800G QSFP-DD VS OSFP 800G

Dans le monde d'aujourd'hui, qui évolue rapidement, la demande de transmission de données à haut débit a atteint des niveaux sans précédent. L'émergence d'applications d'intelligence artificielle et de grands modèles a fait de la puissance de calcul une infrastructure essentielle pour l'industrie de l'intelligence artificielle. Avec le besoin toujours croissant d'une communication plus rapide, les modules optiques à haut débit sont devenus des composants essentiels des serveurs d'IA. Cet article se penche sur l'évolution des modules optiques 800G et sur leur vaste potentiel à l'ère de l'intelligence artificielle.

L'évolution des modules optiques 800G.

Les modules optiques se chargent de la conversion des signaux photoélectriques dans les connexions réseau, convertissant les signaux électriques en signaux optiques à l'extrémité d'émission, puis les transmettant par des fibres optiques avant de reconvertir les signaux optiques en signaux électriques à l'extrémité de réception. Avec le développement et l'intégration des dispositifs optoélectroniques, leurs performances et leur largeur de bande de transmission ne cessent de s'améliorer. Les modules optiques nécessitent désormais des taux de transmission plus élevés et des tailles plus petites pour s'adapter à différents scénarios d'utilisation. Les méthodes d'emballage évoluent également, avec des emballages plus petits et une consommation d'énergie plus faible, ce qui signifie que les modules optiques peuvent atteindre une plus grande densité de ports sur les commutateurs, ce qui permet à la même quantité d'énergie d'alimenter plus de modules optiques.

Une demande de bande passante en constante augmentation.

La croissance de la demande de bande passante a eu un impact significatif sur les modules optiques à grande vitesse. Avec l'émergence continue de nouvelles technologies et le besoin de transmission de données à grande échelle, les modules optiques traditionnels 100G, 200G et 400G ne peuvent plus répondre entièrement aux demandes du marché. Pour répondre aux exigences toujours croissantes en matière de largeur de bande, les modules optiques 800G sont en train de s'imposer.

La croissance de la technologie LPO.

À l'ère des modules optiques 800G, la technologie Linear-drive Pluggable Optics (LPO) s'est imposée. La LPO utilise des composants analogiques linéaires dans la liaison de données, ce qui élimine la nécessité de concevoir des CDR ou des DSP complexes. Par rapport aux solutions DSP, la technologie LPO réduit considérablement la consommation d'énergie et la latence, ce qui la rend tout à fait adaptée aux exigences de connectivité des données à courte distance, à large bande passante, à faible consommation d'énergie et à faible latence des centres de calcul de l'IA. À mesure que les fournisseurs de services cloud étendent leurs ressources informatiques, les solutions LPO, y compris la LPO 800G, devraient s'approprier une part importante du marché.

Emballage des modules optiques 800G.

Avec les progrès constants de la technologie, les formes d'emballage des modules optiques ont connu une évolution significative. De l'ancien emballage GBIC à l'emballage SFP plus petit, et maintenant à l'emballage actuel 800G QSFP-DD et OSFP. Cette tendance reflète non seulement l'augmentation continue de la vitesse des modules optiques, mais démontre également leur progression vers la miniaturisation et les capacités de remplacement à chaud. Les scénarios d'application des modules optiques 800G sont de plus en plus répandus et couvrent divers domaines tels que l'Ethernet, le CWDM/DWDM, les connecteurs, les canaux de fibres et l'accès câblé/sans fil.

Facteur de forme QSFP-DD 800G

Le module haute vitesse à double densité et à quadruple facteur de forme enfichable. QSFP-DD est actuellement l'emballage préféré pour les modules optiques 800G, permettant aux centres de données de croître efficacement et d'étendre la capacité du nuage selon les besoins. Les modules QSFP-DD utilisent une interface électrique à 8 canaux, chaque canal pouvant atteindre des vitesses de 25 Gb/s (modulation NRZ) ou 50 Gb/s (modulation PAM4), ce qui permet d'obtenir une solution agrégée pouvant atteindre 200 Gb/s ou 400 Gb/s.

Les avantages de 800G QSFP-DD

• Il est rétrocompatible et prend en charge les boîtiers QSFP+/QSFP28/QSFP56 QSFP.
• Il utilise un connecteur à cage intégrée empilée 2×1, qui peut prendre en charge des systèmes de connecteurs à cage à hauteur simple ou à hauteur double.
• Grâce à l'utilisation de connecteurs SMT et de cages 1xN, il atteint une capacité thermique d'au moins 12 watts par module. Cette capacité thermique plus élevée réduit les besoins de refroidissement des modules optiques, ce qui permet de réduire certains coûts inutiles.
• Dans la conception de QSFP-DD, le groupe de travail MSA a pleinement pris en compte la flexibilité de l'utilisateur, en incorporant une conception ASIC qui prend en charge plusieurs taux d'interface et est rétrocompatible (compatible avec QSFP+/QSFP28), réduisant ainsi les coûts des ports et les coûts de déploiement de l'équipement.

Facteur de forme OSFP 800G

OSFP est un nouveau type de module optique, sensiblement plus petit que CFP8 mais légèrement plus grand que QSFP-DD, doté de 8 canaux électriques à grande vitesse. Il prend toujours en charge 32 ports OSFP par panneau frontal 1U et, lorsqu'il est associé à des dissipateurs thermiques intégrés, il permet d'améliorer considérablement les performances thermiques.

