क्लाउड कंप्यूटिंग, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और बिग डेटा एनालिटिक्स की विस्फोटक वृद्धि ने उच्च {{0}बैंडविड्थ, कम {{1}विलंबता, ऊर्जा कुशल, और लागत {{3}प्रभावी ऑप्टिकल ट्रांसीवर की मांग को बढ़ा दिया है। 100G से विकसित हो रहे नेटवर्क आर्किटेक्चर के संदर्भ में400Gऔर परे,क्यूएसएफपी-डीडीपैकेजिंग फॉर्म फैक्टर इन चुनौतियों के लिए उद्योग का उत्तर बन गया है, जो मौजूदा के साथ पिछड़े संगतता को बनाए रखते हुए उपलब्ध I/O घनत्व को दोगुना कर देता हैक्यूएसएफपीआधारभूत संरचना। विभिन्न QSFP-DD वेरिएंट्स में से, DR4 (डुअल डेंसिटी 4-लेन) समाधान विशेष रूप से कम दूरी के अनुप्रयोगों में सबसे अलग है।
क्यूएसएफपी का महत्व-डीडी डीआर4
QSFP-DD DR4 ऑप्टिकल ट्रांसीवरडेटा सेंटर ऑपरेटरों के लिए अपने नेटवर्क को अपग्रेड करने के लिए यह एक महत्वपूर्ण तकनीक है400G स्पीडमौजूदा बुनियादी ढांचे में पूरी तरह से सुधार किए बिना। ये मॉड्यूल 500 मीटर तक सिंगल मोड फाइबर पर 400 जीबीपीएस थ्रूपुट प्रदान करते हैं, इंट्रा-डेटा सेंटर इंटरकनेक्शन, टॉप-5 रैक-टू-कोर स्विच कनेक्शन और उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग क्लस्टर की सेवा प्रदान करते हैं।डीआर4समाधान मुख्य रूप से विरासत प्रणालियों से एक स्पष्ट प्रवासन पथ प्रदान करते हुए सीमित वातावरण में पोर्ट घनत्व को अधिकतम करने पर ध्यान केंद्रित करता है।
QSFP-DD DR4 ऑप्टिकल मॉड्यूल
डेटा दर वास्तुकला:प्रत्येकडीआर4मॉड्यूल वितरित करता है400Gचार समानांतर ऑप्टिकल चैनलों का उपयोग करके थ्रूपुट, प्रत्येक चैनल 100Gbps पर काम कर रहा है। यह4x100Gआर्किटेक्चर सिग्नल अखंडता को बनाए रखते हुए उच्च डेटा दर प्राप्त करने के लिए PAM4 एन्कोडिंग का उपयोग करता है।
संचरण दूरी:DR4 मॉड्यूल 500 मीटर तक सिंगल मोड फाइबर (OS2) पर ट्रांसमिशन का समर्थन करते हैं। यह दूरी अंतरा डेटा सेंटर अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित है जहां अत्यधिक लंबी दूरी की आवश्यकता नहीं है, लेकिन विश्वसनीय उच्च गति कनेक्टिविटी आवश्यक है।
बिजली की खपत:सामान्य बिजली की खपत 12 वाट से कम है। उन्नत थर्मल प्रबंधन उच्च घनत्व वाली तैनाती में भी विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करता है।
भौतिक इंटरफ़ेस:मॉड्यूल में इसके अनुरूप 8-लेन विद्युत इंटरफ़ेस हैक्यूएसएफपी-डीडीविनिर्देशन, लगभग 18.35 मिमी × 89.4 मिमी के फॉर्म फैक्टर में रखा गया है। दोहरी -घनत्व डिज़ाइन एक 1U स्विच में 36 पोर्ट की अनुमति देता है, जो पारंपरिक की तुलना में पोर्ट घनत्व को दोगुना कर देता हैक्यूएसएफपीमॉड्यूल.
