Analyse des optischen 400G-Moduls

Das optische 400G-Modul wird auch als optisches 400G-Transceiver-Modul bezeichnet, das hauptsächlich für die fotoelektrische Umwandlung verwendet wird. Das elektrische Signal wird am Sendeende in ein optisches Signal umgewandelt und dann durch die Lichtleitfaser übertragen. Am Empfangsende wird das optische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Als elektronische Komponente der photoelektrischen Umwandlung kann ein optisches Modul in großem Umfang bei der Datenübertragung verwendet werden. Optische Module sind in den Bereichen Daten-Breitband- und Telekommunikationskommunikation weit verbreitet, und ihre Anwendungen in FTTX, Rechenzentrum, Sicherheitsüberwachung und Smart Grid entwickeln sich ebenfalls.

Die massive Informationsverbindung zwischen Rechenzentren erfordert optische Kommunikation, und das optische Modul ist der Schlüsselfaktor für die Bestimmung der Leistung. Das optische Kommunikationsmodul für Rechenzentren kann je nach Verbindungstyp in drei Typen unterteilt werden, darunter:

① Rechenzentrum für Benutzer: Wird durch das Verhalten des Endbenutzers generiert, z. B. durch Durchsuchen von Webseiten, Senden und Empfangen von E-Mail- und Video-Streaming über die Cloud.

② Rechenzentrumsverbindung: Wird hauptsächlich für die Datenreplikation und das System-Upgrade verwendet

③ Internes Rechenzentrum: Wird hauptsächlich zum Speichern, Generieren und Mining von Informationen verwendet. Nach der Prognose von Cisco&macht die interne Kommunikation von Rechenzentren mehr als 70% der Kommunikation von Rechenzentren aus.

Das Trägernetz wird zurück aktualisiert. Der Mann ist von 10G / 40G bis 100G, und das Backbone-Netzwerk ist von 100G bis 400G. In der kommerziellen Zeit wird das optische Netzwerkmodul aktualisiert. Das Trägernetz ist hauptsächlich in Backbone-Netze, Provinznetzwerke und Metropolregionen unterteilt. Das Backbone-Netzwerk und das Provinznetzwerk benötigen eine Hochgeschwindigkeits- und Großkapazitätsübertragung, und OTN- und andere Übertragungsnetzwerke, die für große Partikel und Ferngespräche geeignet sind, werden bevorzugt. Der Mensch ist in Kernschicht, Konvergenzschicht und Zugangsschicht unterteilt. Unterschiedliche Ebenen von Trägernetzwerken bieten unterschiedliche Kapazitäten für Dienste mit mittlerer Rückgabe über unterschiedliche Portraten. Daher ist es auch erforderlich, optische Module mit mittlerer Rückgabe und unterschiedlichen Ratenanforderungen zu verwenden.

Optische Module werden ebenfalls ständig aktualisiert. Insgesamt wird die Übertragungszugriffsschicht von 10G auf 25G / 50G aktualisiert, die Übertragungskonvergenzschicht wird von 40G / 100G auf 50G / 100G aktualisiert, die Übertragungskernschicht wird ebenfalls von 100G auf 200G aktualisiert, und das WDM-System sinkt schnell.

In Bezug auf die Qualität sind optische 1G / 10G-Module mit niedriger Geschwindigkeit die wichtigsten traditionellen Daten, während optische Module mit 40G / 100G / 400G in Cloud-Rechenzentren verwendet werden. Aus quantitativer Sicht wird das traditionelle Rechenzentrum vom Nord-Süd-Verkehr dominiert, während das Cloud-Rechenzentrum seinen Verkehr in Ost-West-Richtung verbessert hat. Das Wachstum der Ost-West-Verbindung hat die Anzahl der optischen Hochgeschwindigkeitsmodule mit einem Server erhöht und höhere Anforderungen an optische Module gestellt.

Es hat 5 Jahre gedauert, bis Ports mit 10G-Rate auf Ports mit 40Grate iteriert haben, und 4 Jahre, bis Ports mit 40Grate auf Ports mit 100G-Rate aktualisiert wurden. Seit 2018 setzt die Branche 400Garchitecture ein. Nach 100G bewegt sich die Branche in Richtung 400G-Einsatz.

