Развитие телекоммуникационной отрасли в целом и Ethernet-среды в частности подталкивает производителей оборудования на разработку новых высокоскоростных электрических и оптических интерфейсов. В текущем году рабочая группа IEEE 802.2bs планирует завершить разработку стандартов для 400 Gigabit Ethernet интерфейсов.
Следует заметить, что перед инженерами IEEE стоит задача не просто разработать общий стандарт 400GE, но и сформировать отдельные стандарты для различных форм-факторов оптических трансиверов. В зависимости от потребностей и условий эксплуатации телеком отрасль предъявляет различные требования к высокоскоростным приемо-передатчикам.
Можно выделить пять основных требований предъявляемых к трансиверам:
Первые два требования тесно связаны друг с другом, так как габариты трансивера определяют не только плотность компоновки лицевой панели активного сетевого оборудования, но и площадь тепловыделения и как следствие требования по обеспечению охлаждения приемо-передающего оборудования.
Последующие два требования так же связаны между собой, так как обратная совместимость во многом возможна при сохранении преемственности в использовании электрических разъемов. Эти требования будут важны для тех производителей сетевого оборудования, которые будут создавать многофункциональные устройства с поддержкой работы различных скоростей передачи в рамках одного порта.
Для организации связи по новому протоколу передачи поставщики оборудования разрабатывают несколько форм-факторов трансиверов с различным набором характеристик.
По мере выравнивания общих требований потребителей и поставщиков из множества различных типов приемо-передатчиков выделяется один наиболее универсальный, который наилучшим образом отвечает всем требованиям отрасли.
Так, к примеру, для однопоточных электрических интерфейсов (1-10GE) лидером рынка стал – формат SFP, а для четырехпоточных электрических интерфейсов (40-100GE) на данный момент самым популярным и перспективным является форм-фактор QSFP.
На сегодняшний день производители трансиверов анонсировали четыре форм-фактора для передачи 400GE: CFP8, OSFP, QSFP-DD, COBO. Каждый из представленных типов приемо-передатчиков предлагает уникальный набор характеристик для удовлетворения различных требований.
Первым из новой линейки 400GE трансиверов является CFP8. Форм-факторы из линейки CFP являются первопроходцами среди высокоскоростных трансиверов (более 40Gbps), на данный момент производителями представлена версия CFP8, работающая в режиме 16 потоков со скоростью передачи 25 Гбит/с каждый.
Более современная версия на 8 потоков со скоростью передачи 50 Гбит/с каждый, до сих пор находится в разработке и ожидание ее сильно задержало бы релиз CFP8.
Исторически что форм-факторы CFP являются не только первыми, но и обладают самыми большими габаритами среди аналогов, не стал исключением и CFP8 его габариты составляют 40*9,5*102 мм.
Габариты трансивера являются компромиссными так как, с одной стороны большой размер корпуса обеспечивает хорошую теплоотдачу, что облегчает проектирование системы охлаждения активного сетевого оборудования.
Но с другой стороны большие габариты трансивера не позволяют обеспечить высокую плотность портов в рамках 1 RackUnit.
Форм-фактор OSFP (Octa SFP) рассчитан на максимально возможные тепловые и энергетические характеристики.
Трансивер OSFP является первым приемо-передатчиком на рынке способным работать в режиме восьми потоков со скоростью передачи 50 Гбит/с каждый. К сожалению, данная инновация несколько замедляет вывод готового продукта на рынок, в связи с отсутствием подходящего сетевого оборудования.
В тоже время габариты OSFP составляющие всего 22,9*22,9*100,4 мм позволяют обеспечить достаточно высокую плотность портов, до 36 штук в рамках 1 RackUnit, что эквивалентно 14,4 Тбит/с. Не смотря на небольшие габариты корпуса трансивера OSFP, внутри установлен радиатор, что позволяет использовать данный форм-фактор в коммутаторах с классической системой охлаждения, циркуляция воздуха от лицевой панели к задней стенке. Трансиверы обладают двухсторонним 60-контактным разъемом и так же как CFP8 не обладают обратной совместимостью с ранее представленными форм-факторами.
Условие обратной совместимости новых типов трансиверов для некоторых потребителей является очень важным. Трансиверы QSFP-DD удовлетворяют этим условиям, так как созданы с учетом обратной совместимости с форм-факторами QSFP+ и QSFP28.
Таким образом, QSFP-DD может работать как на скорости передачи 400Гбит/с (в режиме 8 потоков со скоростью 50 Гбит/с каждый), так и на более низких скоростях передачи 40 и 100Гбит/с (в режиме 8 потоков со скоростью 10/25 Гбит/с каждый).[/vc_column_text][/vc_column]
Обратная совместимость со старыми форм-факторами достигается использованием специального электрического разъема, в котором за основным рядом контактов (они отвечают за режим работы 40/100Гбит/с) идет дополнительный. На данный момент MSA определила 2 типа форм-фактора QSFP-DD:
Так как QSFP-DD обратно совместимы с предыдущими версиями QSFP и незначительно отличаются от них по габаритам, следует отметить высокое термическое сопротивление нового форм-фактора. Заявленное сопротивление QSFP-DD составляет 10-12Вт в то время как у предыдущих QSFP эта характеристика не превышала 5Вт.
Таким образом можно предположить, что форм-фактор QSFP-DD будет обладать наибольшей популярностью за счет:
Форм-фактор COBO (Consortium for On-Board Optics) является несъемным трансивером рассчитанным на передачу информации со скоростью 400Гбит/с. При создании форм-фактора COBO производители стремились: обеспечить наивысшую плотность портов в рамках 1 RackUnit, оптимизировать теплоотдачу и повысить энерго-эффективности нового трансивера.
Одновременное повышение плотности портов и оптимизация теплоотдачи достигается наличием возможности свободного распределения COBO- портов на материнской плате внутри сетевого оборудования и необходимость выведения на лицевую панель только пассивных оптических портов. При этом трансиверы COBO рассчитаны на термическое сопротивление свыше 15Вт, это значение является самым большим среди всех 400G Ethernet трансиверов.
Если отбросить факт «несъемность» приемо-передатчиков форм-фактора, то форм-фактор COBO представляет собой 400Гбит/с оптический трансивер работающий в режиме 8 потоков со скоростью передачи 50 Гбит/с каждый и обладающий двурядным электрическим разъемом.
COBO трансиверы представляют собой узкоспециализированное оборудование из-за нескольких факторов, таких как: несъемность и отсутствие обратной совместимости. Но если учесть все его положительные качества и приложить к ним экономическую выгодность то оценка этого форм-фактора сразу же меняется. Возможность создания на базе этих приемо-передатчиков высокоплотного сетевого оборудования с классической системой охлаждения делают COBO идеальным решением для ЦОДов и других облачных сервисов.
Дальнейшая реакция рынка и усилия поставщиков определят наиболее удачный форм-фактор для передачи 400Гбит/с. Но уже сейчас можно сказать, что растущие потребности телекоммуникационного рынка в сегменте 400GE найдут свои предложения.
На данный момент сообщество ожидает от рабочей группы IEEE стандарта P802.3bs, который бы позволил перевести 400 гигабитные трансиверы из статуса опытных образцов в коммерческие продукты.