QSFP-DD の技術概要

QSFP-DD意味

QSFP-DD(Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) は、QSFPより高いデータレートをサポートするファミリーで、主にデータセンター、ハイ パフォーマンス コンピューティング、通信ネットワークにおける高速相互接続要件を対象としています。{0}{1}{1} 「Double Density」の中心的な意味は、従来のインターフェース設計を拡張した電気インターフェース設計にあります。QSFPの 4 つの電気レーン (4 レーン) から 8 レーン (8 レーン) になり、同じ物理的設置面積内で帯域幅密度が 2 倍になり、200G/400G、さらには 800G レートのハードウェア基盤が提供されます。

変調技術レベルでは、QSFP-DD トランシーバー従来の NRZ（Non-Return-to-Zero）エンコーディングと高次の PAM4（4 レベル パルス振幅変調）をサポートしています。- PAM4 はシンボルごとに 2 ビットの情報を送信し、同じボー レートで 2 倍のデータ レートを達成し、400G 以上のレートの主流の技術パスになります。単車線QSFPの速度25G NRZ から 50G PAM4 以上に増やすことができます。仕様のフレームワークに関しては、QSFP-DDの機械的、電気的、および管理インターフェイスは、QSFP-DD MSA（マルチソース契約）組織である一方、イーサネット アプリケーションは 802.3bs (200G/400G) や 802.3ck (800G) などの IEEE 802.3 シリーズ標準に準拠しています。

QSFP-DDパッケージングの利点

QSFP-DDの物理的寸法を継承します。QSFPシリーズ（幅約 18.35mm）に対応し、1 つの RU スイッチ パネルに 36 個の RU スイッチ パネルを収容できます。QSFPポートにより、同じラック スペース内でより高い総帯域幅スループットが提供され、単位帯域幅あたりのスペース コストが削減されます。ポート設計により、以前のポートとの機械的および電気的互換性が維持されます。QSFP+そしてQSFP28モジュール。スイッチQSFP-DD ポートより低いレートを直接受け入れることができます-QSFPモジュール、ポート コントローラーが 4 レーン モード動作に自動的に適応し、完全なインフラストラクチャの交換を必要とせずに、段階的なネットワーク アップグレードをサポートします。

8 レーン アーキテクチャの消費電力の増加により、より高い熱管理要件が必要になります。のQSFP-DDこの仕様では、強化された熱設計のためのスペースが確保されており、システム ベンダーは最適化されたシャーシのエアフロー、専用ヒートシンク、または液体冷却ソリューションを通じて 12W ～ 15W、またはさらに高い消費電力のモジュールをサポートできます。業界エコシステムの観点から見ると、QSFP-DDは完全なサプライ チェーンを形成しており、主流のネットワーク機器ベンダーやクラウド サービス プロバイダによる大規模導入により、モジュールのコストがさらに削減されています。{0}サードパーティとの互換性-QSFPモジュール市場は活発で、成熟したテストツールと障害診断プロセスにより、運用と保守管理が簡素化されています。

QSFP-DD対QSFPシリーズ比較

アーキテクチャとレートの違い

QSFP-DD8レーンアーキテクチャを採用し、QSFP+, QSFP28, QSFP56、 そしてQSFP112すべて 4 レーン設計に基づいています。この根本的な違いにより、各フォーム ファクターのレート上限と技術的な実装パスが決まります。次の表は、各フォーム ファクターのコア パラメーターの比較を示しています。

QSFP-DDレーンごとの速度を低くしても同じ速度を達成できます。{0}たとえば、8×25G PAM4 は 200G を実現し、8×50G PAM4 は 400G を実現します。 4- レーン ソリューションと比較して、これにより単一チャネルの信号整合性の課題が軽減され、FEC (前方誤り訂正) のオーバーヘッドが減少します。

変調技術

4- レーン パスは、レーンごとの速度を継続的に向上させることで帯域幅の拡大を実現します。QSFP+の10G NRZへQSFP112の 100G PAM4- シングルチャネル レートが 10 倍に向上。この進化では、スペクトル制限を克服するために 50G を超える速度で PAM4 変調を採用する必要がありますが、同時に、より高い SNR 要件とより複雑な DSP 処理が導入されます。QSFP-DDの 8- レーン アーキテクチャは、レーンごとの速度を下げて 2 倍のレーン数によって目標の帯域幅を達成し、オプトエレクトロニクス コンポーネントとシステム コストに対するパフォーマンスのプレッシャーを軽減し、200G/400G レート セグメントで消費電力と信頼性の利点を提供するという代替手段を提供します。

互換性

物理的な互換性は機能的な互換性と同じではありません。ときQSFP28モジュールがに挿入されますQSFP-DD ポートの場合、ホストポートはモジュール タイプを（EEPROM 読み取り経由で）正しく識別し、NRZ 信号レベル規格と FEC パラメータ設定（RS-FEC（528、514）または FEC なしなど）を一致させながら、4- レーン動作モードに切り替える必要があります。設定エラーにより、リンク確立の失敗や過剰なビット エラー レートが発生する可能性があります。実際には 3 つの点に注意する必要があります。まず、初期のいくつかの点です。QSFP-DD ポートファームウェアは、特定のサードパーティ ベンダー モジュールで認識異常を示します。{0} 2 番目に、混合挿入シナリオでは、ホスト ASIC が動的なレーン モード スイッチングをサポートしていることを確認する必要があります。 3 番目に、DAC/AOC パッシブ/アクティブ ケーブルの互換性は、ホスト-側のプリエンファシスとイコライゼーション パラメータの適応機能に依存します。-機器ベンダーの互換性リストを参照するか、検証のために導入前テストを実施します。-