Klassifizierung von 400Goptischen Modulen

QSFP-DD und OSFP werden voraussichtlich zum Mainstream400G-Verpackungsmodus. In Bezug auf die Verpackungsform können 400Goptical-Module in CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD usw. unterteilt werden. Unter diesen haben QSFP-DD und OSFP mehr Vorteile in Bezug auf Größe, Wärmekapazität, Stromverbrauch, Abwärtskompatibilität und Bandbreite als andere 400Goptical-Module Modulpakete und haben sich allmählich zu den Mainstream-Lösungen entwickelt.

Pakettyp des 400Goptical-Moduls：

1 、 QSFP-DD

Der vollständige Name von QSFP-DD lautet Quad-Plug-in-Doppeldichte mit kleinem Formfaktor, Q bezieht sich auf&"Quad GG", 4-Wege-Bedeutung und DD bezieht sich auf&"Double Density GG". Dieses Schema ist eine Erweiterung von QSFP und fügt eine Leitung von der ursprünglichen 4-Kanal-Schnittstelle zu 8-Kanal hinzu, was als doppelte Dichte bezeichnet wird. Dieses Schema ist mit dem QSFP-Schema kompatibel, was einer der Hauptvorteile des Schemas ist. Das ursprüngliche QSFP28-Modul kann weiterhin verwendet werden. Fügen Sie einfach ein anderes Modul ein. Das schematische Diagramm sieht wie folgt aus:

2 、 OSFP

OSFP verwendet 8, 56 g Kanäle, um 400 Gbe für das optische OSFP-Modul zu realisieren. Das 56 gbe-Signal wird von einem 25 G DML-Laser unter der Modulation von pam4 gebildet. Dieser Standard ist ein neuer Schnittstellenstandard und nicht mit der vorhandenen fotoelektrischen Schnittstelle kompatibel.

OSFP hat einen eigenen Kühler, eine Größe von 100,4 * 22,58 * 13 mm ^ 3, die viel kleiner als CFP8 ist, und einen relativ geringen Stromverbrauch von maximal 15 W. Es ist etwas größer als das QSFP-DD und erfordert daher eine größere Leiterplattenfläche. Die Stifte der elektrischen Schnittstelle unterscheiden sich von denen des QSFP-DD mit einer Reihe oben und unten, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

3 、 CWDM 8

Der Standard ist eine Erweiterung des cwdm4-Standards. Die Rate jeder Wellenlänge beträgt 50 G, und 400 G können ebenfalls realisiert werden. Die Wellenlänge ist definiert als:

Gemäß dem Industriestandard haben verschiedene Verpackungsformen von 40OGoptical-Modulen ihre eigenen Nachteile und Vorteile

Gemäß dem Industriestandard haben verschiedene Verpackungsformen von 40OGoptical-Modulen ihre eigenen Nachteile und Vorteile:

Optisches Modul 1.40OGCDFP - unterstützt Hot-Swap; Aufgrund der Notwendigkeit einer parallelen Übertragung von 16 Signalkanälen sind jedoch der Stromverbrauch und die Lautstärke groß.

2. 40OG COBO optisches Modul - kann das Motherboard zur Wärmeableitung, guten Wärmeableitung und geringen Größe verwenden; Hot-Swap wird jedoch nicht unterstützt, sodass eine spätere Wartung schwierig ist.

3. Optisches Modul 40OG CFP8 - entsprechend der Erweiterung von CFP4 wird die Anzahl der Kanäle auf 8 Kanäle erhöht, die schnell auf den Markt gebracht werden können. Aber die Kosten sind hoch, die Größe und der Stromverbrauch sind groß.

4. Optisches 40OG QSFP-DD-Modul - kompatibel mit vorhandenem QSFP + / QSFP 28, geringe Größe und bequeme Wartung.

5. Optisches 40OG OSFP-Modul - mit integriertem Kühlkörper kann die Wärmeableitungsleistung erheblich verbessert werden. Der neue Schnittstellenstandard ist jedoch nicht mit der vorhandenen fotoelektrischen Schnittstelle kompatibel, die etwas größer als die QSFP-DD ist, eine größere Leiterplatte (PCB) benötigt und einen hohen Stromverbrauch aufweist.

