gラック スペース 1U 以内のポート - は、従来の QSFP - のポート密度の 2 倍であり、ラック スペースの制約が厳しいデータ センターのコスト削減に直接つながります。エネルギー効率の点では、DR4 モジュールは消費電力を 12W 未満に抑え、DFB または EML レーザー技術を利用して高性能シングルモード伝送を実現します。-累積的なエネルギー節約は、冷却システムの負荷も軽減しながら、大規模に大幅に削減されます。経済的には、DR4 はシングルモード ファイバー（OS2）を使用して、モジュールのコストを抑えながら信頼性の高い 500 メートルの伝送距離を提供します。{10}FR4/LR4 より 30 ～ 50% 低い。さらに、DR4 は以下に完全に準拠しています。QSFP-DDMSA および IEEE 802.3bs 標準により、マルチベンダーの相互運用性が確保されます。-同時に、QSFP-DDポートは下位互換性がありますQSFP/QSFP28モジュールを使用して、既存の投資を効果的に保護する段階的なネットワーク アップグレード戦略をサポートします。