Unterschiede zwischen QSFP-DD und QSFP+ / QSFP28 / QSFP56 / OSFP / CFP8 / COBO

QSFP-DD, der kleinste Formfaktor für 400G-Transceiver, bietet die branchenweit höchste Bandbreitendichte bei gleichzeitiger Abwärtskompatibilität zu QSFP-Steckmodulen und -Kabeln mit geringerer Geschwindigkeit, was ihn bei Glasfaserherstellern beliebt macht. Als neuester Typ von optischen Transceivern für 400G-Hochgeschwindigkeitsanwendungen wird QSFP-DD oft mit anderen Modulen wie QSFP56, OSFP, CFP8 und COBO verglichen. Worin bestehen nun die Unterschiede zwischen diesen optischen Modulen? In diesem Beitrag werden diese ausführlich erläutert.

QSFP-DD Wiki

QSFP-DD (auch QSFP56-DD genannt) steht für Quad Small Form Factor Pluggable Double Density, das vollständig mit den IEEE802.3bs- und QSFP-DD MSA-Standards konform ist. Das „Double Density“ bedeutet die Verdoppelung der Anzahl der elektrischen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, die das Modul im Vergleich zu einem Standard-QSFP28-Modul unterstützt. Die Datenrate jedes Kanals kann durch die NRZ-Modulationstechnologie 25 Gb/s erreichen und damit eine 200G-Netzwerkübertragung umsetzen. Außerdem kann die Datenrate jedes Kanals durch die PAM4-Modulationstechnologie 50 Gb/s erreichen, wodurch eine 400G-Netzwerkübertragung erreicht wird, die für High-Performance-Computing-Rechenzentren und Cloud-Netzwerke geeignet ist. Weitere Informationen zur PAM4-Modulationstechnologie finden Sie hier: 400G PAM4 - Lernen Sie 400G Ethernet von hier aus kennen.

Die Vorteile des QSFP-DD-Formfaktors sind wie folgt:

Abwärtskompatibilität

: QSFP-DD unterstützt andere QSFP-Module (wie QSFP+, QSFP28, QSFP56 usw.) und bietet Flexibilität für Endbenutzer und Systementwickler.

Verwendung des 2x1 stacked integrierten Cages und Steckverbinders zur Unterstützung des Cage-Steckverbinders (mit einer Höhe von 1) und des Stacked-Cage-Steckverbindersystems (mit einer Höhe von 2).

SMT-Steckverbinder und 1xN-Cage-Design

: Diese Art von Design ermöglicht eine thermische Unterstützung von mindestens 12 W pro Modul. Die höhere Wärmeleistung reduziert die Anforderungen an die Wärmeableitung von Transceivern und spart somit unnötige Kosten.

ASIC-Design

: Unterstützung mehrerer Schnittstellenraten und vollständige Abwärtskompatibilität mit QSFP+- und QSFP28-Modulen, wodurch die Kosten für die Bereitstellung von Anschlüssen und Geräten gesenkt werden.

QSFP-DD vs. QSFP+/QSFP28/QSFP56

QSFP-DD, QSFP+, QSFP28 und QSFP56 gehören zum QSFP-Formfaktor, aber worin liegen die Unterschiede? Die Unterschiede werden in den folgenden Beschreibungen erläutert.

Aufbau

Hinsichtlich des Aussehens sind die Breite, Länge und Dicke des QSFP-DD-Moduls die gleichen wie bei QSFP+, QSFP28 und QSFP56. Das QSFP-DD-Modul ist jedoch mit einer elektrischen 8-Lane-Schnittstelle ausgestattet und nicht mit einer 4-Lane-Schnittstelle wie andere QSFP-Module. QSFP-DD hat die doppelte Anzahl an ASIC-Ports, um Schnittstellen wie CAUI-4 zu unterstützen. Daher ist die mechanische Schnittstelle von QSFP-DD auf der Hostplatine etwas tiefer als die der anderen QSFP-Systemtransceiver, um die zusätzliche Kontaktreihe unterzubringen.

Bandbreite und Anwendung

Die QSFP-DD-Module können 400 Gbps unterstützen, während QSFP+/QSFP28/QSFP56 nur 40 Gbps/100 Gbps/200 Gbps erreichen können. Daher werden QSFP-DD-Ports in optischen 400G-Modulen, DACs und AOCs verwendet und für 400G-Rechenzentrumsverbindungen eingesetzt. QSFP+/QSFP28/QSFP56-Module und DAC/AOC werden für 40G/100G/200G-Netzwerke verwendet.

Abwärtskompatibilität

Wie bereits erwähnt, ist das QSFP-DD abwärtskompatibel mit den früheren QSFP-Transceivermodulen des Systems. Mit anderen Worten: Basierend auf dem vorherigen Formfaktor wurde das QSFP-DD technisch aufgerüstet, um eine höhere Bandbreite zu unterstützen. Durch die Abwärtskompatibilität kann der Austausch vorhandener Geräte vermieden und die Kosten für die Aufrüstung des Netzwerks effektiv reduziert werden.

