800G QSFP-DD VS OSFP 800G

En el vertiginoso mundo actual, la demanda de transmisión de datos a alta velocidad ha alcanzado niveles sin precedentes. La aparición de aplicaciones de IA y grandes modelos ha convertido la potencia de cálculo en una infraestructura crítica para la industria de la IA. Con la creciente necesidad de una comunicación más rápida, los módulos ópticos de alta velocidad se han convertido en componentes esenciales de los servidores de IA. Este artículo profundiza en la evolución de los módulos ópticos de 800 G y su enorme potencial en la era de la inteligencia artificial.

La evolución de los módulos ópticos 800G.

Los módulos ópticos asumen la tarea de conversión fotoeléctrica de señales en las conexiones de red, encargándose de convertir las señales eléctricas en señales ópticas en el extremo transmisor y, a continuación, transmitirlas a través de fibras ópticas antes de volver a convertir las señales ópticas en señales eléctricas en el extremo receptor. Con el desarrollo y la integración de dispositivos optoelectrónicos, su rendimiento y ancho de banda de transmisión mejoran continuamente. Los módulos ópticos requieren ahora mayores velocidades de transmisión y tamaños más reducidos para adaptarse a diversos escenarios de uso. Los métodos de embalaje también están evolucionando, con embalajes más pequeños y menor consumo de energía, lo que significa que los módulos ópticos pueden alcanzar una mayor densidad de puertos en los conmutadores, permitiendo que la misma cantidad de energía impulse más módulos ópticos.

Demanda de ancho de banda cada vez mayor.

El crecimiento de la demanda de ancho de banda ha tenido un impacto significativo en los módulos ópticos de alta velocidad. Con la continua aparición de nuevas tecnologías y la necesidad de transmisión de datos a gran escala, los módulos ópticos tradicionales de 100G, 200G y 400G ya no pueden satisfacer plenamente las demandas del mercado. Para hacer frente a las crecientes necesidades de ancho de banda, los módulos ópticos de 800G se están convirtiendo en la tendencia.

El crecimiento de la tecnología LPO.

En la era de los módulos ópticos de 800 G, la tecnología LPO (Linear-drive Pluggable Optics) ha surgido como una de las más destacadas. LPO utiliza componentes analógicos lineales en el enlace de datos, eliminando la necesidad de complejos diseños CDR o DSP. En comparación con las soluciones DSP, LPO reduce significativamente el consumo de energía y la latencia, lo que la hace muy adecuada para los requisitos de conectividad de datos de corta distancia, gran ancho de banda, bajo consumo y baja latencia de los centros de computación de IA. A medida que los proveedores de servicios en la nube amplíen sus recursos informáticos, se espera que las soluciones LPO, incluida la 800G LPO, acaparen una parte significativa del mercado.

Embalaje del módulo óptico 800G.

Con el continuo avance de la tecnología, las formas de embalaje de los módulos ópticos han experimentado una importante evolución. Desde los primeros GBIC hasta los más pequeños SFP, pasando por los actuales SFP. 800G QSFP-DD y envases OSFP. Esta tendencia de desarrollo no sólo refleja el aumento continuo de la velocidad de los módulos ópticos, sino que también demuestra su progresión hacia la miniaturización y las capacidades intercambiables en caliente. Los escenarios de aplicación de los módulos ópticos 800G están cada vez más extendidos y abarcan diversos campos, como Ethernet, CWDM/DWDM, conectores, canales de fibra y acceso cableado/inalámbrico.

800G QSFP-DD factor de forma

El módulo de alta velocidad enchufable de factor de forma pequeño cuádruple de doble densidad. QSFP-DD es actualmente el embalaje preferido para los módulos ópticos de 800G, lo que permite a los centros de datos crecer de forma eficiente y ampliar la capacidad de la nube según sea necesario. Los módulos QSFP-DD utilizan una interfaz eléctrica de 8 canales, con cada canal capaz de alcanzar velocidades de hasta 25 Gb/s (modulación NRZ) o 50 Gb/s (modulación PAM4), lo que proporciona una solución agregada de hasta 200 Gb/s o 400 Gb/s.

Las ventajas de 800G QSFP-DD

• Es compatible con versiones anteriores y admite paquetes QSFP+/QSFP28/QSFP56 QSFP.
• Emplea un conector de jaula integrado apilado 2×1, que admite sistemas de conectores de jaula de altura simple y doble.
• Mediante el uso de conectores SMT y jaulas 1xN, consigue una capacidad térmica de al menos 12 vatios por módulo. La mayor capacidad térmica reduce los requisitos de refrigeración de los módulos ópticos, con lo que se recortan algunos costes innecesarios.
• En el diseño de QSFP-DD, el grupo de trabajo MSA ha tenido plenamente en cuenta la flexibilidad del usuario, incorporando un diseño ASIC que admite múltiples velocidades de interfaz y es compatible con versiones anteriores (compatible con QSFP+/QSFP28), reduciendo así los costes de los puertos y los costes de despliegue de los equipos.

800G OSFP Factor de forma

OSFP es un nuevo tipo de módulo óptico, significativamente más pequeño que CFP8 pero ligeramente más grande que QSFP-DD, con 8 canales eléctricos de alta velocidad. Admite 32 puertos OSFP por panel frontal 1U y, cuando se combina con disipadores de calor integrados, puede mejorar considerablemente el rendimiento térmico.

