by fibermall

鑑於網絡行業的不斷發展及其應用範圍的不斷擴大，對更高帶寬和數據速率的需求導致了新型光收發器的發明。400G以太網收發器就是一個很好的例子，它是提高數據中心、企業網絡和電信系統中網絡容量的重要設備。本指南將詳細介紹400G光模塊的結構、功能和在各個行業的應用領域。本文闡述了這些器件的設計和功能，並提供了高速數據傳輸、互操作性、低成本和低功耗等先進特性。無論您是網絡工程師還是IT從業者，還是對光網絡發展有濃厚興趣的人，本文都能很好地理解400G技術及其在現代連接中的相關性。

什么是400G以太網收發器？

400G光模塊技術概述

400G以太網收發器可以定義爲數據傳輸單元的化身，其運行速度爲400千兆位/秒(Gbps)。它使用不同的物理層接口技術，例如針對各種距離和應用要求而設計的短距離(SR)、長距離(LR)和擴展範圍(ER)光學器件。這些收發器採用多種光波長和先進的調制技術（如PAM4）來增加光纖上的帶寬。重要部件包括激光發射器、光電二極管和數字信號處理器，所有這些都對其性能至關重要。400G收發器可用於增加數據中心內的帶寬並將高速鏈路連接到電信網絡。

400G以太網收發器的主要特點

400G以太網收發器擁有多種嵌入式功能，這些功能決定了它們增強的性能和對復雜接近網絡的適用性。

高數據速率：與100G等提供較低吞吐量的其他前幾代產品相比，這些以400Gbps運行的收發器的設計是爲了滿足現代服務提供商和數據中心的巨大帶寬需求。

多種外形尺寸：400G收發器具有多種不同的外形尺寸，例如QSFP-DD和OSFP，它們都可以實現更高的端口密度，並且與當前基礎設施向後兼容，以便於實現現代化。

波分復用(WDM)：部分或大部分400G收發器包含波分復用(WDM)技術，其中多個數據信號通過單根光纖電纜發送，從而擴展帶寬容量，這對於長途和城域應用至關重要，因爲可以最大化光纖利用率。

先進的調制技術：由於引入了PAM4調制，每個波長的有效編碼帶寬可有效加倍，每個符號可編碼雙比特。這意味着，相同數量的數據可以更高效地傳輸，而無需增加使用更多光纖所需的帶寬。

距離覆蓋範圍：不同類型的400G收發器經過校准後可執行一項常見任務，即長距離、短距離和擴展距離EWM。例如，用戶的登錄頁面定義超過100米，而LR可以達到10公裏。

技術進步：由於技術的發展，400G收發器的輸出功率也更加節能。這些收發器的功率約爲7-15瓦，因此在批量使用方面更經濟。

標准化：所有行業協議均表明400收發器與許多其他設備結合使用，爲網絡運營商提供投資的靈活性和安全性。

正是這些特性決定了對400G以太網收發器的需求，它們對於高速網絡的發展至關重要，可以滿足雲計算、人工智能和大數據應用的充分數據傳輸需求。

400G收發器如何在現代網絡中工作

400G收發器在現代網絡中佔有重要地位，因爲它們可以增強寬帶寬上的數據傳輸。爲此，收發器利用多路復用技術，將多個數據流匯集在一起並通過一條光纜發送，從而提高數據傳輸速率。使用標准PAM4調制技術對數據進行調制，使這些收發器能夠實現每根光纖x2的數據速率，而無需更多光纖加固。

不同的收發器使用單模和多模光纖構建，並使用適合該特定部署模式的懸臂資源。它們利用光放大器和色散補償技術來保持長距離通信的質量。它們還利用自適應光學方法，通過補償用於傳輸數據的網絡上的不同條件來提高性能。總而言之，400G收發器對於處理雲計算、視頻點播和其他形式的大數據吞吐量日益增長的帶寬需求至關重要。

比較不同的400G收發器外形尺寸

QSFP-DD：四通道小型可插拔雙倍密度

QSFP-DD收發器旨在通過增加通道數量（比標准QSFP多2個）來實現400G傳輸。這有助於實現SOSA，而無需強制更換QSFP接口。QSFP-DD外形尺寸的設計支持無源和有源銅纜和光纖，可在不同的網絡場景中提供靈活性。此外，它採用了改進的熱管理機制，以優化在大量數據操作下的性能。體積小且非常密集，使其成爲HPC數據中心的理想選擇，並且可在帶寬要求高的空間中最佳部署。