QSFP-DD他の高速パッケージとの比較-

物理的寸法とポート密度

さまざまなパッケージ フォーム ファクターの物理的寸法は、スイッチ パネルのポート展開能力を直接決定します。QSFP-DD幅は18.35mmで、QSFPシリーズのコンパクトなデザイン。OSFP幅は約 22.58 mm で、より高い電力と熱の要件に対応するスペースを確保しています。CFP2幅は 41.5 mm に達し、主に長距離コヒーレント光学アプリケーションをターゲットとしています。-標準の 1RU スイッチ (パネル幅約 440mm) では、QSFP-DD36 個のポートを展開できます。OSFP約32、そしてCFP210 のみ。データセンターの Spine-Leaf アーキテクチャの場合、ポート密度が高くなると、スイッチの数が減り、ラック占有スペースが減り、ケーブル管理が簡素化されます。QSFP-DDの密度の利点は、CAPEX と OPEX の二重の節約に直接つながります。

消費電力と熱設計

高速モジュールの電源管理は、システム設計における重要な制約です。-QSFP-DD主流モジュールの消費電力範囲は 10W ～ 14W で、CMIS (共通管理インターフェイス仕様) を通じて熱的に管理され、アクティブ ヒートシンクとエアフローの最適化をサポートします。OSFP設計電力上限は 15W-20W に達し、より大きな熱接触面積と確保された液体冷却インターフェースにより、800G/1.6T 超高速シナリオや統合された複雑な DSP コヒーレント検出モジュールに適しています。-CFP2光学系完全なコヒーレント トランシーバー (TIA、レーザー ドライバー、温度制御回路) をモジュール内部に収容し、金属ハウジングを介した熱伝導を実現し、最大の消費電力 (最大 24 W) をサポートします。消費電力の違いは、アプリケーション シナリオの相違を反映しています。QSFP-DD密度とコストを優先し、OSFPパフォーマンスと熱管理のバランスを保ち、CFP2長距離伝送のための機能統合に重点を置いています。-

アプリケーションシナリオの位置づけ

3 つのパッケージは、ネットワーク アーキテクチャにおいて階層的な相補性を形成します。QSFP-DDデータセンター イーサネットの短距離/中距離相互接続（SR4/DR4/FR4）に焦点を当てており、スパイン-リーフ レイヤー OM4/OM5 をカバーしています。{0}マルチモードファイバー100m 以内の接続、サーバー NIC アップリンク、ToR (Top of Rack) スイッチ相互接続。その核となる競争力は、ポート密度、コスト効率、および下位互換性にあります。比較する場合OSFP 対 QSFP-DD, OSFPは、ハイパースケール データセンターのコア レイヤーおよび InfiniBand ネットワーク (NDR 400G、XDR 800G など) で 800G 以上のレートをターゲットとしています。一部のハイエンド AI トレーニング クラスタでは、OSFPこれは、GPU (NVLink over Ethernet など) 間の非常に高い帯域幅要件が原因であり、その電力および熱機能により、より積極的な信号レートと複雑なエンコーディング スキームがサポートされます。CFP2メトロ/長距離 DCI (データ センター インターコネクト) 市場を占めており、DP-QPSK や DP-16QAM などの高次変調方式を備えた DCO (デジタル コヒーレント オプティクス) テクノロジーをサポートしています。{{0}大陸間海底ケーブルの伝送距離は数百キロメートルから数千キロメートルに及びます。代表的なアプリケーションには地下鉄が含まれますOTN波長分割多重、クラウド サービス プロバイダのクロスリージョン相互接続、通信事業者のバックボーン ネットワークの拡張などです。{0}

3 つのパッケージの包括的な比較:

よくある質問
QSFP-DD と QSFP112 の違いは何ですか?

QSFP-DD:の8レーンアプローチ (より多くのレーンを使用することで、より高い総帯域幅を実現します)。

QSFP112: a 4車線アプローチ（より高いレーンごとのデータ レートとより積極的なシグナリングに依存します）。{0}

QSFP-DD 対 QSFP112: 主要な議論は何ですか?

QSFP112: 4 車線で車線あたりの速度が向上-通常、より高いグレードの SerDes/SI パフォーマンスと PAM4 処理が必要です。{0}

QSFP-DD: レーン数による 8 レーンのスケーリングこれにより、特定の速度セグメントにおける車線ごとのストレスが軽減されます。-

QSFP{0}}DD モジュールはどの管理バスを使用しますか?また、それが運用にとって重要なのはなぜですか?
ほとんどの QSFP-DD モジュールはI²C管理インターフェイス (CMIS管理モデル）。ホストはモジュールのモジュールを取得するためにレジスタ/ページを読み書きするため、これは重要です。機能セット, アラームしきい値, DOM 診断、 そしてステートマシン.

一部のモジュールが挿入後に「ダウンシフト」またはレート制限されるのはなぜですか?{0}}
一般的な理由: 経由でアドバタイズされる機能に基づくEEPROM/CMIS、ホストはポートがターゲットをサポートしていないと判断します。ホストインターフェース(または、現在のポリシーにより、より保守的な電力/温度制限が適用されます)、したがって、自動的にデータパス互換性のある下位モードでアップします。