Formfaktor	QSFP-DD	QSFP56	QSFP28	QSFP+
Erscheinungsjahr	2016	2018	2016	2010
Anzahl der elektrischen Schnittstellen-Lanes	8	4	4	4
Rate eines Kanals	25 Gbps/50 Gbps	50 Gbps	25 Gbps	10 Gbps
Modulationstechnologie	NRZ/PAM4	PAM4	NRZ	NRZ
Abwärtskompatibilität	QSFP+/QSFP28/QSFP56	QSFP+/QSFP28	QSFP+	/

QSFP-DD vs. OSFP/CFP8/COBO

QSFP-DD (QSFP56-DD) und OSFP/CFP8/COBO sind die optischen 400G-Formfaktoren auf dem Markt. Deren Unterschiede sind wie folgt:

QSFP-DD vs. OSFP

OSFP ist ein neuer steckbarer Formfaktor mit acht elektrischen Hochgeschwindigkeits-Lanes, der zunächst 400 Gb/s (8x50 G) unterstützt, jedoch bis zu 800 Gb/s erreichen kann. Die Breite, Länge und Dicke von QSFP-DD sind 18,35 mm, 89,4 mm und 8,5 mm, während die von OSFP 22,58 mm, 107,8 mm und 13,0 mm betragen. Es ist offensichtlich, dass der OSFP-Formfaktor etwas breiter und tiefer ist als der QSFP-DD, aber er unterstützt immer noch 36 OSFP-Ports pro 1HE-Frontpanel und ermöglicht so 14,4 TB/s pro 1 HE.

Der Stromverbrauch von QSFP-DD liegt im Allgemeinen bei 7 bis 12 W, während OSFP 12 bis 15 W erreichen kann. Je niedriger der Stromverbrauch, desto besser die Leistung des Transceivers. Im Gegensatz zu QSFP-DD ist OSFP nicht abwärtskompatibel mit QSFP+/QSFP28, da er größer ist als QSFP+/QSFP28.

QSFP-DD vs. CFP8

Mit einem Formfaktor von 41,5 mm*107,5 mm*9,5 mm bietet das CFP8-Modul eine viermal höhere Bandbreite als andere 100G-Lösungen. Seine elektrische Schnittstelle wurde allgemein für den 16x25 Gb/s und 8x50 Gb/s Modus entwickelt. Da die Größe von CFP8 fast dreimal so groß ist wie die von QSFP-DD, ist der Stromverbrauch von CFP8 viel höher als der von QSFP-DD. Außerdem kann CFP8 nicht an QSFP+/QSFP28-Ports verwendet werden. Die maximale Bandbreite von CFP8 und QSFP-DD beträgt 400 Gb/s, aber CFP8 wird nur in Form von 16x25 G oder 8x50 G unterstützt, während QSFP-DD auch 200 Gb/s (8x25 G) unterstützt.

QSFP-DD vs. COBO

COBO steht für „Consortium for On-Board Optics“ und kann in einer bestimmten Umgebung intern in die Line-Card-Geräte eingebaut werden, was allerdings für weniger Flexibilität sorgt. Außerdem ist es nicht Hot-Swap-fähig, sodass COBO-Module schwieriger zu warten sind als QSFP-DD. Darüber hinaus verfügt der COBO-Formfaktor über zwei elektrische Schnittstellen: Eine mit acht Lanes und die andere mit sechzehn Lanes, um sowohl die Anforderung an 1x400G- als auch an 2x400G-Übertragungen zu erfüllen.

Die folgende Tabelle zeigt die Marktreife der Formfaktoren QSFP-DD, OSFP, CFP8 und COBO. Je größer die Zahlen sind, desto höher ist die Marktreife dieser Formfaktoren.

Leistung	CFP8	OSFP	QSFP-DD	COBO
Volumen	1	2	3	4
Stromverbrauch	3	2	1	4
Kosten	1	3	4	2
Reife	4	3	2	1
Kompatibilität	3	2	4	1
Schwierigkeit des Betriebs und der Wartung	2	3	4	1
Gesamtbewertung	14	15	18	13

Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Gesamtbewertung der Formfaktoren QSFP-DD und OSFP höher ist als die der anderen Formfaktoren. Daher sind QSFP-DD und OSFP bei Glasfaserherstellern beliebter. Erstere eignen sich für Anwendungen in Rechenzentren, letztere werden häufig für Telekommunikationsanwendungen eingesetzt. Für weitere Informationen zu verschiedenen Typen von 400G-Transceivern lesen Sie auch: Wie viele 400G-Transceiver-Typen gibt es auf dem Markt?

Wird sich QSFP-DD bei 800G Ethernet durchsetzen?

QSFP-DD (QSFP56-DD) ist für Anwendungen in Rechenzentren besser geeignet als OSFP. Mit der Konzentration des Ost-West-Datenverkehrs im Rechenzentrum und dem zunehmenden Druck auf die interne Bandbreite des Rechenzentrums verkürzt sich allmählich die Zeitspanne zwischen der Anwendung von optischen Hochgeschwindigkeitsmodulen im Telekommunikationsmarkt und im Rechenzentrumsmarkt. Die optische 400G-Technik wird demnächst weit verbreitet sein. Das heißt, QSFP-DD wird vom 400G-Ethernet profitieren und eine gute Entwicklungsperspektive bieten.

Sobald 400G in großem Umfang kommerziell verfügbar ist, wird die Single-Wave-100G-Technologie ausgereift sein und den Grundstein für die Ankunft von 800G legen. Kürzlich hat die QSFP-DD800 Multi-Source Agreement (MSA) Organisation die erste Version der QSFP-DD800 Transceiver-Hardware-Spezifikation veröffentlicht, die auf die Fortführung des aktuellen QSFP-DD Formfaktors abzielt, um eine Next-Gen Einzelkanalrate von 100 Gbps 8-Kanal QSFP-DD800 zu unterstützen. Dies bedeutet auch, dass 800G weiterhin den QSFP-DD-Formfaktor verwenden könnte, um größere Vorteile und Nutzen für Internetdienstanbieter zu bieten.