【光电通信】800GOSFP和800GQSFP-DD光模块应用介绍

迁移到800G技术的好处是什么？

 800G平台使数据中心和高性能计算环境能够以更低的成本和每千兆更低的功耗来满足对更高带宽的日益增长的需求。主要好处包括：

• 将交换带宽提高2倍，与400G/端口系统相比。从32x 400G/端口迁移到32x 800G/端口系统将带宽密度从12.8T / RU翻倍到25.6T / RU。

• 400G链路的轻松聚合：所有800G/端口系统都可以配置为2x 400G，所有800G 器件允许2个物理上独立的400GE链路，而无需分支光缆。

• 高密度400G和超高密度100G：一个32端口1RU 800G系统可以在单个RU中实现64个400GE端口或256个100GE端口。提供支持2x 400GE和8x 100GE的800G 器件。

• 与现有的400G和100G 设备互操作的连接。

有哪些800G光模块和光缆可供选择？

支持一系列800G 光模块、有源光缆（AOC）、直接连接铜缆（DAC）和有源光缆（AEC），均采用OSFP和QSFP-DD封装。下表总结了支持的800G连接选项。将随着时间的推移增加更多的媒体类型。

800G-2FR4 到 2x 400G-FR4：

800G-2XDR4到2x 400G-XDR4：

从800G-2XDR4分拆到8x 100G-FR链路:

800G-2VSR4到2x 400G-VSR4：

800G 和光缆使用什么外形尺寸？

800G 和光缆使用与400G 相同的外形尺寸，即OSFP和QSFP-DD。支持这两种外形尺寸，并且800G平台提供OSFP和QSFP-DD两种变体。

•    OSFP：OSFP代表“八通道小型可插拔”。它被描述为“八通道”

模块，因为OSFP连接器的电气接口由8个电气通道组成。用于800G时，每个电气通道以100Gb/s调制，总带宽为800Gb/s。

•    QSFP-DD：QSFP-DD代表“Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) – Double Density (DD)”。QSFP-DD外形尺寸与QSFP外形尺寸相似，增加了第二排电气触点，将高速电气通道的数量从4个（在QSFP中）增加到8个（在QSFP-DD中）。当用于800G时，QSFP-DD的每个电气通道以100Gb/s的速度调制，总带宽为800Gb/s。

OSFP可以插入QSFP-DD端口，或者QSFP-DD可以插入OSFP端口吗？

不能。OSFP和QSFP-DD是两种物理上不同的外形尺寸。对于OSFP系统，必须使用OSFP 器件和光缆；对于QSFP-DD系统，必须使用QSFP-DD 器件和光缆。

在800G链路的一端的OSFP可以与链路另一端的QSFP-DD互操作吗？

是的。OSFP和QSFP-DD描述了模块的物理外形尺寸。如果以太网媒体类型相同，OSFP和QSFP-DD模块将能够互操作。

400G OSFP / QSFP-DD模块可以插入800G OSFP/QSFP-DD端口吗？

是的。插入交换机时，将检测并启用400G模块，前提是物理外形尺寸兼容（即OSFP不能插入QSFP-DD端口，反之亦然）。

800G OSFP / QSFP-DD 光模块可以插入400G OSFP/QSFP-DD端口吗？

只有在某些情况下——如果满足以下条件：

i)800G模块必须能够以½速度运行（每个电气通道以50G PAM-4而不是100G PAM-4运行）。800G-2XDR4 / 2PLR4 不支持双速率操作，因此它们不能用于400G端口。800G-2FR4/LR4光模块和DAC光缆可以以½速度运行。

ii)400G交换机端口必须能够支持800G模块的更高功耗。800G模块比400G模块消耗更多的电力，因此应仅在400G平台中使用。能够为800G模块供电和散热。这将限制能够接受800G模块的400G平台数量，即使模块本身可以以较低的数据速率运行。请参阅光模块和光缆数据表以了解光模块的功耗，以及400G交换机平台数据表以获取特定系统的详细信息。

使用OSFP或QSFP-DD的优缺点是什么？

QSFP-DD外形尺寸基于QSFP外形尺寸，并增加了一排电气引脚。它允许与40G和100G QSFP模块严格向后兼容。为了散发400G的更大功率模块，QSFP-DD依赖于作为交换机平台一部分的外部散热器——即当QSFP-DD模块插入QSFP-DD端口时，平台必须提供一个散热器，与QSFP-DD模块接触并施加足够的压力以保证低热阻接口。

OSFP外形尺寸从头开始设计，以在400G和800G时实现最佳性能。一个关键OSFP的不同之处在于散热器集成在模块外壳本身。这具有以下优点确保功率耗散组件与散热器之间的最佳热接触，从而实现更好的热性能。OSFP的表面积也比QSFP-DD大约多50%，增强了模块散热的能力。在相同系统中，OSFP模块比QSFP-DD模块运行温度低5C至15C。这允许支持大量 器件，并且在较低温度下操作 器件可以提高可靠性。

