QSFP-DD – новый форм-фактор оптических трансиверов для скоростей 200G/400G

На прошедшей в сентябре 2017 года в Гетеборге (Швеция) Европейской конференции по оптическим коммуникациям ECOC 2017 был впервые продемонстрирован новый форм-фактор оптического трансивера QSFP-DD, рассчитанный на работу на скоростях 200G/400G. Первый рабочий образец трансивера был представлен компанией Eoptolink – одним из ведущих производителей активных компонентов для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

На сегодняшний день трансивер QSFP-DD является лидером по соотношению скорость/компактность среди всех существующих и разрабатываемых трансиверов. Не исключено, что в недалеком будущем этот форм-фактор займет такое же место в сетях 200G/400G, какое сейчас занимают SFP+ в сетях 10G и QSFP+ в сетях 40G.

История создания

В марте 2016 года было объявлено о создании рабочей группы QSFP-DD MSA (Multi Source Agreement), в которую вошли ведущие компании в области телекоммуникаций: Broadcom, Brocade, Cisco, Corning, Finisar, Foxconn Interconnect Technology, Huawei, Intel, Juniper Networks, Lumentum, Luxtera, Mellanox, Molex, Oclaro и TE Connectivity. Задачей группы была разработка форм-фактора оптического трансивера для сетей со скоростью передачи 200G/400G на основе существующего форм-фактора QSFP+ (и его высокоскоростной версии QSFP28). Официальный сайт QSFP-DD MSA: www.qsfp-dd.com.

В трансиверах QSFP+ и QSFP28 для передачи высокоскоростного сигнала используются четыре канала по 10G и 25G соответственно. Таким образом, суммарная скорость работы трансивера QSFP28 достигает 100G. Для дальнейшего увеличения скорости передачи было решено удвоить количество каналов (с 4 до 8). Этим объясняется название нового форм-фактора – QSFP-DD (Double Density). Увеличение числа каналов ведет к увеличению суммарной скорости передачи до 200G (8x25G), а при использовании PAM4 модуляции – до 400G (8x50G). При этом ставилась задача сохранить исходные габариты форм-фактора QSFP+ и обеспечить обратную совместимость новых трансиверов QSFP-DD со своими предшественниками.

В сентябре 2016 года была выпущена первая спецификация QSFP-DD, в которой описывались механические, электрические, оптические и другие характеристики нового форм-фактора. Через год, 19 сентября 2017 года была опубликована уже третья редакция этой спецификации.

Конструктивные особенности

Для удвоения числа каналов было решено увеличить контактную площадку трансивера с добавлением второго ряда контактов. Также был разработан соответствующий электрический разъем – ответная часть, монтируемая на плату и располагаемая в задней части корзины, в которую устанавливается трансивер. При этом если к такому разъему подключить трансивер QSFP+ (или QSFP28), имеющий только один ряд контактов, работоспособность системы сохранится. В этом случае второй ряд контактов разъема просто не будет подключен. Так решается задача обратной совместимости форм-факторов.

Корзина QSFP-DD трансивера

Контактная площадка QSFP-DD трансивера (слева) и подключение модулей QSFP+ и QSFP-DD в разъем для QSFP-DD (справа)

 

Передача восьми каналов по оптической линии связи, как и в случае четырехканальных трансиверов, может быть реализована при помощи двух технологий:

• параллельная передача каждого канала по отдельному оптоволокну с использованием многоканального коннектора MTP®/MPO;
• спектральное мультиплексирование нескольких каналов и их передача по одному оптоволокну на разных длинах волн.

Передача всех восьми каналов по одному оптоволокну с использованием одного разъема LC подразумевает реализацию технологии восьмиканального мультиплексирования каналов трансивера. Разработка соответствующей спецификации ведется рабочей группой CWDM8 MSA, и в декабре 2017 года была выпущена ее первая редакция.