Angesichts der aktuellen Marktsituation wird erwartet, dass das optische Modul 40OG QSFP-DD die Hauptverpackung des optischen Moduls 40OG mit den Vorteilen der Miniaturisierung, Integration und Abwärtskompatibilität wird.

Was ist die Funktion des optischen 400G-Moduls?  

Die Hauptfunktion des optischen 400G-Moduls besteht darin, den Datendurchsatz zu verbessern und die Bandbreite und Portdichte des Rechenzentrums zu maximieren. Der zukünftige Trend des optischen 400G-Moduls besteht darin, eine große Verstärkung, geringes Rauschen, Miniaturisierung und Integration zu erzielen und ein qualitativ hochwertiges optisches Kommunikationsmodul für ein drahtloses Netzwerk der nächsten Generation und ein Rechenzentrum mit extrem großem Maßstab bereitzustellen.

Wie viele Chips benötigt das optische 400G-Modul? 

China ist stark auf den Import von 400G-Chips für optische Module angewiesen. Aus der Perspektive des globalen Wettbewerbsmusters der optischen Chipindustrie ist Chinas High-End-Optikchip mit hoher Geschwindigkeit als Hauptmerkmal eine unzureichende Selbstversorgungsrate, und die Nachfrage nach verwandten optischen Chips hängt stark von Importen ab . Obwohl der optische Chip nur ein Stück im optischen 400G-Modul verwenden muss, weist er ein hohes Kostenverhältnis auf und ist das Kronjuwel der Wertschöpfungskette der optischen Modulindustrie. In optischen Modulen belegen optische Chips das Ende mit dem höchsten Wert, und je höher das Ende ist, desto höher sind die Kosten für optische Chips. In dem optischen 10G / 25G-Modul machen die Kosten für optische Chips ungefähr 30% aus, die Kosten für optische Chips in optischen 40G / 100G-Modulen machen ungefähr 50% aus und die Kosten für optische 400G-Module machen 70% aus.

Was ist der Unterschied zwischen einem optischen 400G-Modul und einem optischen 10G-, 25G- und 40G-Modul?

Obwohl optische 10G-, 25G-, 40G- und sogar 100G-Module zum Mainstream auf dem Markt geworden sind und die Bandbreite, Portdichte und der Energieverbrauch des Systems kontinuierlich verbessert werden, wird das optische 400G-Modul eine neue Stufe sein, um die Technologie weiter auf eine höhere Geschwindigkeit zu bringen System. Im Vergleich zu optischen 10G-, 25G- und 40G-Modulen wird die optische Kommunikation durch die Einführung des optischen 400G-Moduls in eine neue Ära eintreten. Die optische Kommunikation ändert sich von einer kohärenten Einzelträgermodulationserfassung eines optischen Low-End-Moduls zu einer Phasenmodulation auf Mehrträgerebene und einer Array-kohärenten Erkennung von Polarisationsmultiplex. Photonische Integration und elektronische Integration Die ADC / DSP-Technologie wird der Schlüssel zur Kommerzialisierung des optischen 400G-Kommunikationsmoduls und -systems sein. Angesichts der dringenden Notwendigkeit einer Ethernet-Standardisierung wird das Erfordernis einer optischen Parallelisierung die photonische Integrationstechnologie erheblich fördern.

Was ist der Marktwert eines optischen 400G-Moduls? 

Wie wir alle wissen, sind Produkte der 100G-Technologie ausgereift, 400G ist das aktuelle Thema, und die Branche ist sehr besorgt über den Fortschritt des optischen 400G-Moduls. Heutzutage ist der R& amp; Der Fortschritt der D- und Massenproduktion des optischen 400G-Moduls ist ebenfalls relativ zufriedenstellend. Vor dem Hintergrund des aktuellen Marktes ist das optische 400G-Kommunikationsmodul mit der steigenden Nachfrage nach Bandbreite eines Rechenzentrums im Super-Large-Scale-Maßstab die beste Wahl, um die Systemleistung zu verbessern und die Bandbreitenkosten zu senken. Mit dem Aufkommen des 5g-Netzwerks in der späteren Phase wird dies ein weiterer positiver Faktor für den Marktwert von 400 optischen Modulen sein.