Unterscheidungen zwischen QSFP-DD & QSFP+/QSFP28/QSFP56/OSFP/CFP8/COBO kennen

QSFP-DD steht für Quad Small Form Factor Pluggable Double Density. QSFP-DD ist zwar der kleinste Formfaktor unter den 400G-Transceivern, bietet aber die höchste Bandbreite in der gesamten Branche, wodurch es überall an Popularität gewann.

Als QSFP-DD, oder sagen wir QSFP56-DD, (der andere Name von QSFP-DD) auf den Markt kam und an Popularität gewann, gab es eine Menge Vergleiche mit den anderen Formfaktoren wie QSFP56, OSFP, CFP8 und COBO. Da der Vergleich von QSFP-DD immer mit den anderen Formfaktoren gemacht wird, wollen wir in diesem Beitrag gründlich darauf eingehen, was diese alle Formfaktoren sind.

Über QSFP-DD

QSFP-DD ist das QSFP mit doppelter Dichte. Der QSFP-DD entspricht den Standards IEEE802.3bs und QSFP-DD MSA. Dieser Steckverbinder, der die Nachfrage nach einem Netzwerk mit höherer Bandbreite sieht, wurde aufgerüstet und ist für die Bereitstellung von acht Lane-Schnittstellen ausgelegt. Jetzt unterstützt dieser optische Transceiver 200Gbps- und 400Gbps-Ethernet-Anwendungen, die von keinem der vorherigen Transceiver unterstützt wurden. Die acht Lanes, die er betreibt, werden entweder mit 25 Gb/s NRZ-Modulation oder 50Gb/s PAM4-Modulation unterstützt. Durch den Einsatz dieser Transceiver wird die Bandbreite und die Dichte jedes Panels um ein Vielfaches erhöht. Da sie also eine höhere Geschwindigkeit bieten und auch mehr Kanäle unterstützen, sind sie sehr gut geeignet für den Einsatz in Hochleistungsrechenzentren und auch für Cloud-Netzwerke.

QSFP-DD: Die Vorteile sind wie folgt:

- Das entworfene System des QSFP-DD ist abwärtskompatibel. Das bedeutet, dass das QSFP-DD mit den QSFP-Modulen (wie QSFP+, QSFP28, QSFP56 usw.) kompatibel ist. Die Abwärtskompatibilität ist sehr wichtig und vorteilhaft für die Endbenutzer und auch für die Systemdesigner, da sie Flexibilität bietet.
- Der QSFP-DD ist ein 2x1 gestapelter integrierter Käfig. Da die Anforderungen der Industrie wachsen, scheinen die meisten der steckbaren Formfaktoren in Erweiterung zu einem einstöckigen Käfig-Steckverbindersystem ein zweistöckiges gestapeltes Käfig-Steckverbindersystem entwickelt zu haben.
- QSFP-DD hat den SMT-Steckverbinder und das 1xN-Käfig-Design. Mit diesem Design kann die thermische Unterstützung von mindestens 12 W pro Modul ermöglicht werden. Mit den innovativen Wärmemanagementsystemen, die im Modul- und Käfigdesign verwendet werden, unterstützt das QSFP-DD Leistungsstufen von mindestens 12 W pro Modul. Durch den höheren thermischen Pegel wird auch die Wärmeableitung reduziert und unnötige Kosten werden gesenkt.
- In einem einzelnen Switch-Steckplatz kann QSFP-DD eine aggregierte Bandbreite von bis zu 14,4Tb/s ermöglichen. Unter Beibehaltung der Port-Dichte und durch Vervierfachung der aggregierten Switch-Bandbreite kann QSFP-DD das kontinuierliche Wachstum des Datenverkehrs in Rechenzentren und des Bandbreitenbedarfs im Netzwerk unterstützen.
- Das ASIC-Design unterstützt die verschiedenen Schnittstellenraten, und da es vollständig abwärtskompatibel mit QSFP+- und QSFP28-Modulen ist, reduziert es die Kosten für die Bereitstellung von Ports und Geräten.

