حان الوقت لدخول 2019 ، عندما أصبح 400g موضوعًا ساخنًا في مجال صناعة الاتصالات البصرية ، أطلقت الشركات الرائدة في تصنيع أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية في العالم وحدات 400g البصرية الخاصة بها. عندما ندرج العوامل النموذجية لوحدات بصرية 400g لهذه الشركات الصانعة (كما هو موضح في الرسم التوضيحي أدناه) ، وجدنا أن جميع الشركات المصنعة باستثناء finisar (التي اكتسبتها ii-vi) قد تبنت عامل الشكل qsfp-dd - يبدو أن السوق قد اعترفت بـ qsfp-dd كخيار أول لعوامل الشكل من وحدات 400g الضوئية ، على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة قدمت أيضًا وحدات 400g الضوئية مع عوامل الشكل osfp و cfp8.
400g شكل العوامل لمصنعي أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية
نصائح: qsfp-dd عبارة عن عامل نموذج وحدة قابلة للتوصيل عالي السرعة تم تعريفه بواسطة مجموعة qsfp-dd msa.
"قامت مجموعة mssfp-dd msa بتعريف الجيل التالي من عامل الشكل القابل للتوصيل عالي الكثافة وعالي السرعة الذي يعمل على تلبية احتياجات الصناعة لحلول الشبكات عالية السرعة وعالية السرعة في عامل الشكل المتوافق مع الإصدارات السابقة. qsfp-dd وقد تم تطوير المواصفات وصقلها من قبل العديد من الشركات ضمن مجموعة qsfp-dd msa وتم طرحها للجمهور. "
لماذا تختار الشركات المصنعة السائدة عامل الشكل qsfp-dd؟ هل هذا يعني أن الوحدات البصرية المستقبلية 400g ستستند إلى qsfp-dd؟ من أجل توضيح هذه القضايا ، دعونا أولا ننظر إلى تاريخ qsfp-dd.
باختصار ، منذ بداية 2016 إلى نهاية 2018 ، فإن مولد qsfp-dd قد نضج لما يقرب من ثلاث سنوات. خلال هذه الفترة ، زاد أيضًا أعضاء مجموعة qsfp-dd msa من مُحفِّدي 13 الأصليين إلى مُروجي 14 الحاليين (تم الحصول على شركات 3 ، لذلك تم ترك 11 فقط فعلاً) ومساهمين 52.
التغييرات في المروجين لمجموعة qsfp-dd msa خلال هذه الفترة تحققت أيضا من قول قديم: بطل الوضع - ii-vi استحوذت على الشركة المصنعة لجهاز الإرسال والاستقبال البصرية القديمة finisar؛ حصلت شركة broadcom على brocade. اكتسبت lumentum أوكلارو. أكملت سيسكو أيضا الاستحواذ على luxtera في الآونة الأخيرة. بعد الكثير من عمليات الاستحواذ ، دعنا نلقي نظرة على الشركات الكبيرة المتبقية. هناك مزوّدو شرائح مثل broadcom (تستخدم avago broadcom كإسم علامة تجارية بعد الاستحواذ على broadcom) ، وبائعي أجهزة مثل cisco و huawei ، ومزوّدي الأجهزة مثل lumentum ، ومصنعي أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية مثل foxconn interconnect technology ، ومُصنعي الملحقات مثل molex و te connectivity ، وما إلى ذلك ، تغطي صناعة الاتصالات بأكملها.
لماذا العديد من الشركات الكبيرة تعمل معًا لتشجيع qsfp-dd؟ دعونا نجد الاسباب معا الآن.
يجب أن يدعم عامل الشكل الناجح مجموعة كاملة من الوسائط وأنواع جهاز الإرسال والاستقبال السائدة في صناعة الشبكات. بالنسبة لوسائط الإعلام ، يشمل ذلك كابلات النحاس المنفصلة المباشرة المنفصلة (dac) والألياف متعددة الأوضاع (mmf) والألياف أحادية الوضع (smf). بالنسبة إلى أجهزة الإرسال والاستقبال وجمعيات الكابلات النحاسية النشطة أو الكبلات الضوئية النشطة ، يتضمن ذلك تلك المعرفة بواسطة ethernet و fiber channel و infiniband لـ 100 gb / s و 200 gb / s و 400 gb / s. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا يتم اختراق كثافة المنافذ من كثافة الممارسة الحالية. علاوة على ذلك ، التوافق مع عامل الشكل qsfp المشهور أمر ضروري لتبني الصناعة.
