Análisis del módulo óptico 400G

El módulo óptico 400G también se llama el módulo de transceptor óptico 400G, que se utiliza principalmente para la conversión fotoeléctrica. La señal eléctrica se convierte en una señal óptica en el extremo transmisor, y luego se transmite a través de la fibra óptica. En el extremo receptor, la señal óptica se convierte en una señal eléctrica.

Como componente electrónico de la conversión fotoeléctrica, el módulo óptico puede ser ampliamente utilizado en la transmisión de datos. El módulo óptico ha sido ampliamente utilizado en los campos de la banda ancha de datos y la comunicación de telecomunicaciones, y sus aplicaciones en FTTX, centro de datos, monitoreo de seguridad y red inteligente también están desarrollando.

La conexión masiva de información entre centros de datos necesita comunicación óptica, y el módulo óptico es el factor clave para determinar su rendimiento. El módulo óptico de comunicación del centro de datos se puede dividir en tres tipos según el tipo de conexión, incluyendo:

(1) Centro de datos al usuario: generado por los comportamientos del usuario final, como la navegación por páginas web, el envío y recepción de correo electrónico y la transmisión de vídeo a través de la nube;

(2) Interconexión del centro de datos: se utiliza principalmente para la replicación de datos y la actualización del sistema

(3) Centro de datos interno: utilizado principalmente para el almacenamiento de información, generación y minería. Según la predicción de Cisco, la comunicación interna del centro de datos representa más del 70% de la comunicación del centro de datos.

La red portadora se actualiza de nuevo. El hombre es de 10G / 40G a 100G, y la red troncal es de 100G a 400G. En el período comercial, se actualizará el módulo de red óptica. La red portadora se divide principalmente en red troncal, red provincial y red de área metropolitana. La red troncal y la red provincial necesitan transmisión de alta velocidad y gran capacidad, y se prefieren las redes de transmisión OTN y otras adecuadas para partículas grandes y larga distancia. El hombre se divide en capa principal, capa de convergencia y capa de acceso. Los diferentes niveles de redes portadoras proporcionan una capacidad diferente de servicio de retorno medio a través de diferentes velocidades de puerto, por lo que también es necesario utilizar módulos ópticos de retorno medio con diferentes requisitos de velocidad.

Los módulos ópticos también se actualizan constantemente. En general, la capa de acceso de transmisión está actualizando de 10G a 25G / 50G, la capa de convergencia de transmisión está actualizando de 40G / 100G a 50G / 100G, la capa de núcleo de transmisión también está actualizando de 100G a 200G, y el sistema WDM se está hundiendo rápidamente.

En términos de calidad, los módulos ópticos de baja velocidad 1G / 10G son los principales datos tradicionales, mientras que los módulos ópticos de alta velocidad 40G / 100G / 400G se utilizan en centros de datos en la nube. Desde la perspectiva de la cantidad, el centro de datos tradicional está dominado por el tráfico norte-sur, mientras que el centro de datos en la nube ha mejorado su tráfico en la dirección este-oeste. El crecimiento de la conexión Este-Oeste ha impulsado el número de módulos ópticos de alta velocidad de un solo servidor, lo que ha presentado mayores requisitos para los módulos ópticos.

Los puertos de velocidad 10G han tardado 5 años en iterar a puertos de velocidad 40G, y 4 años para que los puertos de velocidad 40G actualicen a puertos de velocidad 100G. Desde 2018, la industria ha comenzado a implementar la arquitectura 400G. Después de 100G, la industria se está moviendo hacia la implementación 400G.

Clasificación de módulos ópticos 400G

Se espera que QSFP-DD y OSFP se conviertan en el modo de empaquetado 400G. En cuanto a la forma de embalaje, los módulos ópticos 400G se pueden dividir en CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD, etc. Entre ellos, QSFP-DD y OSFP tienen más ventajas en tamaño, capacidad de calor, consumo de energía, compatibilidad con versiones anteriores y ancho de banda que otros paquetes de módulos ópticos 400G, y se han convertido gradualmente en las soluciones principales.

Tipo de paquete de módulo óptico 400G:

1" QSFP-DD

El nombre completo de QSFP-DD es Quad small form factor pluggable double density, Q se refiere a "Quad", significado de 4 vías, y DD se refiere a "doble densidad". Este esquema es una extensión de QSFP, añadiendo una línea de la interfaz original de 4 canales a 8 canales, que se llama doble densidad. Este esquema es compatible con el esquema QSFP, que es una de las principales ventajas del esquema. El módulo QSFP28 original todavía se puede utilizar, simplemente inserte otro módulo. Su diagrama esquemático es el siguiente:

2o OSFP

OSFP utiliza canales 8, 56g para realizar 400Gbe para el módulo óptico OSFP. La señal de 56gbe está formada por un láser DML de 25G bajo la modulación de pam4. Este estándar es un nuevo estándar de interfaz y no es compatible con la interfaz fotoeléctrica existente.