Ventajas de 800G OSFP

• Los módulos OSFP están diseñados con 8 canales, que soportan directamente un caudal total de hasta 800 G, con lo que se consigue una mayor densidad de ancho de banda.
• Gracias a que el paquete OSFP admite más canales y velocidades de transmisión de datos más altas, puede ofrecer un mayor rendimiento y distancias de transmisión más largas.
• Los módulos OSFP presentan un excelente diseño térmico, capaz de soportar un mayor consumo de energía.
• OSFP está diseñado para soportar velocidades aún mayores en el futuro. Dado que los módulos OSFP son de mayor tamaño, tienen potencial para soportar un mayor consumo de energía y, por tanto, velocidades más altas, como 1,6T o superiores.

Comparación del factor de forma del módulo óptico 800G

QSFP-DD suele ser la opción preferida en aplicaciones de telecomunicaciones, mientras que OSFP es más adecuada para entornos de centros de datos. Las principales diferencias entre ambos son:

• Tamaño: OSFP tiene un tamaño ligeramente superior.
• Consumo de energía: OSFP tiene un consumo de energía ligeramente superior a QSFP-DD.
• Compatibilidad: QSFP-DD es perfectamente compatible con QSFP28 y QSFP+, mientras que OSFP no lo es.

Tipos de módulos ópticos 800G

800G = 8100G = 4200G, por lo que, basándose en la velocidad monocanal, puede dividirse en dos categorías, a saber, monocanal 100G y 200G. La arquitectura correspondiente se muestra en la siguiente figura. Los módulos ópticos monocanal de 100G pueden realizarse rápidamente, mientras que los de 200G plantean mayores exigencias a los componentes ópticos. Dado que la velocidad máxima que admiten actualmente las interfaces eléctricas es de 112Gbps PAM4, en el caso de 200G monocanal se necesita un reductor para la conversión.

Para el caso multimodo, existen dos normas principales para módulos ópticos de 800G, correspondientes a distancias de transmisión inferiores a 100 m.

800G SR8

Emplea una solución VCSEL con una longitud de onda de 850 nm y una velocidad monocanal de 100 Gbps PAM4, que requiere 16 fibras. Puede considerarse una versión mejorada del SR4 de 400 G, con el doble de canales. Su interfaz óptica es MPO-16 o dos filas de MPO-12, como se muestra en la siguiente figura. El módulo óptico SR8 800G se utiliza normalmente para Ethernet 800G, enlaces de centros de datos o interconexiones 800G-800G.

800G SR4

La solución utiliza longitudes de onda de 850 nm/910 nm para la transmisión bidireccional, utilizando DeMux en el módulo para separar las dos longitudes de onda. La velocidad monocanal es de 100 Gbps PAM4 y requiere 8 fibras. En comparación con SR8, el número de fibras en este esquema se reduce a la mitad. A continuación se muestra su diagrama de bloques:

A continuación se muestra su interfaz de fibra óptica con clavija MPO-12.

Para el caso monomodo, existen varias normas para los módulos ópticos de 800G:

800G DR8, 800G 2xDR4, 800G PSM8

Los tres estándares tienen arquitecturas internas similares, con 8 transmisores y 8 receptores, una velocidad de canal única de 100 Gbps y la necesidad de 16 fibras.

El módulo óptico 800G DR8 adopta tecnología 100G PAM4 y 8 canales monomodo en paralelo, la distancia de transmisión a través de fibra monomodo puede alcanzar los 500m, normalmente se aplica en centros de datos, interconexiones 800G-800G, 800G-400G, 800G-100G.

El PSM8 800G adopta la tecnología CWDM con 8 canales ópticos, cada uno con una velocidad de transmisión de 100 Gbps, que admiten una distancia de transmisión de 100 m, lo que lo hace ideal para la transmisión a larga distancia y el uso compartido de recursos de fibra.

800G 2DR4 se refiere a dos "400G-DR4" interfaces, 2DR4 interfaz óptica es de dos MPO-12, como se muestra en la figura siguiente, se puede interconectar con 400G DR4 módulo óptico, sin cable de fibra rama, el apoyo 500m distancia de transmisión, conveniente para las actualizaciones de centros de datos.PSM8 y DR8 interfaz óptica es MPO-16. MPO-16.

800G FR8

Estas dos soluciones son actualizaciones de módulos ópticos FR4 y LR4 de 400 G que utilizan longitudes de onda CWDM4 de 1271/1291/1311/1331 nm. 2xFR4 admite una distancia de transmisión de 2 km, y 2xLR4 admite una distancia de transmisión de 10 km. Sus interfaces ópticas son interfaces CS duales o LC dúplex duales.

Impacto de Al en el despliegue de módulos ópticos 800G

En primer lugar, los servidores de IA requieren altas velocidades de datos y baja latencia, lo que exige conmutadores en la parte superior del bastidor que se ajusten al ancho de banda subyacente. Estos conmutadores también pueden requerir redundancia de latencia, lo que exige módulos ópticos de alta velocidad. Por ejemplo, el servidor NVIDIA DGX H100 viene con ocho módulos GPU H100, cada uno de los cuales requiere dos módulos ópticos de 200G. Por lo tanto, cada servidor requiere al menos 16 módulos de 200G, y los puertos de conmutación de la parte superior del rack correspondientes requieren al menos 4 de 800G.

En segundo lugar, los chips ópticos de 800G son más rentables y económicos. Utilizan chips EML de 100G, mientras que los de 200G/400G utilizan chips ópticos de 50G. Los datos muestran que un chip óptico de 100G cuesta 30% menos que dos chips ópticos de 50G a la misma velocidad.

No obstante, los módulos ópticos de 400G siguen siendo importantes en el sector. Aunque no puedan igualar la velocidad de los módulos ópticos de 800G, ofrecen un aumento significativo del ancho de banda con respecto a tecnologías más antiguas y son la solución preferida de muchas organizaciones. Además, algunas aplicaciones pueden no necesitar toda la funcionalidad de Ethernet 800G, lo que hace que Ethernet 400G sea más práctica para ellas.