QSFP-DD Optical Form Factor: Bước tiến lớn tới kết nối 400GbE

Sự phát triển nhanh chóng của trung tâm dữ liệu và các dịch vụ đám mây về lưu trữ và kết nối mạng cho thấy sự phát triển chóng mặt của Internet và có khả năng vượt quá mục tiêu 14 zettabyte cho lưu lượng IP trên nền tảng đám mây toàn cầu vào năm 2020. Điều đó thật đáng kinh ngạc khi xem xét rằng thế giới đang kinh ngạc khi đạt được một cột mốc 1 zettabyte chỉ vài năm trước.

Do đó, các ngành công nghiệp mạng và kết nối đang thúc đẩy các nhóm phát triển công nghệ của họ để đáp ứng nhu cầu kết nối băng thông ngày càng cao hơn. Bước chuyển tiếp lớn tiếp theo sẽ là công nghệ 400 Gigabit Ethernet, sắp được thử nghiệm tại nhiều nhà cung cấp đám mây, công ty viễn thông và các môi trường khác yêu cầu kết nối băng thông cực cao.

QSFP-DD (Quad Small Form Factor - Double Density) là module quang mới nhất nhắm vào tốc độ dữ liệu 400G. QSFP-DD được thiết kế cung cấp giao diện điện 8 lane (8x50G), so với giao diện đơn hoặc 4 lane truyền thống, do đó tăng băng thông, dung lượng kênh và mật độ cổng. Được nghiên cứu và phát triển bởi Nhóm MSA QSFP-DD, Module quang mới này giải quyết nhu cầu về các giải pháp mạng tốc độ cao, mật độ cao trong các trung tâm dữ liệu mà vẫn tương thích với QSFP28 và QSFP56.

Note: Nhóm phát triển MSA (viết tắt của Multi-Source Agreement) bao gồm Mellanox Technologies, Alibaba, Broadcom, Brocade, Cisco, Dell EMC, Finisar, HPE, Huawei, Intel, Juniper Networks, Lumentum, Molex và TE Connectivity.

QSFP-DD hiện tại đã được giới thiệu các chuẩn bao gồm 400G QSFP-DD DR4, 400G QSFP-DD eLR8 (extended-reach), 400GbE QSFP-DD DWDM được gọi là 400GZR cho các kết nối 120km DWDM, và các chuẩn 200G QSFP56 FR4 và 200G QSFP56 eFR4

Sự phát triển của công nghệ đồng nghĩa với sự tăng trưởng của chi phí

Cùng với sự phát triển của công nghệ là những chi phí đang kể liên quan tới việc phát triển và thay đổi công nghệ. Đây là rào cản đáng kể cho việc chuyển đổi từ công nghệ này sang công nghệ khác. Lý tưởng nhất cho việc thay đổi công nghệ là khả năng tương thích ngược. Khả năng tương thích ngược đảm bảo rằng người dùng vẫn sử dụng được các công nghệ đã được tối ưu hóa cho các hệ thống mà nó đang được thiết kế.

Trong quá khứ, chúng ta đã chứng kiến rất nhiều sự thay đổi về công nghệ nói chung và module quang nói riêng. Ví dụ Module quang 10GbE được chuyển từ module 300 pin cồng kềnh, sang XENPAK, sang X2, sang XFP và cuối cùng sang SFP+. Tương tự, module quang 100GbE được chuyển từ Form CFP ban đầu, sang CPAK hoặc CFP2, sang CFP4 và cuối cùng sang QSFP28. Trong trường hợp của đường truyền quang, không có sự sai lệch so với SFP trong suốt tốc độ tăng từ 1G lên 2G lên 4G lên 8G lên 16G đến 32G do các trường hợp sử dụng không thay đổi.

Sự chuyển đổi từ 100 GbE sang 400 GbE (QSFP28 to QSFP-DD)

Sự cấp bách để đạt được mức 400 GbE phần lớn là do sự thay đổi của thị trường. Với sự ra đời của công nghệ 10GbE, các doanh nghiệp trung tâm dữ liệu đã sớm triển khai và đạt được kết quả tốt. Ở mức 100 GbE, các nhà cung cấp dịch vụ (Service Provider) sớm chấp nhận triển khai trước các thị trường trung tâm dữ liệu khối lượng lớn, mặc dù nhu cầu thị trường đòi hỏi chu kỳ phát triển phải giảm một nửa.

Với 400 GbE, các nhà cung cấp dịch vụ đám mây, công ty viễn thông, trung tâm dữ liệu siêu tốc - muốn áp dụng công nghệ này gần như đồng thời khi số lượng ứng dụng và băng thông bùng nổ.

QSFP-DD: Vượt qua giới hạn

QSFP-DD đã được thiết kế để đáp ứng tất cả các nhu cầu của thị trường và thiết kế hệ thống tối ưu hóa cho 400 GbE để thiết lập chính nó như là Module quang có thể sử dụng được ỏ mọi hệ thống mà không cần phải thay đổi toàn bộ và chiếm ưu thế. Điều này bắt đầu với khả năng tương thích ngược với 100 GbE QSFP28 và thậm chí 40 GbE QSFP+.

Ba thách thức chính cho các Form của bất kỳ module quang nào luôn là: đầu nối có thể hoạt động khi kết nối tới tốc độ cao hơn? Hệ thống có thể làm mát Module? Và các sợi quang có thể phù hợp? Trong mọi trường hợp, QSFP-DD đáp ứng thành công những thách thức đó.

Phương pháp Double-Density đang được tiếp tục áp dụng để mở rộng cho các thiết kế khác (SFP trở thành SFP-DD) cho các giải pháp trong tương lai để ngành công nghiệp mạng tiếp tục tận dụng các giải pháp tương thích ngược vốn là dấu hiệu thành công cho đến nay. Điều này tiếp tục lộ trình truy cập (10GbE SFP, 25 GbE SFP, 50 GbE SFP, 100 GbE SFP-DD) và các kết nối (40 GbE QSFP, 100 GbE QSFP, 200 GbE QSFP, 400 GbE QSFP).