OSFP：八進制小型可插拔

OSFP（八進制小型可插拔）傳輸高效的400G數據，採用八進制設計，支持八個獨立數據通道。此設計中的增強功能可顯著增加帶寬，同時確保最大程度地利用現有基礎設施。OSFP面向高密度區域，因爲它提供先進的熱管理解決方案，允許在最大負載下在惡劣的工作條件下運行。此外，它還非常適合銅纜和光纜，即使在數據中心和高性能計算環境中也是如此，在這些情況下速度和空間至關重要。

其他規格：CFP8和COBO

CFP8（即C型可插拔8收發器模塊）提供小巧堅固的400G接口，支持多種不同的傳輸技術。得益於現代調制技術，該收發器中有四個通道，每個通道以100G的速度運行，這增強了帶寬壓縮並最大限度地降低了功耗。CFP8外形尺寸的設計採用了板載冷卻裝置，可增強高使用密度網絡系統中的工作性能。其架構還向後兼容前幾代CFP標准，以簡化網絡部署。

標准COBO（板載光學器件聯盟）是一種全新的光通信方法，因爲它將板載光學器件作爲電路的一部分，而不是單獨進行增強。這種新方法具有一些顯著的優勢，因爲主體尺寸減小到最小水平，信號質量得到改善，因此各種性能基准得到優化。COBO模塊可用於傳輸不同距離和電纜類型的高容量數據，這顯然使它們在各種網絡配置中更加通用。爲了滿足日益增長的數據需求，同時簡化系統的設計和分布，COBO技術已被引入市場，尤其是在光收發器行業。

400G光模塊在數據中心有哪些應用？

高速數據傳輸

高速數據傳輸是現代數據中心不可或缺的要素，因爲隨着用戶數量的增加和處理能力的提高，數據量也呈指數級增長。對於此類應用，400G收發器被認爲是滿足雲計算、人工智能和大數據等各種領域高帶寬需求的不可或缺的解決方案。

例如，在數據中心等環境中，安裝400G收發器來連接機架中的交換機和服務器，使每個機架的數據傳輸速度超過10兆比特/秒。此功能大大減少了延遲，使其對於對延遲敏感的應用來說非常有效。此外，據報道，與前幾代相比，400G技術的應用應能將收發器的每千兆位功耗降低高達70%，從而降低成本並保護環境。

同樣，這些高帶寬400G收發器還能夠利用PAM4等先進調制格式，無需擴展帶寬即可實現每通道兩倍的數據速率。這種改進對於高頻交易應用非常重要，因爲每微秒對於交易執行都至關重要。隨着數據中心轉變爲以更高速度運行的結構，集成400G收發器將成爲更快提高整個網絡數據吞吐量的必需品。

優化帶寬和端口密度

此外，優化數據中心的帶寬和端口密度是最大限度提高資源利用率和確保數據順暢流動的關鍵方法之一。對於組織而言，使用400G收發器解決方案更具成本效益，因爲它有助於節省更多空間並提高傳輸容量。諸如多速率接口(MRI)之類的技術允許在單個物理端口中操作多個通道，從而有效增加帶寬而無需額外的硬件要求。還可以擴展主幹-葉子架構並將其作爲分層模型實現在附加葉子網絡中，這增加了需求可擴展性和靈活性，從而改善了負載平衡並最大限度地減少了擁塞的可能性。實施此類策略可以提高系統的性能，同時通過降低資本投資和提高節能效果來影響成本結構。

與現有網絡基礎設施的兼容性

在引入400G收發器技術時，考慮它們如何融入現有網絡結構是重中之重。大多數當代網絡元素（無論是路由器、交換機還是光傳輸基礎設施）均採用行業標准的100G收發器及其模塊化模式設計，以允許插入其他類型的收發器。知名供應商還包括向後兼容功能，以便400G模塊可以與當前技術（例如100G和10G）配合使用，而不會出現任何性能中斷。此外，以太網和光傳輸網絡等各種標准化協議減少了現有系統集成的障礙。組織確實會考慮到網絡中新興硬件的存在，並通過逐步進行性能測試來規劃其安裝，以確保保留所需的目標，並在系統更改期間不損害網絡運營結構的完整性。