फाइबर प्रकार और कनेक्टर: डीआर4आम तौर पर समानांतर सिंगल{0}}मोड फ़ाइबर (OS2) का उपयोग करता हैएमपीओ कनेक्टर्स, 500 मीटर के भीतर 400Gbps ट्रांसमिशन प्रदान करता है। ये इससे अलग हैक्यूएसएफपी-100जी-डीआर-एसस्टाइल सिंगल -चैनल दृष्टिकोण, क्योंकि DR4 मॉड्यूल पूर्ण रूप से संचालित होता है400G ट्रांसीवरसमाधान।
तापमान की रेंज:अधिकांश DR4 मॉड्यूल 0 डिग्री से 70 डिग्री की सीमा के भीतर विश्वसनीय रूप से काम करते हैं।
मुख्य प्रौद्योगिकियाँ और सिद्धांत
PAM4 मॉड्यूलेशन प्रौद्योगिकी
PAM4 (4-लेवल पल्स एम्प्लीट्यूड मॉड्यूलेशन) ऑप्टिकल सिग्नल तकनीक में एक मौलिक बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है। पारंपरिक एनआरजेड (नॉन-रिटर्न-टू-जीरो) एन्कोडिंग के विपरीत, जो बाइनरी डेटा का प्रतिनिधित्व करने के लिए दो सिग्नल स्तरों का उपयोग करता है, पीएएम4 प्रति प्रतीक दो बिट्स को एनकोड करने के लिए चार अलग-अलग आयाम स्तरों को नियोजित करता है।
PAM4 कैसे काम करता है:PAM4 सिग्नल में, प्रत्येक प्रतीक चार स्थितियों में से एक का प्रतिनिधित्व कर सकता है: 00, 01, 10, या 11. यह बॉड दर को बढ़ाए बिना डेटा ट्रांसमिशन दर को प्रभावी ढंग से दोगुना कर देता है। उदाहरण के लिए, PAM4 का उपयोग करके 26.5625 GBaud सिग्नल 53.125 Gbps डेटा संचारित कर सकता है, जबकि NRZ का उपयोग करके यह केवल 26.5625 Gbps डेटा संचारित करेगा।
DR4 के लिए लाभ:PAM4 मॉड्यूलेशन DR4 मॉड्यूल को अत्यधिक उच्च आवृत्ति इलेक्ट्रॉनिक घटकों या अत्यधिक सख्त फैलाव सहनशीलता की आवश्यकता के बिना प्रति चैनल 100Gbps प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।
संकेत संबंधी विचार:एनआरजेड की तुलना में, आयाम स्तरों के बीच छोटी दूरी के कारण पीएएम4 सिग्नल में शोर मार्जिन कम होता है। उन्नत फॉरवर्ड त्रुटि सुधार (एफईसी), डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी), और सटीक एनालॉग सर्किटरी कम सिग्नल से लेकर शोर की स्थिति में भी स्वीकार्य बिट त्रुटि दर बनाए रखने के लिए एक साथ काम करते हैं।
गियरबॉक्स प्रौद्योगिकी
गियरबॉक्स एक महत्वपूर्ण घटक है जो होस्ट इलेक्ट्रिकल इंटरफ़ेस और ऑप्टिकल चैनल दरों के बीच गति बेमेल को पाटता है। मेंक्यूएसएफपी-डीडी डीआर4मॉड्यूल, गियरबॉक्स जटिल डेटा दर रूपांतरण और चैनल आवंटन करता है। होस्ट मॉड्यूल इंटरफ़ेस पर आठ 50Gbps विद्युत चैनल (8×50G PAM4) प्रदान करता है। गियरबॉक्स फ़ाइबर पर ट्रांसमिशन के लिए इस 8-चैनल 400G इलेक्ट्रिकल सिग्नल को चार 100Gbps ऑप्टिकल चैनल (4×100G PAM4) में परिवर्तित करता है। आधुनिक गियरबॉक्स की प्रोटोकॉल-जागरूक कार्यक्षमता पैकेट सीमाओं को बनाए रखती है, प्रवाह नियंत्रण का प्रबंधन करती है, और रूपांतरण के दौरान डेटा भ्रष्टाचार को रोकने के लिए कई चैनलों में डेटा को सही ढंग से संरेखित करती है।
प्रदर्शन अनुकूलन:गियरबॉक्स डिज़ाइन में विलंबता और घबराहट को कम करने के लिए बफरिंग, क्लॉक डोमेन क्रॉसिंग सर्किट और अनुकूली समीकरण शामिल है। ये सुविधाएं उस ओवरहेड को कम करती हैं जो विद्युतीय {{1} से {{2}ऑप्टिकल रूपांतरण समग्र ट्रांसमिशन पथ में जोड़ता है।
एमडीसी इंटरफ़ेस