Wie unterscheidet sich QSFP-DD von QSFP+/QSFP28 & QSFP56

Obwohl QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 und QSFP56 der Formfaktor von QSFP selbst sind, unterscheidet sich das QSFP-DD von allen drei. Sehen wir uns also anhand der folgenden Beschreibungen an, wie sich QSFP-DD von allen dreien unterscheidet, und wie sich diese drei auch voneinander unterscheiden:
- Struktur und Anzahl der elektrischen Schnittstellen-Lanes:
Der physikalische Aufbau des QSFP-DD ist dem des QSFP+, QSFP28 und QSFP56 mehr oder weniger ähnlich. Da diese jedoch physikalisch die gleiche Größe, Länge, Breite und Dicke haben, bietet das QSFP-DD eine elektrische Schnittstelle mit 8 Lanes anstelle der 4-Lane-Schnittstelle, die die anderen Formfaktoren des QSFP in der Regel bieten. Außerdem verfügt der QSFP-DD über ASIC-Ports, die verdoppelt sind, um die bestehende CAUI-4-Schnittstelle zu unterstützen.

- Bandbreiten
Der QSFP-DD wurde nur deshalb auf den Markt gebracht, weil es einen Bedarf an höherer Bandbreite gab. So unterstützt das QSFP-DD im Vergleich zu den anderen QSFP-Modulen 400Gbps, während QSFP+/QSFP28/QSFP56 jeweils 40Gbps/100Gbps/200Gbps erreichen können. Wenn wir uns die Einkanal-Rate des QSFP-DD ansehen, beträgt sie 25 Gbps NRZ-Modulation für acht Lanes und 50 Gbps PAM4-Modulation für vier Lanes, während QSFP56, QSFP28 und QSFP+ 50 Gbps, 25 Gbps und 10 Gbps erreichen.

- Anwendung
Der Einsatz des QSFP-DD erfolgt im High-Performance-Computing-Rechenzentrum und den Cloud-Networking-Zentren oder an den Orten, die ihr Netzwerk aufbauen müssen und nur die beste Leistung des Netzwerks benötigen. Auch die anderen Formfaktoren QSFP56, QSFP28 und QSFP+ werden in Rechenzentren oder an den Orten eingesetzt, wo sie von der Leistung her am besten passen.
 
- Modulationstechnik
Wenn wir über das Modulationsschema aller Formfaktoren sprechen, dann haben QSFP+, QSFP28 und QSFP56 jeweils eine Art der Modulation, nämlich NRZ, MRZ und PAM4. Aber wenn wir über die Modulation von QSFP-DD sprechen, ist es eine Kombination. Wenn Sie vier Lanes ziehen wollen, ist die Modulation für acht Lanes 25Gbps NRZ und für vier Lanes ist es 50Gbps PAM4.

- Abwärtskompatibilität
Die Abwärtskompatibilität ist sehr entscheidend und wichtig für jede neuere Version eines Formfaktors, die auf den Markt kommt. Wenn das System die Abwärtskompatibilität unterstützt, müssen Sie beim Upgrade auf das neuere Produkt nicht von vorne anfangen und neue Geräte einsetzen. Von der Kostenreduzierung bis zur einfachen Bereitstellung des neuesten Systems leistet die Abwärtskompatibilität also ganze Arbeit.

QSFP-DD und OSFP/CFP8/COBO

Nachdem wir nun über die Formfaktoren von QSFP gesprochen haben, müssen wir auch über die Formfaktoren der 400G-Optik sprechen, die es auf dem Markt gibt. Die Formfaktoren, die auf dem Markt für 400G-Optiken verfügbar sind, sind OSFP, CFP8 und COBO.