了解400G光模塊

400G光模塊的類型

400G光收發器通常有5種類型，具體取決於制造方式以及此類系統的工作距離。以下是一些最常見類型的示例：

QSFP-（四通道小型可插拔雙密度）：支持高達400G以太網；非常適合高密度設置。

OSFP：提供與QSFP-DD相同的功能，但設計更笨重，可改善散熱。

CFP8：支持光接口，適合高速工作。

PAM4：收發器中採用的一種數據通信方案，利用現有帶寬兩倍的數據速率，從而提高數據吞吐量。

所有這些類型都有其規格並滿足增強網絡運行的不同需求。

性能指標：數據速率和傳輸距離

400G光模塊的性能指標至少要包括兩個參數，即數據速率和傳輸距離。光模塊的數據速率通常以千兆位/秒爲單位，是衡量特定傳輸節點能夠承載多少信息的指標。與之前的型號相比，這些400G標准的光模塊能夠處理更多數量級的數據。

傳輸距離也稱爲信號無任何明顯失真或性能下降的距離。這些距離取決於所用光纖的類型，是多模還是單模。例如，400g多模光纖支持的範圍可達150米，而單模光纖可以將範圍有效性提高到幾公裏的極遠距離。這些措施對於在施工和網絡部署期間正確選擇組件非常重要。

400G收發器使用的電纜類型

選擇合適類型的電纜對於充分利用400G光收發器非常重要。常用的電纜如下：必需的電纜包括：

單模光纖(SMF)：這種光纖只有一個傳輸端，專爲長距離傳輸而設計，允許在500米以上的距離內傳輸數據。這種*28小芯徑差分玻璃光纖的芯徑特別小，不幸的是，由於單模徑向傳播受到限制，它減少了色散，從而有助於大多數光信號在長距離上傳輸。

多模光纖(MMF)：主要用於短距離應用。多模光纖能夠支持高達400G的高數據速率，但僅對150米以上的可靠傳輸距離有效。其更大的芯徑允許同時傳輸多種光模式，並且適用於建築物內和建築物間的連接。

有源光纜(AOC)：這是一種特殊類型的有源電纜，電纜組件本身包含光收發器。AOC專爲高帶寬短距離應用而設計，是一種在數據中心內連接設備的廉價方式，非常適合距離通常不超過100米的400G應用。

總之，單模光纖、多模光纖和有源光纜的選擇完全取決於網絡要執行的工作性質，特別是其距離、帶寬和安裝成本。

有關400G以太網和光纖收發器的常見問題解答

100G和400G收發器之間有什么區別？

吞吐量是100G和400G收發器之間的主要區別。與能夠以給定速度傳輸數據的100G收發器不同，在這種情況下，容量更大的400G收發器能夠做到這一點，並爲傳輸系統內的更多流量釋放空間並提高效率。還有一個事實是，400G收發器通常支持更先進的調制格式，這對於在人口密集的地區和更長的距離內提供效率非常有用。此外，隨着技術的進步，400G收發器每千兆位的功耗也低於通常的100G收發器，使其成爲當代數據中心使用的更好選擇。

如何爲網絡選擇合適的400G收發器？

選擇400G收發器時必須考慮許多因素，以確保獲得的性能與成本合理。以下是一些重點：

傳輸距離：確定網絡元素之間的最遠物理間隔。根據距離，不同的收發器效果最佳；短距離SR（70米）多模光纖最適合短距離，而長距離LR（最長10公裏）單模光纖最適合長距離。