后缀“400G-XDR4 / PLR4, 400G-FR4 / LR4, 800G-2XDR4 / 2PLR4, 400G-VSR$/ 800G-2VSR4 和 800G-2FR4 / 2LR4”代表什么？

字母是传输距离规格，数字指的是光通道的数量：

i) 400G-XDR4 和 400G-PLR4：“XDR”代表“扩展距离DR”，“PLR”代表

“并行长距离”。XDR4 / PLR4  器件使用单模光纤，覆盖范围为 2公里 / 10公里，“4”表示有 4 个光通道。每个 4 个光通道分别在独立的光纤上传输，总共需要 4 对光纤（4 根用于发送，4 根用于接收）。每个光通道的传输速率为 100Gb/s，总带宽为 400G。400G-XDR4 / PLR4 接口使用MPO-12 连接器连接到 4 对光纤。

ii) 800G-2XDR4 和 800G-2PLR4：指的是 2x “400G-XDR4” 或 2x “400G-PLR4” 接口，作为如上所述。800G-2XDR4 / 2PLR4模块具有2个MPO-12连接器，使每个800G光模块能够实现2个物理上独立的400G-XDR4/PLR4链路，而无需分支光缆。下图展示了在OSFP-800G-XDR4中使用的双MPO-12连接器。

800G-2XDR4 / 2PLR4光模块上的双MPO-12连接器

iii) 400G-FR4 / LR4：“FR” / “LR”指的是使用SMF的2公里 / 10公里传输距离，“4”表示有4个光通道。来自400G-FR4 / LR4模块的所有4个光通道被复用到一个方向上的光纤中（1根发射光纤和1根接收光纤）。每个光通道的运行速度为100Gb/s，使每个400G-FR4/LR4接口能够通过单一光纤对实现400G。400G-FR4 / LR4模块使用一个双工LC光连接器。

iv) 800G-2x FR4 / 800G-2x LR4：指的是2x“400G-FR4”或2x“400G-LR4”接口，如上所述。800G-2FR4 / 2LR4模块有2个双工LC连接器，支持2个物理上独立的400G-FR4/LR4链路从每个800G光模块出来，无需分支线光缆。下图展示了用于800G-OSFP-2X FR4光模块的双LC双工连接器。

800G-2XDR4 / 2PLR4光模块上的双双工-LC连接器

v)400G-VSR4：“VSR”指的是使用多模光纤的50米传输距离，“4”表示有4个光通道。每个4个光通道都通过独立的光纤传输，总共需要4对光纤。每个光通道的运行速度为100Gb/s。有两个IEEE定义的标准

100G/波长MMF ：400GBASE-SR4（用于100m距离的并行OM4 MMF），和400GBASE-VR4（用于50m距离的并行OM4 MMF）。400G-VSR4光模块完全符合400GBASE-VR4标准，并且在50m距离内与400GBASE-SR4和400GBASE-VR4光模块互通。

vi)800G-2X VSR4：指的是2个“400G-VSR4”接口，如上所述。800G-2VSR4模块有2个MPO-12 APC MMF连接器，使每个800G光模块能够实现2个物理上独立的400G-VSR4链路，而无需分路光缆。

800G OSFP / QSFP-DD模块使用的速度和调制格式是什么，与400G OSFP / QSFP-DD模块相比如何？

所有800G模块和光缆在每个方向上都使用8个电气通道（8个发送通道和8个接收通道），每个通道的运行数据速率为100G PAM-4，从而实现每个模块800Gb/s的总带宽。所有800G光模块的光输出也由8个光波组成，每个通道以100G PAM-4调制。 所有400G模块和光缆在每个方向上都使用8个电气通道（8个发送通道和8个接收通道），每个通道的运行数据速率为50G PAM-4，从而实现每个模块400Gb/s的总带宽。

一些400G 光模块（如400G-FR4和400G-DR4）使用8:4齿轮箱将来自交换机硅片的8x 50G PAM-4电信号转换为4x 100G PAM-4光信号。其他400G 光模块（如400G-SR8）不使用齿轮箱，只进行电到光的转换，以实现8x 50G PAM-4光接口。

下图展示了400G和800G模块的基本数据路径架构。

每种800G光模块类型的传输距离、光纤类型、连接器和光调制是什么？

下表总结了800G光光模块的关键参数。

请注意，上述所有光模块均使用8个光通道，每个通道以100G PAM-4调制。

800G-2XDR4 / 2PLR4光模块使用总共8对光纤（每个400G链路4对光纤），每根光纤传输一个100G光波。800G-2XDR4 / PLR4使用的MPO-12 APC单模光纤（SMF）连接器光模块与400G-DR4/XDR4/PLR4和100G-PSM4/PLRL4光模块使用相同的光纤和连接器类型。下图展示了800G-2XDR4 / PLR4模块的数据路径架构。

800G-2XDR4 / 2PLR4模块的数据路径框图

800G-OSFP-2X VSR4 / 800G-QDD-2X VSR4（以及OSFP-400G-VSR4 / QDD-400G-VSR4）光模块使用MPO-12 APC （斜8度角物理接触）多模光纤（MMF） 连接器。APC MMF连接器具有一个倾斜的光纤端面，可以减少 背反射。这与更常用于100G-SR4和40G-SR4 MMF光链路的MPO-12 UPC（超物理接触）连接器不兼容。下图展示了800G-2x VSR4模块的数据路径架构。

