Was ist ein optischer 400G-Transceiver? Typen, Anwendungen und Leitfaden zur Beschaffung im Großhandel

Rechenzentrumsarchitekten und Netzwerkingenieure, die ihre Infrastruktur über 100G hinaus skalieren, stoßen zunehmend auf den optischen 400G-Transceiver als nächsten Schritt beim Verbindungsdesign mit hoher Dichte und hoher Bundbreite. Doch Optische 400G-Transceiver kommen in mehreren Formfaktoren vor, verwenden unterschiedliche optische Technologien und unterscheiden sich erheblich in Reichweite, Glasfaserbedarf und Stromverbrauch – was die Auswahlentscheidung komplexer macht als bei niedrigeren Geschwindigkeiten.

Dieser Leitfaden behandelt die wichtigsten 400G-Transceiver-Typen, wie sie sich technisch unterscheiden, welche Anwendungen sie bedienen und worauf man bei der Beschaffung von einem Dritthersteller achten sollte.

Was ist ein optischer 400G-Transceiver?

A Optischer 400G-Transceiver ist ein steckbares optisches Modul, das Daten mit einer Gesamtrate von 400 Gigabit pro Sekunde sendet und empfängt. Es wird an einen kompatiblen Port an einem Switch, Router oder Server angeschlossen, wandelt elektrische Signale vom Host-Gerät in optische Signale zur Übertragung über Glasfaserkabel um und wandelt empfangene optische Signale wieder in elektrische Signale um.

400G-Transceiver erreichen ihre hohe Datenrate durch einen von zwei Ansätzen: Vervielfachung der Anzahl optischer Spuren (parallele Optik) oder Verwendung fortschrittlicher Modulationsformate – hauptsächlich PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) – um die Datenrate pro Spur über das hinaus zu erhöhen, was NRZ-Modulation (Non-Return-to-Zero) auf derselben physischen Infrastruktur liefern kann.

Die vorherrschenden Formfaktoren für 400G-Transceiver sind QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) and OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) , die beide 8 elektrische Lanes mit 50 G pro Lane unterstützen, um die Gesamtrate von 400 G zu erreichen.

Haupttypen optischer 400G-Transceiver

Das 400G-Transceiver-Ökosystem umfasst derzeit mehrere unterschiedliche optische Schnittstellenstandards, die jeweils für eine andere Kombination aus Reichweite, Fasertyp und Kosten optimiert sind.

400G SR8 – Multimode-Glasfaser mit kurzer Reichweite

Die 400G SR8-Transceiver verwendet 8 parallele optische Spuren über Multimode-Glasfaser (OM4 oder OM5) und überträgt 50 G pro Spur mithilfe der PAM4-Modulation. Die maximale Reichweite beträgt 100 Meter bei OM4 und 150 Meter bei OM5-Faser. Der SR8 erfordert einen MPO-16-Stecker und 16 Glasfaserstränge (8 Sende- und 8 Empfangsstränge) und eignet sich daher für Einsätze, bei denen bereits eine MPO-Glasfaseranlage vorhanden ist. Es handelt sich um die kostengünstigste optische 400G-Lösung für Verbindungen mit kurzer Reichweite innerhalb von Rechenzentren.

400G DR4 – Single-Mode, 500 Meter Reichweite

Die 400G DR4-Transceiver verwendet 4 parallele Singlemode-Faserspuren mit PAM4-Modulation bei 100 G pro Spur. Die maximale Reichweite beträgt 500 Meter über OS2-Singlemode-Glasfaser mit einem MPO-12-Stecker. DR4 ist die Standard-400G-Lösung für Verbindungen zwischen Rechenzentrumsgebäuden auf demselben Campus und für Verbindungen zwischen Reihen oder Pods innerhalb einer großen Rechenzentrumsetage, wo die Multimode-Glasfaserreichweite nicht ausreicht.

400G FR4 – Single-Mode, 2 km Reichweite

Die 400G FR4-Transceiver verwendet 4 CWDM-Wellenlängen, die auf ein einzelnes Paar Singlemode-Faserstränge gemultiplext sind (eine LC-Duplex-Verbindung), wobei jede Wellenlänge 100G PAM4 überträgt. Die maximale Reichweite beträgt 2 Kilometer und eignet sich daher für DCI-Anwendungen (Data Center Interconnect), Metro-Campus-Verbindungen und Verbindungen zu Colocation-Einrichtungen. Die einzelne LC-Duplex-Schnittstelle ist ein erheblicher Vorteil in Umgebungen, in denen die Anzahl der Fasern eine Einschränkung darstellt.

400G LR4 – Single-Mode, 10 km Reichweite

Die 400G LR4-Transceiver erweitert den FR4-Ansatz auf 10 Kilometer und nutzt 4 LAN-WDM-Wellenlängen auf einem einzigen LC-Duplex-Faserpaar. Es ist für DCI- und Metro-Verbindungsanwendungen mit größerer Reichweite konzipiert, bei denen 2 km nicht ausreichen. LR4-Transceiver verbrauchen aufgrund der höheren optischen Ausgangsleistung, die für eine 10-km-Übertragung erforderlich ist, mehr Strom als Varianten mit geringerer Reichweite.

