QSFP-Formfaktoren im Vergleich

Überblick: Formfaktoren von 400G und 200G Transceivern

Noch immer ist 100G eine der am weitest verbreiteten Technologien auf dem ITK-Markt. Mit Blick auf die steigende Nachfrage nach hohen Bandbreiten in Anwendungen wie 5G, IoT und Cloud-Computing richtet sich der Fokus allerdings zunehmend auf höhere Übertragungsraten von 200G und 400G.

Hierbei kommen die Formfaktoren QSFP und QSFP-DD vermehrt zum Einsatz. Die Transceiver der verschiedenen QSFP-Generationen unterscheiden sich in wichtigen Merkmalen, die wir nachfolgend erläutern:

QSFP+

QSFP+ (Quad Small Form Factor) ist ein im laufenden Betrieb austauschbarer Transceiver. QSFP+ stellt eine Weiterentwicklung des SFP+ Transceivers dar und kann mit 4x 10G Kanälen vier SFP+ Transceiver ersetzen. Dies führt zu einer höheren Portdichte und damit Einsparungen im Gesamtsystem.

QSFP28

Mit der Einführung von 100G war der nächste Generationsschritt zu QSFP28 gelegt. Mit vier separaten 25G Kanälen kann QSFP28 in 100G Netzwerken verwendet werden. In Ausführung eines Breakout-Kabels kann er sogar mit vier SFP28 Transceivern kombiniert werden.

QSFP56

QSFP56 wurde im Jahr 2017 veröffentlicht und stellte einen deutlichen Fortschritt im Design gegenüber früheren QSFP-Modulen dar. Das QSFP56-Modul wurde für die Unterstützung von 200G Ethernet entwickelt. Es ist mit vier Sende- und Empfangskanälen ausgestattet, die jeweils mit 53,125 Gbit/s betrieben werden können und zusammen eine Gesamtdatenrate von 212,5 Gbit/s erreichen.

Zur Datenübertragung kommen 850 nm, 1.310 nm, CWDM oder LWDM-Wellenlängen zum Einsatz. Als optische Schnittstelle werden MPO- oder LC-Stecker und als elektrische Schnittstelle ein 38-Pin-Stecker verwendet. Im Gegensatz zu früheren QSFP-Formfaktoren wird das digitale Modulationsschema PAM4 verwendet.

QSFP112

Die nächste Stufe wird mit dem QSFP112-Modul erreicht. Es entspricht der neuesten Spezifikation der QSFP112 MSA und unterstützt die elektrische und optische 112G-PAM4 Signalisierung. Auf vier Sende- und Empfangskanälen werden jeweils 106,25 Gbit/s übertragen, die eine Gesamtdatenrate von 425 Gbit/s erreichen.

QSFP-DD

QSFP-DD (Quad Small Form Factor Double-Density) ist die nächste Evolutionsstufe der QSFP Formfaktoren. Die Double-Density-Konstruktion des QSFP-DD-Moduls vervielfacht im Wesentlichen die Anzahl der Lanes der elektrischen Schnittstelle. Während der QSFP28 vier Lanes mit 25 Gbit/s überträgt, um eine Gesamtdatenrate von 100 Gbit/s zu erzielen, ist der 200G QSFP-DD (auch: 200G QSFP-28 DD) mit einer elektrischen Schnittstelle mit acht Lanes ausgestattet und unterstützt eine Gesamtbitrate von 212,5 Gbit/s.

Mit dem digitalen Modulationsschema PAM4 des QSFP-DD (auch: QSFP56-DD) arbeitet QSFP-DD mit 50 Gbit/s und ermöglicht so Übertragungsraten von 400 Gbit/s. Zudem ist dieser Standard abwärtskompatibel mit früheren Iterationen von QSFP-Modulen.

800G als QSFP-DD

QSFP-DD ist der kleinste Formfaktor für 400G-Transceiver und bietet die höchste Bandbreitendichte in der Branche. Angesichts des zunehmenden East-West-Traffics, also die Übertragung von Datenpaketen von einem Server zu einem anderen innerhalb eines Data Centers, und des Kostendrucks durch die damit verbundene Portdichte wird sich der QSFP-DD-Formfaktor auch im 800G-Bereich schnell etablieren.

Als elektrische und optische Schnittstelle wird 8x 106,25 Gbit/s (PAM4) verwendet und unterstützt 2x 425 Gbit/s oder 850 Gbit/s.

Der Vergleich

Schlussfolgerung

Der QSFP-DD-Formfaktor bietet aufgrund seiner höheren Kanalzahl und höheren Abwärtskompatibilität erhebliche Vorteile gegenüber den anderen Formfaktoren. Dies steigert auch seine Beliebtheit in Rechenzentrumsumgebungen, da sich damit eine höhere Portdichte und Kostensenkungen realisieren lassen. Dies ebnet den Weg für 400G und 800G Anwendungen. 

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