800G-2X VSR4模块的数据路径框图

800G-2x FR4/2x LR4光模块使用2对独立的光纤（每个400G-FR4/LR4链路1对光纤），每根光纤中复用4种不同的光波长。下图展示了800G-2FR4 / 2LR4模块的数据路径架构。

800G-2X FR4 / LR4模块的数据路径框图

400G OSFP和QSFP-DD光模块的最大功耗是多少？

800G客户端光模块的功耗范围为每端口16W至18W。请参考光模块数据表以获取各个模块的功耗值。

当一个电气或 通道是PAM-4或NRZ时，这意味着什么？

NRZ代表“非归零”调制，描述了一种电气或 数据通道，其中只有两个允许的幅度级别（或符号），一个幅度级别表示数字‘1’，另一个级别表示数字‘0’。这是传输数据高达25Gb/s的主要调制方案，也是传输数字数据的最简单方式。25Gb/s, and is the simplest way to transmit digital data. 下图显示了一个NRZ波形的示例，以及NRZ数据的“眼图”。波形, along with an ‘eye diagram’ for NRZ data. 眼图只是查看调制方案的一种方式，每个符号都叠加在一起。

PAM-4代表脉冲幅度调制-4，其中‘4’指的是携带数字数据的电气或 信号的不同幅度级别（或符号）的数量。在这种情况下，每个幅度级别（或符号）代表两位数字数据。这使得PAM-4波形能够在相同符号（或“波特”）速率下传输两倍于NRZ波形的数据。波形在相同符号（或“波特”）速率下传输两倍于NRZ波形的数据。下图显示了一个PAM-4波形的示例，以及PAM-4数据的眼图。

当一个信号被称为“25Gb/s NRZ”或“25G NRZ”时，这意味着该信号以NRZ调制方式传输信息，速率为25 Gbit/秒。当一个信号被称为“50G PAM-4”或“100G PAM-4”时，这意味着信号分别以50 Gbit/秒或100 Gbit/秒的速率传输数据，使用PAM-4调制。

术语100G-2、100G-4、200G-4、400G-8、400G-4和800G-8是什么意思？

这些术语描述了以太网链路的带宽以及用于实现此带宽的通道数量。以太网交换机中的每个前面板端口由一个或多个电气通道组成，这些通道用于传输和接收以太网数据。对于10G SFP、25G SFP或50G SFP端口，使用单个电气通道（在每个方向上）并以10G、25G或50G进行调制。对于更高的数据速率，需要多个通道。例如，一个100G QSFP端口使用4个通道，每个通道以25Gb/s运行，或称为‘100G-4’接口。字母‘G’前的数字表示以太网链路的带宽，‘-’后的数字表示实现此带宽所需的数据通道数量。

下表总结了用于描述常见以太网速度的术语、实现此带宽所需的通道数量以及这些接口类型的一些应用：

800G光模块支持的以太网互连datapath应用有哪些？

每个800G光模块和光缆可以支持几种不同的操作模式，汇总在下表中。列标签“通道1”、通道“2”、…“通道8”代表800G OSFP或QSFP-DD端口的8通道电气接口。“Lane”列中的值指的是800G交换机端口的速度配置，而括号中的文本表示相应的 标准。

配置800G端口以适应不同速度和逻辑接口的CLI命令是什么？（Arista Switch）

对于8x 100G-1操作：

switch(config)#interface Ethernet1/1-8

switch(config-if-Et1/1-8)#speed 100g-1

“但当它工作在8*100G模式时，是被当作8个独立的100G光模块通道，只是为了节省空间，被封装到一起了，那么这8个100G模块通道肯定是独立的，通道之间不相互影响，独立运行互不干扰。” 下图是应用说明

对于2x 400G-4操作：

switch(config)#interface Ethernet1/1,1/5

switch(config-if-Et1/1,1/5)#speed 400g-4

对于4x 200G-2操作：

switch(config)#interface Ethernet1/1,1/3,1/5,1/7

switch(config-if-Et1/1,1/3,1/5,1/7)#speed 200g-2

对于2x 200G-4操作 (800G端口以½速度运行): switch(config)#interface Ethernet1/1,1/5

switch(config-if-Et1/1,1/5)#speed 200g-4

在光纤连接器中，“APC”或PC/UPC是什么意思？哪些光纤连接器使用APC，哪些使用UPC？

PC和UPC指的是“物理接触”或“超物理接触”光纤。APC指的是“斜8度角物理接触”光纤。这些术语指的是所使用的光纤端面的几何形状。在PC/UPC光纤连接器中，光纤的端面是“平的”。对于APC连接器，光纤的端面被抛光成一个角度以减少背向反射。

*800G 光模块采用MPO接口，不管单模应用还是多模应用，为了减少MPI代价，都是采用APC接口的。*

下表总结了 器件应使用哪种类型的光纤端接。

下表总结了400G光模块和光缆及其相关的行业标准。