400G QSFP-DD vs. OSFP-Formfaktoren

Sowohl die QSFP-DD- als auch die OSFP-Formfaktoren unterstützen 400G-Transceiver, unterscheiden sich jedoch in Größe, Leistungsumfang und Wärmemanagementfähigkeit.

QSFP-DD: Abwärtskompatibel mit QSFP28-Ports auf einigen Plattformen. Kleinerer Formfaktor mit einer maximalen Verlustleistung von ca. 14 W pro Port. Der am weitesten verbreitete 400G-Formfaktor für Switch-Linecards.
OSFP: Größerer Formfaktor mit einer maximalen Verlustleistung von ca. 21 W pro Port. Bevorzugt für 400G-Transceiver mit höheren Anforderungen an die optische Leistung (LR4 und Varianten mit größerer Reichweite) und für die Entwicklung von 800G-Modulen der nächsten Generation.

400G-Transceiver-Anwendungen

Wenn die Beschaffungsteams wissen, wo jeder 400G-Transceiver-Typ eingesetzt wird, können sie das richtige Modul für jeden Verbindungstyp im Netzwerk festlegen.

Hyperscale Data Center Fabric

Hyperscale-Rechenzentren großer Cloud-Anbieter sind der Haupttreiber für die Einführung von 400G-Transceivern. Spine-to-Leaf-Verbindungen in modernen Hyperscale-Fabrics nutzen 400G QSFP-DD SR8- oder DR4-Transceiver für höchste Portdichte bei niedrigsten Kosten pro Bit. Die Umstellung von 100G auf 400G pro Port reduziert die Anzahl der physischen Ports und Kabel, die für eine bestimmte Fabric-Bandbreite erforderlich sind, um den Faktor vier, was die Kapital- und Betriebskosten im großen Maßstab erheblich senkt.

Enterprise Core und Aggregation

Es werden Unternehmensnetzwerke mit hohen Bandbreiten-Kernanforderungen bereitgestellt Optischer 400G-Transceivers in Core-Switches und Aggregation-Routern, um den kombinierten Datenverkehr von mehreren 100G-Access-Layer-Verbindungen zu verarbeiten. FR4-Transceiver werden häufig für Verbindungen zwischen Rechenzentren und Colocation-Einrichtungen im Umkreis von Metropolen eingesetzt.

Telekommunikations- und Service-Provider-Netzwerke

Telekommunikationsbetreiber verwenden 400G LR4 und 400G-Transceiver mit größerer Reichweite für Metro- und regionale Netzwerkverbindungen und ersetzen mehrere Wellenlängen mit niedrigerer Geschwindigkeit durch einzelne 400G-Verbindungen, um die Kapazität zu erhöhen und die betriebliche Komplexität zu reduzieren.

KI- und GPU-Cluster-Verbindung

Eine groß angelegte KI-Trainingsinfrastruktur erfordert Verbindungen mit extrem hoher Bandbreite und geringer Latenz zwischen GPU-Servern. 400G QSFP-DD AOC und DAC Kabel werden häufig für GPU-Serververbindungen innerhalb des Racks und benachbarter Racks in KI-Trainingsclustern eingesetzt, bei denen sowohl Bandbreitendichte als auch Kabelgewicht kritische Einschränkungen darstellen.

So bewerten Sie einen Hersteller optischer 400G-Transceiver

Beschaffung Optischer 400G-Transceivers Bei der Herstellung eines Produkts von einem Dritthersteller müssen mehrere Faktoren beachtet werden, die bestimmen, ob das Produkt in Produktionsnetzwerken zuverlässig funktioniert.

PAM4 DSP-Technologie

400G-Transceiver mit PAM4-Modulation erfordern hochentwickelte DSP-Chips (Digital Signal Processing), um das PAM4-Signal zu kodieren und zu dekodieren. Die Qualität und Leistung des DSP wirken sich direkt auf die Fehlerrate, den Stromverbrauch und den Betriebstemperaturbereich des Transceivers aus. Etablierte Dritthersteller nutzen bewährte DSP-Lösungen führender Chipsatzhersteller und können Augendiagramme und BER-Testdaten für jedes Produktionslos bereitstellen.

Plattformkompatibilität und EEPROM-Codierung

Stellen Sie sicher, dass der Hersteller die EEPROM-Codierung für Ihre Ziel-Switch-Plattform unterstützt – Cisco, Arista, Juniper, Huawei, H3C oder andere Anbieter. Für den Einsatz über mehrere Plattformgenerationen hinweg ist ein Hersteller mit einer umfassenden Codierungsbibliothek und einem Prozess für schnelle Codierungsaktualisierungen unerlässlich.