調制格式：分析收發器能夠運行的調制格式。更復雜的調制格式或先進的PAM4（4脈衝幅度調制）技術可用於幫助提高比特率並提高設計效率，尤其是在高密度設計中。

連接器類型：連接器兼容性對於實現與現有布局的輕松連接至關重要。SC、LC、外部/中間和啓動器連接器等的選擇取決於布线類型和應用。

功耗：衡量收發器在能源方面的運行能力。這是因爲當數據中心採用“綠色”重點時，每千兆位採用較低的功耗將反過來減少系統恢復使用所產生的稅費，從而提高整體效率。

兼容性與標准：檢查現有的網絡設備和協議是否可以集成。確保收發器符合IEEE、OIF等組織提供的標准，以便與其他網絡互通。

因此，通過考慮上述因素，網絡管理員能夠選擇最佳的400G收發器，滿足其基礎設施需求，同時又不影響性能和數據傳輸。

400G技術的未來趨勢是什么？

由於已經確定了某些趨勢，400G技術的未來前景有望合理發展和富有成效的部署。

相幹技術的應用日益廣泛：鑑於網絡流量水平和增長趨勢，相幹光學技術對於提高400G網絡的吞吐量和距離至關重要。該技術能夠覆蓋長距離，從而滿足雲計算和互聯網的需求。

800G及以上技術的進步：業界已經預見到從400G到800G及更高技術的過渡將成爲世界正常趨勢。通過這種轉變，光子集成將改變數據傳輸方式，從而降低每單位傳輸信息所消耗的能量。

網絡模塊化和智能化程度的提高：未來趨勢表明，網絡管理將受到自動化和人工智能(AI)技術的深度驅動。這些技術將消除操作繁瑣的工作，提高故障查找能力和整體網絡運行性能，從而改善網絡環境，使其更加靈活，容錯能力更強。

這些變化將促進400G技術的發展以及下一代網絡應用和基礎設施的規劃。

常見問題

什么是400GQSFP-DD光模塊？

400GQSFP-DD收發器是一種用於400千兆以太網連接的先進光學模塊。QSFP-DD代表四通道小型可插拔雙密度收發器，其推出是爲了實現比QSFP標准中的前代產品更高的數據速率。

400G光模塊主要有哪些類型？

400G光模塊的主要類型包括400GQSFP-DD、400GOSFP、SR8、DR4、LR4和FR4。根據其範圍和應用，光模塊可分爲不同類型：短距離-100米，中等距離-超過1公裏，長距離-最遠10公裏。

400G收發器與400gsqft-max速率收發器相比如何？

400GOSFP也針對千兆以太網，但封裝外觀略有不同。400GOSFP晶體管也可以像400GQSFP-DD一樣支持400Gbps傳輸速率，但由於OSFP結構，與QSFPDD相比，OSFP的最低限度下熱管理穩定性導致功耗存在上限。

400GDR4收發器的規定範圍是多少？

400GDR4收發器是採用四元件設計的400G模塊之一，通常支持單模光纖中長達500米的傳輸距離。這是通過使用四個以PAM4調制的光通道(DR)來實現400Gbps速率的。

400GQSFP-DD光模塊可以實現哪些應用？這些應用的性能如何？

400GQSFP-DD收發器在數據中心、高性能計算和電信網絡基礎設施中的使用更爲頻繁。它有助於提高雲計算、視頻點播、高性能計算應用和分析等應用中的數據傳輸速度和容量。

400GSR8光模塊適用於哪些應用？

400GSR8收發器屬於短距離類型，通常用於多模光纖上約100米的距離範圍。它們使用8個通道進行數據傳輸，每個通道50Gbps，主要用於數據中心連接。

過渡到400G以太網技術有哪些優點和缺點？

過渡到400G以太網有許多優勢，其中包括能夠支持更寬的帶寬以及更低的延遲。它滿足了通常的數據增長要求，並滿足了設計適應下一代應用和服務的網絡的需求。

是否可以將400GQSFP-DD收發器與當前的QSFP28端口一起使用？

400GQSFP-DD收發器不適用於與域QSRP28上的現有端口向後兼容。QSFP-DD專用於400G操作，如果沒有合適的QSFP-DD，則無法與現有接口配合使用。

400G交換機中的CWDM是什么？

CWDM是指粗波分復用。在400G光學領域中，CWDM技術可以將多個光信號匯集到一起並放入一根光纖中，從而增強光纖鏈路的帶寬容量。

400G以太網解決方案中的收發器概述是什么？

400G以太網解決方案中的收發器概述涉及收發器模塊方面的描述和細節，例如類型、400G收發器外形尺寸、應用和規格。

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標題：400G光纖收發器及其應用終極指南

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