Avantages de l'OSFP 800G

• Les modules OSFP sont conçus avec 8 canaux, supportant directement un débit total allant jusqu'à 800 G, ce qui permet d'obtenir une plus grande densité de bande passante.
• Le boîtier OSFP prenant en charge plus de canaux et des taux de transmission de données plus élevés, il peut offrir des performances supérieures et des distances de transmission plus longues.
• Les modules OSFP se caractérisent par une excellente conception thermique, capable de supporter une consommation d'énergie plus élevée.
• L'OSFP est conçu pour supporter des taux encore plus élevés à l'avenir. Les modules OSFP étant plus grands, ils ont le potentiel de supporter une consommation d'énergie plus élevée, ce qui permet de supporter des taux plus élevés tels que 1,6T ou plus.

Comparaison des facteurs de forme des modules optiques 800G

QSFP-DD est généralement le choix préféré dans les applications de télécommunications, tandis que OSFP est plus adapté aux environnements des centres de données. Les principales différences entre les deux sont les suivantes :

• Taille : La taille de l'OSFP est légèrement plus grande.
• Consommation d'énergie : La consommation d'énergie de l'OSFP est légèrement supérieure à celle du QSFP-DD.
• Compatibilité : QSFP-DD est parfaitement compatible avec QSFP28 et QSFP+, alors que OSFP ne l'est pas.

Types de modules optiques 800G

800G = 8100G = 4200G, il peut donc être divisé en deux catégories, à savoir 100G et 200G à canal unique. L'architecture correspondante est présentée dans la figure ci-dessous. Les modules optiques 100G à canal unique peuvent être réalisés rapidement, tandis que le 200G impose des exigences plus élevées aux composants optiques. Étant donné que le débit maximal actuellement supporté par les interfaces électriques est de 112 Gbps PAM4, un réducteur est nécessaire pour la conversion dans le cas du 200G à canal unique.

Dans le cas du multimode, il existe deux normes principales pour les modules optiques 800G, correspondant à des distances de transmission inférieures à 100m.

800G SR8

Il utilise une solution VCSEL avec une longueur d'onde de 850nm et un taux de canal unique de 100Gbps PAM4, nécessitant 16 fibres. Il peut être considéré comme une version améliorée du SR4 400G, le nombre de canaux étant doublé. Son interface optique est soit MPO-16, soit deux rangées de MPO-12, comme le montre la figure ci-dessous. Le module optique 800G SR8 est généralement utilisé pour l'Ethernet 800G, les liaisons de centres de données ou les interconnexions 800G-800G.

800G SR4

La solution utilise les longueurs d'onde 850nm/910nm pour la transmission bidirectionnelle, en utilisant le DeMux dans le module pour séparer les deux longueurs d'onde. Le débit d'un seul canal est de 100 Gbps PAM4 et nécessite 8 fibres. Par rapport au SR8, le nombre de fibres dans ce schéma est réduit de moitié. Son schéma fonctionnel est illustré ci-dessous :

Son interface fibre optique est illustrée ci-dessous par une broche MPO-12.

Dans le cas du monomode, il existe plusieurs normes pour les modules optiques 800G :

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

Les trois normes ont des architectures internes similaires, avec 8 émetteurs et 8 récepteurs, un débit de canal unique de 100 Gbps et la nécessité de 16 fibres.

Le module optique 800G DR8 adopte la technologie 100G PAM4 et la technologie parallèle monomode à 8 canaux, la distance de transmission par fibre monomode peut atteindre 500 m. Il est généralement utilisé dans les centres de données, les interconnexions 800G-800G, 800G-400G, 800G-100G.

Le PSM8 800G adopte la technologie CWDM avec 8 canaux optiques, chacun avec un taux de transmission de 100Gbps, supportant une distance de transmission de 100m, ce qui le rend idéal pour la transmission longue distance et le partage des ressources en fibre.

800G 2DR4 fait référence à deux interfaces "400G-DR4", l'interface optique 2DR4 est composée de deux MPO-12, comme le montre la figure ci-dessous, et peut être interconnectée avec un module optique 400G DR4, sans câble de dérivation de fibre, supportant une distance de transmission de 500m, pratique pour les mises à niveau des centres de données.L'interface optique PSM8 et DR8 est composée de MPO-16. MPO-16.

800G FR8

Ces deux solutions sont des mises à niveau de modules optiques 400G FR4 et LR4 utilisant des longueurs d'onde CWDM4 de 1271/1291/1311/1331nm. 2xFR4 supporte une distance de transmission de 2km, et 2xLR4 supporte une distance de transmission de 10km. Leurs interfaces optiques sont soit des interfaces CS doubles, soit des interfaces LC doubles duplex.

L'impact d'Al sur le déploiement de modules optiques 800G

Tout d'abord, les serveurs d'IA nécessitent des débits de données élevés et une faible latence, ce qui exige des commutateurs au sommet du rack qui correspondent à la bande passante sous-jacente. Ces commutateurs peuvent également nécessiter une redondance de la latence, ce qui requiert des modules optiques à haut débit. Par exemple, le serveur NVIDIA DGX H100 est livré avec huit modules GPU H100, chacun nécessitant deux modules optiques 200G. Par conséquent, chaque serveur a besoin d'au moins 16 modules 200G, et les ports de commutation de tête de rack correspondants ont besoin d'au moins 4 modules 800G.

Deuxièmement, les puces optiques 800G sont plus rentables et plus économiques. Elles utilisent des puces EML de 100G, alors que les 200G/400G utilisent des puces optiques de 50G. Les données montrent qu'une puce optique de 100G coûte 30% de moins que deux puces optiques de 50G au même taux.

Néanmoins, les modules optiques 400G restent importants dans l'industrie. Bien qu'ils ne puissent pas atteindre la vitesse des modules optiques 800G, ils offrent une augmentation significative de la bande passante par rapport aux technologies plus anciennes et constituent la solution préférée de nombreuses organisations. En outre, certaines applications n'ont pas besoin de toutes les fonctionnalités de l'Ethernet 800G, ce qui rend l'Ethernet 400G plus pratique pour elles.