एमडीसी इंटरफ़ेस एक मानकीकृत I2C संगत प्रोटोकॉल है जो बुनियादी निगरानी और नियंत्रण क्षमताएं प्रदान करता हैक्यूएसएफपी-डीडीमॉड्यूल. एमडीसी इंटरफ़ेस के माध्यम से, नेटवर्क ऑपरेटर मॉड्यूल तापमान, आपूर्ति वोल्टेज, ऑप्टिकल पावर संचारित, ऑप्टिकल पावर प्राप्त करने और लेजर बायस करंट के संबंध में वास्तविक समय की जानकारी तक पहुंच सकते हैं। एमडीसी इंटरफ़ेस होस्ट को विविध परिनियोजन परिदृश्यों और अनुकूलन रणनीतियों का समर्थन करते हुए मॉड्यूल मापदंडों को कॉन्फ़िगर करने की अनुमति देता है।
क्यूएसएफपी -डीडी मॉड्यूल उद्योग विनिर्देशों द्वारा परिभाषित एक मानकीकृत मेमोरी मैप को लागू करते हैं, जो विक्रेताओं के बीच प्रबंधन इंटरफ़ेस की स्थिरता सुनिश्चित करते हैं, नेटवर्क प्रबंधन को सरल बनाते हैं और एकीकरण जटिलता को कम करते हैं। ये तीन मुख्य प्रौद्योगिकियाँ विश्वसनीय 400G ट्रांसमिशन प्राप्त करने के लिए मिलकर काम करती हैं।क्यूएसएफपी-डीडी डीआर4ऑप्टिकल मॉड्यूल को QSFP-DD MSA मानक, IEEE 802.3bs मानक और OIF CEI-56G-PAM4 मानक का अनुपालन करना होगा।
FR4/LR4 के साथ तुलना
क्यूएसएफपी-डीडी 400जीश्रृंखला में कई इंटरफ़ेस प्रकार शामिल हैं, प्रत्येक को विभिन्न ट्रांसमिशन आवश्यकताओं के लिए अनुकूलित किया गया है। तीन मुख्यधारा समाधान DR4, FR4 और LR4 हैं।
तीन 400G इंटरफेस की तुलना:
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इंटरफ़ेस |
नाममात्र तरंग दैर्ध्य (एनएम) |
फाइबर प्रकार |
संचरण दूरी |
ऑप्टिकल सिग्नल दर |
विद्युत सिग्नल दर |
फाइबर कनेक्टर |
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डीआर4 |
1310 |
एकल-मोड |
500m |
4×100G |
8×50G |
एमपीओ-12 |
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FR4 |
1271/1291/1311/1331 |
एकल-मोड |
2 किमी |
4×100G |
8×50G |
डुप्लेक्स एलसी |
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एलआर4 |
1271/1291/1311/1331 |
एकल-मोड |
10 किमी |
4×100G |
8×50G |
डुप्लेक्स एलसी |
ऑप्टिकल ट्रांसमिशन आर्किटेक्चर:
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समाधान |
वास्तुकला |
फाइबर का उपयोग |
तरंग दैर्ध्य बहुसंकेतन |
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डीआर4 |
समानांतर संचरण |
8-कोर (4Tx + 4Rx) |
कोई नहीं, एकीकृत 1310एनएम |
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FR4/LR4 |
सीडब्ल्यूडीएम तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग |
2-कोर (1Tx + 1Rx) |
हाँ, O-बैंड 4 तरंग दैर्ध्य |
अनुप्रयोग परिदृश्य चयन:
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परिदृश्य |
अनुशंसित समाधान |
दलील |
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-सुविधा टीओआर-स्पाइन में |
डीआर4 |
दूरी<500m, most cost-effective |
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कैम्पस मल्टी-बिल्डिंग इंटरकनेक्शन |
FR4 |
दूरी 500 मीटर-2 किमी |
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डाटा सेंटर डीसीआई |
एलआर4 |
दूरी 2-10 किमी |
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मौजूदा एकल -मोड केबलिंग |
डीआर4/एफआर4/एलआर4 |
दूरी की आवश्यकता के आधार पर चयन करें |
नोट: DR4 मानक एकल -मोड फ़ाइबर अनुप्रयोगों के लिए परिभाषित किया गया है। मल्टीमोड फाइबर उपयोग के लिए, कृपया अन्य इंटरफ़ेस मानकों को देखें400जी एसआर8.