إن qsfp-dd ، وحدة quad-factor للتوصيل المزدوج ذات الكثافة المزدوجة ، هي وحدة نمطية ونظام قفص / موصل مشابه لـ qsfp الحالي ، ولكن مع صف إضافي من الاتصالات لتوفير واجهة كهربائية ذات ثمانية حارات. يشير المصطلح "ثنائي الكثافة" إلى مضاعفة عدد السطوح البينية الكهربائية عالية السرعة التي تدعمها الوحدة بالمقارنة مع وحدة qsfp28 العادية. تكون مواصفات الموصل جاهزة لتنسيق التشكيل الكهربائي pam4 الجديد الذي يدعم 50gb / s الذي يوفر مضاعفة السرعة الأخرى الناتجة عن زيادة 4x في سرعة المنفذ لـ qsfp-dd مقارنة بوحدة qsfp28.
رسم تخطيطي لوحدة qsfp-dd وواجهة المضيف
بعد ذلك ، سنقوم بتحليل ميزات qsfp-dd واحدة تلو الأخرى.
يوسع qsfp-dd على عامل الشكل القابل للتوصيل qsfp ، وهو عبارة عن واجهة كهربائية ذات أربع مسارات معتمدة على نطاق واسع.
qsfp-dd مع 2x1 مكدس / موصل مدمج مكدس. نظرًا لاحتياجات الصناعة ، فإن معظم عوامل الشكل القابلة للتوصيل في نهاية المطاف ترى نظامًا متطورًا موصلًا بالقبَّاب مكوَّنًا إلى جانب نظام موصل ذو فتحة واحدة. في كثير من الأحيان يتم تضمين نظام واحد مرتفع في مواصفات msa الأولية ويتم ترك اثنين عالية لموردي الفردية المستقلة. لتقديم خدمة أفضل للصناعة ، اختارت مجموعة qsfp-dd msa التطوير في نفس الوقت لأنظمة الموصلات ذات القفص الواحد والارتفاع العالي.
يتيح موصل smt و 1xn cage وتحسينات تصميم cage وتحسين حالة الوحدة النمطية الدعم الحراري لـ 12w لكل وحدة على الأقل. تحدد مواصفات qsfp-dd فئات الطاقة حتى 14w بالإضافة إلى فئة 14w. نظرًا لتقنيات الإدارة الحرارية المبتكرة المستخدمة في تصميمات الوحدة النمطية والأقفاص ، تدعم وحدات qsfp-dd مستويات الطاقة على الأقل في 12w في تصميم نظام نموذجي. إن المعرفة الواسعة والخبرة في تصميم النظام مع عوامل شكل عائلة qsfp تُمكّن حلول الأنظمة المبتكرة التي يمكن أن تمتد إلى ما بعد ذلك النطاق. يتم تخفيف ميزات الإدارة الحرارية اللازمة لطبقات استهلاك الطاقة الأعلى لفئات الطاقة الأقل لتجنب التكاليف غير الضرورية.
تستخدم السطوح البينية الكهربائية qsfp-dd ثمانية حارات تعمل حتى 25gb / s nrz modulation أو 50gb / s pam4 modulation ، وتوفر حلولاً حتى 200gb / s أو 400gb / s. يمكن لـ qsfp-dd تمكين عرض النطاق الترددي الكلي 14.4tb / s في فتحة تبديل واحدة. من خلال زيادة عرض النطاق الترددي الكلي بمعدل أربعة أضعاف مع الحفاظ على كثافة المنافذ ، يمكن لـ qsfp-dd دعم النمو المستمر في حركة عرض النطاق الترددي للشبكة وحركة مراكز البيانات.