Diermal Performance

400G-Transceiver verbrauchen 5 bis 14 W pro Modul, deutlich mehr als langsamere Module. Das Wärmemanagement – sowohl innerhalb des Transceiver-Moduls als auch im Luftstromdesign des Host-Switches – ist für einen dauerhaften, zuverlässigen Betrieb von entscheidender Bedeutung. Fordern Sie Spezifikationen für den Betriebstemperaturbereich an und bestätigen Sie, dass das thermische Design des Transceivers mit der Luftstromrichtung und Portdichte des Host-Switches kompatibel ist.

Produktionstests und Qualitätssicherung

Optische Hochgeschwindigkeits-Transceiver erfordern umfassende Produktionstests, einschließlich optischer Leistungsmessung, Wellenlängenüberprüfung, Extinktionsverhältnistests, Augendiagrammanalyse und BER-Tests bei extremen Betriebstemperaturen. Hersteller mit ATE-Plattformen (Automated Test Equipment) können eine 100-prozentige Prüfung jeder Einheit durchführen und auf Anfrage Testdaten pro Einheit bereitstellen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen 400G QSFP-DD und 400G OSFP?

A: Beides QSFP-DD und OSFP sind Formfaktorstandards für optische 400G-Transceiver, die 8 elektrische Lanes mit 50G pro Lane nutzen. QSFP-DD hat physikalisch eine ähnliche Breite wie der bestehende QSFP28-Formfaktor und ermöglicht eine höhere Portdichte auf Switch-Frontplatten und Abwärtskompatibilität mit QSFP28-Ports auf einigen Plattformen. OSFP ist etwas größer und hat eine höhere Verlustleistungsgrenze von etwa 21 W, wodurch es sich besser für leistungsstärkere 400G-Varianten und zukünftige 800G-Module eignet. Die meisten Hyperscale-Bereitstellungen nutzen QSFP-DD wegen seiner höheren Portdichte, während OSFP für Anwendungen mit größerer Reichweite und höherer Leistung bevorzugt wird.

F: Können 400G-Transceiver in vorhandenen 100G-QSFP28-Ports verwendet werden?

A: Nein. 400G QSFP-DD-Transceiver sind trotz der optischen Ähnlichkeit weder physisch noch elektrisch mit 100G-QSFP28-Ports kompatibel. QSFP-DD verfügt über eine elektrische Schnittstelle doppelter Dichte mit 8 Lanes im Vergleich zu den 4 Lanes von QSFP28 und erfordert einen Host-Port, der den QSFP-DD-Standard unterstützt. Einige Switch-Plattformen bieten Breakout-Optionen, bei denen ein 400G-QSFP-DD-Port mithilfe eines Breakout-Kabels in vier 100G-Verbindungen aufgeteilt werden kann.

F: Welcher Fasertyp ist für 400G SR8-Transceiver erforderlich?

A: 400G SR8-Transceivers erfordern OM4- oder OM5-Multimode-Glasfaser mit MPO-16-Anschlüssen. OM4-Faser unterstützt eine Reichweite von 100 Metern und OM5-Faser unterstützt 150 Meter. Der MPO-16-Stecker bietet 16 Faserstränge in einem einzigen Steckergehäuse – 8 für die Übertragung und 8 für den Empfang. Wenn Ihre bestehende Glasfaseranlage MPO-12-Anschlüsse verwendet, ist eine Fan-Out- oder Konvertierungslösung für die Schnittstelle mit SR8-Transceivern erforderlich.

F: Wie hoch ist der Stromverbrauch eines typischen 400G-QSFP-DD-Transceivers?

A: Stromverbrauch für 400G QSFP-DD-Transceiver variiert je nach Art der optischen Schnittstelle. SR8-Module verbrauchen typischerweise 8 W bis 10 W. DR4-Module verbrauchen 10 W bis 12 W. FR4-Module verbrauchen 12 W bis 14 W. LR4-Module können bis zu 14 W verbrauchen. Diese Zahlen stellen die vom Host-Port entnommene und als Wärme innerhalb des Moduls abgegebene Leistung dar – ein wichtiger Gesichtspunkt für das thermische Switch-Design in 400G-Bereitstellungen mit hoher Dichte.

F: Wie lange ist die Vorlaufzeit für Großbestellungen von 400G-Transceivern bei einem chinesischen Hersteller?

A: Standardvorlaufzeiten für Großmengen Optischer 400G-Transceiver Bestellungen von etablierten chinesischen Herstellern sind in der Regel 15 bis 30 Werktage nach Auftragsbestätigung für Standardspezifikationen in der Produktion. Durch die kundenspezifische EEPROM-Codierung für spezifische Plattformkompatibilität werden 3 bis 5 Arbeitstage für die Ersteinrichtung der Codierung benötigt. Für dringende Bestellungen mit ausreichender Vorankündigung ist eine beschleunigte Produktion möglich.

OEM- und ODM-Dienste sind verfügbar. Kontaktieren Sie uns über fibreay.com um technische Spezifikationen, Plattformkompatibilitätsbestätigungen und Großhandelspreise anzufordern.