कनेक्टर प्रकारों के संबंध में,डीआर4एक का उपयोग करता हैएमपीओ-12समानांतर कनेक्टर (8-कोर फाइबर रिबन), जबकिFR4औरएलआर4डुप्लेक्स का उपयोग करेंएलसी कनेक्टर्स(2-कोर सिंगल-मोड)। तैनाती का लाभ उठानासिस्को डीएसी केबलस्थापना से पहले विशिष्ट स्विच प्लेटफ़ॉर्म और मॉड्यूल विक्रेता के साथ संगतता को सत्यापित करना चाहिए।
DR4 के लाभ
भौतिक परत पर,क्यूएसएफपी-डीडी डीआर4ऑप्टिकल मॉड्यूल 36 को तैनात कर सकते हैं400Gरैक स्थान के 1U के भीतर के पोर्ट - पारंपरिक QSFP के पोर्ट घनत्व को दोगुना कर देते हैं - जो तंग रैक स्थान की कमी वाले डेटा केंद्रों के लिए सीधे लागत बचत में तब्दील हो जाता है। ऊर्जा दक्षता के संदर्भ में, DR4 मॉड्यूल उच्च प्रदर्शन एकल मोड ट्रांसमिशन प्राप्त करने के लिए DFB या EML लेजर तकनीक का उपयोग करके बिजली की खपत को 12W से नीचे रखते हैं; संचयी ऊर्जा बचत बड़े पैमाने पर महत्वपूर्ण है, साथ ही शीतलन प्रणाली भार को भी कम करती है। आर्थिक रूप से, DR4 मॉड्यूल लागत के साथ विश्वसनीय 500-मीटर ट्रांसमिशन दूरी प्रदान करने के लिए सिंगल मोड फाइबर (OS2) का उपयोग करता हैFR4/LR4 से 30-50% कम. इसके अतिरिक्त, DR4 पूरी तरह से अनुपालन करता हैक्यूएसएफपी-डीडीएमएसए और आईईईई 802.3बीएस मानक, बहु-विक्रेता अंतरसंचालनीयता सुनिश्चित करते हैं। एक ही समय पर,क्यूएसएफपी-डीडीपोर्ट पिछड़े संगत हैंक्यूएसएफपी/क्यूएसएफपी28मॉड्यूल, चरणबद्ध नेटवर्क अपग्रेड रणनीति का समर्थन करते हैं जो मौजूदा निवेशों की प्रभावी ढंग से सुरक्षा करता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न: क्या QSFP-DD DR4 मॉड्यूल को सीधे QSFP28 पोर्ट में प्लग किया जा सकता है?
उत्तर: नहीं, इसका उपयोग सीधे तौर पर नहीं किया जा सकता. हालाँकि QSFP-DD पोर्ट QSFP28 मॉड्यूल के साथ बैकवर्ड संगत हैं, लेकिन इसका विपरीत सत्य नहीं है। QSFP-DD मॉड्यूल का भौतिक आकार बड़ा है और इंटरफ़ेस पिन परिभाषाएँ भिन्न हैं। QSFP-DD मॉड्यूल का उपयोग करने के लिए, स्विच को ऐसे मॉड्यूल में अपग्रेड किया जाना चाहिए जो QSFP{7}}DD का समर्थन करता हो। 100G प्लेटफ़ॉर्म से अपग्रेड की योजना बनाते समय यह एक महत्वपूर्ण विचार है, जैसे कि QSFP - 100G - CR4 या QSFP-100G-LR4-S मॉड्यूल का उपयोग करने वाले प्लेटफ़ॉर्म।
प्रश्न: NRZ की तुलना में PAM4 मॉड्यूलेशन का मुख्य नुकसान क्या है?
उत्तर: PAM4 का मुख्य नुकसान इसकी उच्च सिग्नल {{1} से {{2} शोर अनुपात की आवश्यकता है। क्योंकि यह 2 के बजाय 4 स्तरों का उपयोग करता है, आसन्न स्तरों के बीच का अंतर छोटा होता है, जिससे सिग्नल शोर के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाता है और परिणामस्वरूप अपेक्षाकृत उच्च बिट त्रुटि दर होती है। इसकी भरपाई मजबूत एफईसी (फॉरवर्ड एरर करेक्शन) और डीएसपी तकनीक से की जाती है।
प्रश्न: क्या DR4 मॉड्यूल हॉट-स्वैपिंग का समर्थन करता है? क्या इसका असर अन्य बंदरगाहों पर पड़ेगा?
उ: हां, हॉट{{0}स्वैपिंग समर्थित है - यह QSFP{2}}डीडी मानक की बुनियादी आवश्यकता है। आधुनिक स्विच डिज़ाइन यह सुनिश्चित करते हैं कि एकल मॉड्यूल डालने या हटाने से अन्य पोर्ट के संचालन पर असर नहीं पड़ता है।
प्रश्न: 100G से अपग्रेड करते समय, क्या सीधे 400G पर जाना बेहतर है या पहले 200G में अपग्रेड करना बेहतर है?
उत्तर: यदि बैंडविड्थ की मांग तेजी से बढ़ रही है और रैक स्थान सीमित है, तो सीधे 400G QSFP-DD पर अपग्रेड करना अधिक किफायती है। यदि आप चरणबद्ध उन्नयन का प्रयास कर रहे हैं और मौजूदा 100जी उपकरण अभी भी मूल्यवान हैं, तो QSFP56-DD या QSFP56 200G समाधान एक व्यवहार्य संक्रमणकालीन विकल्प के रूप में काम कर सकते हैं।