قبل ظهور qsfp-dd ، كانت أكثر الواجهات شيوعًا في صناعة الشبكات تتألف من أحادي (sfp / sfp ) أو الممرات الرباعية (qsfp / qsfp28). ومع ذلك ، لاستيعاب الطلب المتوقع على عرض نطاق البيانات أو سعة القناة ، يتم تحديد ثمانية واجهات حارة في أماكن مثل ethernet. لا تملك عوامل النموذج المتوفرة حاليًا والتي تدعم ثمانية واجهات ممرات كافة الميزات المطلوبة أو الكثافة الضرورية لدعم أنظمة الجيل التالي التي تخطط لتنفيذ هذه السطوح البينية ذات المعدل الأعلى. وهكذا ، قامت مجموعة mssfp-dd msa بتوسيع وتعريف qsfp-dd على أساس qsfp (qsfp / qsfp28).
تتوسع واجهة qsfp-dd الجديدة على عامل الشكل القابل للتوصيل qsfp ، وهو عبارة عن واجهة كهربائية رباعية المسارات تستخدم على نطاق واسع عبر محولات ethernet التي تتيح التوصيل البيني بين المحولات أو الخوادم. تعمل الممرات الكهربائية الأربعة لـ qsfp على 10gb / s أو 25gb / s ، مما يوفر حلولًا لمجموع 40gb / s أو 100gb / s. تشغّل السطوح البينية الكهربائية الجديدة في qsfp-dd القابلة للتوصيل ، ثماني حارات تعمل إلى تعديل 25gb / s nrz أو تعديل pam50 4gb / s ، مما يوفر حلولاً تصل إلى إجمالي 200gb / s أو 400gb / s. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تمكين عرض النطاق الترددي التجميعي لـ 14.4tb / s في فتحة تبديل واحدة ومعالجة نمو حركة البيانات السريعة في مراكز البيانات.
الأنظمة المصممة مع وحدات qsfp-dd متوافقة مع الإصدارات السابقة ، مما يسمح لها بدعم وحدات qsfp الحالية وتوفير المرونة للمستخدمين النهائيين ومصممي النظام. التوافق مع الخلف أمر بالغ الأهمية لهذه الصناعة. بما أن asic مصممة لدعم معدلات متعددة للواجهة ، فمن الأهمية بمكان أن يستفيد النظام من هذا. يمكن للمستخدمين الاستفادة من أحدث منتجات asic ومنتجات النظام بتكاليف منخفضة للمنافذ ويمكنهم توصيل مجموعة واسعة من وحدات qsfp المتوفرة حاليًا لدعم الوسائط المطلوبة والوصول دون الحاجة إلى الحصول على منتجات نظام منفصلة. هذا يقلل بشكل كبير من المخاطر المرتبطة بتنفيذ معدات جديدة. يمكن لمصممي النظام بناء منتجات مشتركة تدعم العديد من المتغيرات القابلة للتوصيل مع الاستفادة من التقنيات والتصميمات المعروفة. لا يحتاج مصممو الوحدات النمطية إلى تصميم تصميماتهم المنخفضة السعر إلى عوامل شكل جديدة غير متخلفة متوافقة مع تخفيض تكاليفهم الإجمالية. إن اقتصاد الحجم الذي تحقق بفضل التوافق العكسي يجعله مرغوبًا للغاية.
تتطابق كثافة منافذ النظام بين مواصفات وحدة qsfp-dd و qsfp28. ومع ذلك ، نظرًا لأن كل منفذ qsfp-dd يمكنه استيعاب ممرات 8 بدلاً من 4 ، فإن qsfp-dd يضاعف عدد منافذ asic التي يدعمها للواجهات الموجودة مثل caui-4.
تكون الواجهة الميكانيكية لـ qsfp-dd على اللوحة المضيفة أعمق بقليل من qsfp28 لاستيعاب الصف الإضافي لجهات الاتصال. يتطابق الارتفاع والعرض مع عامل تصميم qsfp ، مما يتيح لمصممي النظام تحقيق كثافة كثافة منافذ النظام المتماثلة في التصميمات القائمة على qsfp28 أو qsfp-dd. يمكنك توصيل أي وحدة qsfp أو qsfp28 حالية في تركيبات qsfp-dd 1x1 أو xegyx2 cage / connector.