Реализовать передачу 8 каналов также возможно с использованием хорошо освоенной технологии четырехканального мультиплексирования (CWDM4), применяемой в трансиверах QSFP+ и QSFP28. Разница состоит лишь в том, что для передачи сигнала в каждую сторону требуется два оптических волокна вместо одного. Поскольку для двусторонней передачи к каждому трансиверу нужно подключить четыре оптоволокна, возникла необходимость в разработке нового оптического разъема.

Группа QSFP-DD справилась с этой задачей, разработав коннектор CS – дуплексный малогабаритный коннектор на базе наконечника 1,25 мм. Размеры коннектора позволяют подключить два таких коннектора к оптическому порту трансивера QSFP-DD. Документ был опубликован одновременно со спецификацией на форм-фактор QSFP-DD. Выпуск коннектора CS уже освоен компанией Senko Advanced Components.

Коннектор CS, его подключение к QSFP-DD трансиверу и сравнение с коннектором Duplex LC

 

Таким образом, спецификация на форм-фактор QSFP-DD позволяет использовать различные варианты оптического интерфейса. В зависимости от этого, а также от типа оптоволокна (одномодовое или многомодовое), можно реализовать передачу на различные расстояния:

• 100 м по параллельным многомодовым волокнам;
• 500 м по параллельным одномодовым волокнам;
• до 10 км по двум одномодовым волокнам.

Также существует возможность использования медного кабеля DAC (Direct Attached Cable), но в этом случае длина линии ограничивается 3 м.

Стоит отметить, что QSFP-DD – это не единственный возможный вариант реализации сетей 200G/400G. Параллельно сейчас ведутся разработки форм-факторов CDFP, CFP8 и OSFP. Какой из них в итоге станет основным в будущих сетях, покажет время.

Трансивер QSFP-DD от Eoptolink

Eoptolink первым продемонстрировала опытный образец 200-гигабитного QSFP-DD трансивера (25G на канал, NRZ модуляция). Новость о его выпуске совпала по времени с появлением третьей редакции спецификации на форм-фактор QSFP-DD. Для объединения каналов в трансивере Eoptolink используется технология CWDM4, а оптический интерфейс представляет собой новый разъем CS. Доступны версии с расстоянием передачи 2 и 10 км.

Новость о выпуске трансивера была опубликована на официальном сайте Eoptolink, а также на сайте профильного издания LightwaveOnline.

О компании Eoptolink

Eoptolink Technology – это один из крупнейших производителей активных волоконно-оптических компонентов в Китае. Штаб-квартира и производство расположены в Чэнду (провинция Сычуань). Компания была основана в 2008 году, а в 2010 году получила от правительства КНР престижный статус «высокотехнологичного предприятия» (high-tech enterprise). Очень скоро компания стала одним из лидеров в своей отрасли. Продукцию Eoptolink используют предприятия не только на территории Китая, но и в других частях мира, в том числе и в России.

Eoptolink выпускает широкий спектр активных компонентов ВОЛС, подавляющее большинство которых составляют оптические трансиверы в различных форм-факторах:

• стандартные трансиверы SFP, QSFP, SFF, 1x9;
• устаревающие, но все еще находящее свое применение, трансиверы GBIC, X2 и XFP;
• специализированные трансиверы для сетей PON (Passive Optical Network), сетей сотовой связи OBSAI/CPRI, передачи видеосигнала (стандарт SMPTE);
• трансиверы для систем спектрального мультиплексирования CWDM/DWDM;
• высокоскоростные трансиверы QSFP28 и CFP для сетей свыше 100G.

Помимо серийного производства основных типов трансиверов Eoptolink обладает обширной технологической базой и производственными мощностями, позволяющими осваивать самые передовые разработки в области активных волоконно-оптических компонентов. То, что именно компания Eoptolink первой в мире представила трансивер QSFP-DD, служит еще одним тому подтверждением.

Также стоит отметить, что высокое качество продукции компании сочетается с конкурентоспособными ценами. Все это позволило Eoptolink стать одним из ведущих китайских производителей трансиверов, а также заслужить уважение большого числа заказчиков по всему миру, в том числе и в России.