QSFP-DD und OSFP

Das OSFP ist ein weiterer neuer steckbarer Formfaktor für 400G-Optiken. OSFP und QSFP-DD sind beides Formfaktoren, die über acht elektrische Hochgeschwindigkeits-Lanes verfügen und 400Gb/s unterstützen, die auch bis zu 800Gb/s erreichen können. Obwohl sich diese beiden Formfaktoren auf den ersten Blick ähneln, gibt es drei wesentliche Unterschiede. Die Unterschiede sind:
- OSFP erlaubt mehr Leistung von 15W als der QSFP-DD, der 12W erlaubt. Allerdings erlaubt der OSFP eine frühere Einführung, da es einfacher ist, eine Technologie freizugeben, die für 15W ausgelegt ist, als für 12W, daher ist die Leistungsaufnahme beim OSFP höher als beim QSFP-DD. Je mehr Stromverbrauch erlaubt ist, desto mehr unnötige Kosten entstehen, so dass QSFP mehr kostet als QSFP-DD.
- Das QSFP-DD ist mit dem QSFP+ (40G), QSFP28 (100G) und QSFP56 (200G) abwärtskompatibel. Gleichzeitig benötigt OSFP den QSFP-zu-OSFP-Konverter.
- Während beim OSFP das Thermomanagement direkt in den Formfaktor integriert ist, ist dies beim QSFP-DD nicht der Fall.

QSFP-DD und CFP8

Laut CFP MSA gibt es radikale Unterschiede beim CFP8 und QSFP-DD.
- CFP8 hat 16x Kanäle 25G NRZ auf der elektrischen Seite, anstelle von 8x 50G PAM4, die QSFP-DD hat.
- Die Leistungsaufnahme von CFP8 ist mit 24W deutlich höher als die von QSFP-DD mit 12W, da CFP8 dreimal so groß ist wie die von QSFP-DD. Je höher der Stromverbrauch ist, desto mehr unnötige Kosten werden verursacht.
- Der CFP8 kann nicht am QSFP+- und QSFP28-Port verwendet werden, während QSFP-DD an denselben verwendet werden kann.
- Obwohl CFP8 und QSFP-DD beide die maximale Bandbreite von 400 Gb/s haben, kann der CFP8 nur in Form von 16x25G oder 8x50G unterstützt werden, während QSFP-DD beides und auch 200 Gb/s, also 8x25G, unterstützt.

QSFP-DD und COBO

COBO, das Consortium for On-Board Optics, ist eine gemeinnützige, mitgliedergeführte und auf Gegenseitigkeit beruhende Gesellschaft, die Branchenführer zusammenbringt, um die Einschränkungen zu überwinden, die mit der beweglichen Optik in Netzwerkgeräten verbunden sind, indem sie innovative Industriespezifikationen erstellt.
So wird der COBO in der kontrollierten Umgebung, intern zur Line-Card, installiert. Dem COBO fehlt es an Flexibilität und er unterstützt auch kein Hot-Plugging, so dass die Wartung des COBO mehr Aufwand erfordert als die Wartung des QSFP-DD. Der Formfaktor COBO verfügt über zwei elektrische Schnittstellen, die acht- und die sechzehnspurige, um die Übertragungsanforderungen von 1x400G und 2x400G zu erfüllen.

Schlussfolgerung

Da wir nun alle Formfaktoren von QSFP und auch der 400G-Optik verglichen haben, können wir klar erkennen, worin die Unterschiede zwischen allen bestehen. Da jedoch QSFP-DD im Vergleich zu anderen QSFP-Formfaktoren kompatibler ist und QSFP-DD und OSFP besser sind als die anderen Formfaktoren der 400G-Optik, sind diese auch auf dem Markt beliebter. Da der QSFP-DD der neueste Formfaktor ist und bald weit verbreitet sein wird, wird er auch ein Vorreiter für eine gute Entwicklungsperspektive sein. Wenn die Gesamtbandbreite von 400 Gb/s in großem Umfang eingesetzt wird, wird auch die Grundlage für 800G gelegt, da die Branchenführer die QSFP-DD800MSA-Gruppe gebildet haben, um die Bandbreite des QSFP-DD-Faktors von 400Gb/s auf 800Gb/s zu erweitern.