باختصار ، qsfp-dd أطول قليلاً من qsfp / qsfp28 لكن كثافة المنفذ هي نفسها ، ويزيد النطاق الترددي إلى 10 مرة أو مرات 4 من الأخير ، وهو متوافق معكوس ، مما يعني أنه يمكن للعملاء تخطي qsfp نظام وينشر مباشرة نظام qsfp-dd ، مما يقلل كثيرا من تكاليف المعدات.
في بداية هذه المقالة ، ذكرنا أن بعض الشركات المصنعة لجهاز الإرسال والاستقبال الضوئية قد أدخلت أيضا وحدات بصرية 400g مع عوامل الشكل osfp و cfp8. دعونا نقارن بين qsfp-dd و osfp و qsfp-dd و cfp8 لنرى كيف يختلفان.
qsfp-dd مقابل osfp مقابل cfp8
أولا ، دعونا نلقي نظرة على osfp أولا. منذ وقت ليس ببعيد (يناير 16 ، 2019) ، أصدر osa msa إصدار 2.0. ووفقًا لوصفها ، فإن osfp عبارة عن عامل جديد قابل للتوصيل مع ثمانية ممرات كهربائية عالية السرعة والتي ستدعم في البداية 400gb / s (8x50g). وهو أوسع وأعمق قليلاً من qsfp ولكنه لا يزال يدعم منافذ 36 osfp في اللوحة الأمامية 1u ، مما يتيح 14.4tb / s لكل 1u.
نصائح: في الإصدار الأخير من osfp msa ، يدعم osfp بالفعل 800gb / s ، والذي قد يكون السبب في أن osfp هو أيضًا أحد عوامل شكل 400g الشائعة.
باختصار ، يستخدم qsfp-dd بشكل أساسي لتطبيق شبكات 400g التي يتم نشرها حاليًا (و 200g عبر 100g إلى 400g) ، بينما يكون osfp أكثر استعدادًا لشبكات 800g المستقبلية. وبالتالي ، فإن qsfp-dd ، بالاقتران مع الوضع الراهن ، هو أكثر ملاءمة كعامل شكل لمرسلات مستقبلات بصرية 400g.
بدأت سلسلة cfp من cfp ، وذهبت إلى cfp2 ، ثم إلى cfp4 ، وأخيرا إلى cfp8 ، والتي هي أيضا سلسلة شكل عامل طويل. بالمقارنة مع سلسلة qsfp ، يبدو أن سلسلة cfp كانت أقل شعبية ، لأسباب واضحة - كبيرة الحجم واستهلاك الطاقة العالية. كما تم الحصول على أول شركتين تروجان لتطوير cfp msa (finisar و oclaro) ، ويبدو أننا نشعر بنهاية cfp.
دعونا نلقي نظرة على cfp8. ال تم إصداره رسميًا من قِبل cfp msa في مارس 17 ، 2017 ، في نفس الفترة مع إصدار 2.0 من qsfp-dd msa. مقارنة بين اثنين من عوامل الشكل ، يبدو أننا توقعنا انخفاض cfp8.
باختصار ، يبدو أن qsfp-dd هو خيار أفضل من cfp8 ، بغض النظر عن أي جانب.
من خلال تحليل ميزات qsfp-dd ومقارنتها بعوامل شكل وحدة بصرية 400g ، وجدنا أن qsfp-dd له مزايا لا مثيل لها في تطبيقات 400g مثل الوصلات البينية لمراكز البيانات. من المتوقع أنه عندما تبدأ مراكز البيانات عالية الأداء الرائدة في العالم بنشر 400g ، سيصبح qsfp-dd عامل النموذج السائد للوحدات البصرية 400g.
gigalight هي شركة عالمية مبتكرة لتصميم الترابط البصري تقوم بتصميم وتصنيع وتوريد أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية, الكابلات البصرية النشطة و وحدات بصرية متماسكة لشبكة مركز البيانات وشبكة 5g اللاسلكية وشبكة النقل البصري وشبكة بث الفيديو. تستفيد الشركة من التصميم الحصري لتزويد العملاء بأجهزة شبكة ضوئية فعالة من حيث التكلفة وقفة واحدة.