OSFP tiene su propio radiador, su tamaño es 100.4 * 22.58 * 13 mm 3, que es mucho más pequeño que CFP8, y su consumo de energía es relativamente bajo, con un máximo de 15W. Es ligeramente más grande que el QSFP-DD en tamaño y por lo tanto requiere un área más grande de PCB. Los pines de su interfaz eléctrica son diferentes de los de QSFP-DD, con una fila en la parte superior e inferior, como se muestra en la figura siguiente:

3o CWDM 8

El estándar es una extensión del estándar cwdm4. La velocidad de cada longitud de onda es 50G, y 400G también se puede realizar. La longitud de onda se define como:

De acuerdo con el estándar de la industria, las diferentes formas de embalaje de los módulos ópticos 40OG tienen sus propias desventajas y ventajas

De acuerdo con el estándar de la industria, las diferentes formas de embalaje de los módulos ópticos 40OG tienen sus propias desventajas y ventajas:

1. Módulo óptico 40OG CDFP - soporta intercambio en caliente; sin embargo, debido a la necesidad de transmisión paralela de 16 canales de señales, el consumo de energía y el volumen son grandes.

2. módulo óptico COBO 40OG - puede utilizar la placa base para disipar el calor, buena disipación de calor y tamaño pequeño; pero no es compatible con el intercambio en caliente, por lo que es difícil de mantener más adelante.

3. Módulo óptico 40OG CFP8 - equivalente a la expansión de CFP4, el número de canales se incrementa a 8 canales, que se pueden comercializar rápidamente; pero el costo es alto, el tamaño y el consumo de energía son grandes.

4. Módulo óptico QSFP-DD de 40OG -- compatible con QSFP + / QSFP 28 existente, tamaño pequeño y mantenimiento conveniente.

5. módulo óptico OSFP 40OG - con disipador de calor integrado, puede mejorar en gran medida el rendimiento de disipación de calor; sin embargo, el nuevo estándar de interfaz no es compatible con la interfaz fotoeléctrica existente, que es ligeramente más grande que el QSFP-DD, requiere un área más grande de placa de circuito impreso (PCB), y tiene un alto consumo de energía.

En vista de la situación actual del mercado, se espera que el módulo óptico QSFP-DD 40OG se convierta en el embalaje principal del módulo óptico 40OG con las ventajas de la miniaturización, la integración y la compatibilidad a la baja.

¿Cuál es la función del módulo óptico 400G?  

La función principal del módulo óptico 400G es mejorar el rendimiento de los datos y maximizar el ancho de banda y la densidad de puertos del centro de datos. La tendencia futura del módulo óptico 400G es lograr una amplia ganancia, bajo nivel de ruido, miniaturización e integración, y proporcionar un módulo de comunicación óptica de alta calidad para la red inalámbrica de próxima generación y el centro de datos a ultra gran escala.

¿Cuántos chips necesita el módulo óptico 400G? 

China depende en gran medida de las importaciones de chips de módulos ópticos de 400G. Desde la perspectiva del patrón de competencia global de la industria de chips ópticos, el chip óptico de alta gama de China con alta velocidad como característica principal es una tasa de autosuficiencia insuficiente, y la demanda de chips ópticos relacionados depende extremadamente de las importaciones. Por lo tanto, aunque el chip óptico sólo necesita utilizar una pieza en el módulo óptico 400G, tiene una alta relación de costo y es la joya de la corona de la cadena de valor de la industria de módulos ópticos. En los módulos ópticos, los chips ópticos ocupan el extremo de mayor valor, y cuanto mayor sea el final, mayor será el costo de los chips ópticos. En el módulo óptico 10G / 25G, el costo del chip óptico representa alrededor del 30%, el costo del chip óptico en el módulo óptico 40G / 100G representa alrededor del 50%, y el del módulo óptico 400G representa el 70%.

¿Cuál es la diferencia entre el módulo óptico 400G y el módulo óptico 10G, 25G y 40G?

Aunque los módulos ópticos 10G, 25G, 40G e incluso 100G se han convertido en la corriente principal del mercado, con la mejora continua del ancho de banda, la densidad de puertos y el consumo de energía del sistema, el módulo óptico 400G será una nueva etapa para promover aún más la tecnología a un sistema de mayor velocidad. En comparación con los módulos ópticos 10G, 25G y 40G, la llegada del módulo óptico 400G hará que la comunicación óptica entre en una nueva era. La comunicación óptica está cambiando de la detección coherente de modulación de portadora única del módulo óptico de gama baja a la modulación de fase de nivel multiportadora y la detección coherente de matriz de multiplexación por polarización. Integración fotónica e integración electrónica, la tecnología ADC / DSP será la clave para la comercialización del módulo y sistema de comunicación óptica 400G. Con la urgente necesidad de estandarización Ethernet, el requisito de paralelización óptica promoverá en gran medida la tecnología de integración fotónica.

¿Cuál es el valor de mercado del módulo óptico 400G? 

Como todos sabemos, los productos de tecnología 100G han sido maduros, 400G es el tema candente actual, la industria está muy preocupada por el progreso del módulo óptico 400G. Hoy en día, el progreso de la I+D y la producción en masa del módulo óptico 400G también es relativamente satisfactorio. En el contexto actual del mercado, con la creciente demanda de ancho de banda de un centro de datos a gran escala, el módulo de comunicación óptica 400G se ha convertido en la mejor opción para mejorar el rendimiento del sistema y reducir el costo del ancho de banda. Con la llegada de la red 5g en la etapa posterior, será otro factor de impulso positivo para el valor de mercado del módulo óptico 400.