400G光模块的3种封装（QSFP-DD、OSFP、CFP8）

400G光模块封装的趋势

光模块封装形式具有三个共同特点：外形小巧、功耗低、可与所有系统供应商互操作。了解 100G光模块市场的发展将有助于我们理解400G技术的引入。服务提供商需要可插拔光模块来实现长距离和专用技术，例如相干检测。数据中心团队需要一种低功耗、低成本的短距离（最长2KM）应用解决方案。CFP外形是第一款100G可插拔收发器，支持短距离和长距离应用，但体积非常大，功耗很高（12W）。随着技术和组件在尺寸和功耗方面的改进，较小的CFP2和CFP4被引入市场。尽管技术不断进步，但目前100G和200G的嵌入式相干技术仍然只能在CFP和CFP2外形尺寸上使用。与此同时，超大规模数据中心对额外带宽容量的需求巨大，推动了QSFP28外形尺寸用于各种短距离应用（DAC、PSM4、CWDM4和SR4）。QSFP28得到了广泛采用，并且比CFP外形尺寸更小，功耗更低。

了解100G应用背后的问题对于预测400G将如何被采用非常重要。

• 谁需要400G可插拔光模块？
• 用于哪种应用？
• 技术成熟度如何？
• 与以前的外形尺寸有互操作性吗？

按照与100G相同的逻辑，400G是大型数据中心的优先选择，而规模较小的服务提供商则优先选择400G。400G需要PAM4调制进行传输，这使得覆盖范围更具挑战性。最初的 400G光模块覆盖范围将仅限于几公里。更长的覆盖范围将需要相干检测及其支持技术，包括放大和色散补偿。与100G一样，400G将根据预期应用获得类似的采用。最有可能的是数据中心专用的外形尺寸和更长距离应用的另一种外形尺寸。早期的400G技术开发避免了 100G采用所遵循的“中间”外形尺寸（即 CFP2、CFP4）。400G 将以两种外形尺寸引入，分别用于接入网络和数据中心。

• QSFP56-DD（也称为QSFP-DD，代表QSFP双密度）
• OSFP（代表八路SFP）

两种外形尺寸都在电气侧运行8x 50G PAM4通道，而光学侧可以是8个50G PAM4激光器或4个100G PAM4激光器。在四激光器设计中，我们添加了一个“变速箱”，将8x 50G PAM4电气转换为4x 100G PAM4。QSFP56-DD由 QSFP-DD MSA联盟 (www.qsfp-dd.com) 定义，而OSFP由OSFP MSA组 (www.osfpmsa.org) 定义。这两种外形尺寸相似，但有三个主要区别：

• OSFP允许的功率(< 15W*) 比QSFP-DD (<12W*)更大。OSFP允许早期采用，因为发布针对15W而非12W而设计的技术更容易。
• QSFP-DD端口向后兼容QSFP+ (40G)、QSFP28 (100G)和QSFP56 (200G)。OSFP端口需要QSFP到OSFP转换器模块。
• OSFP将散热直接集成到外形尺寸中，而QSFP-DD没有。

QSFP-DD和OSFP均设计用于DC内应用，包括DAC、AOC和长达2km的光纤连接。其他变体正在开发中，以支持具有更长距离的数据中心互连 (DCI) 和其他技术，如DWDM。

CFP MSA (www.cfp-msa.org)定义的CFP8外形尺寸与QSFP-DD和OSFP截然不同。允许高达24W的功耗。它在电气方面有16x通道25G NRZ（而不是QSFP-DD和OSFP 的 8x 50G PAM4）提供MDIO管理接口（而不是 QSFP-DD和OSFP的I2C）由于其占用空间大且功耗高（高达24W），CFP8适用于传输应用。初始版本（CFP8 400GBASE-LR8）将支持高达10km，使用 16x电气通道25G NRZ，转换为8x通道50G PAM4。

使用相干检测技术的其他变体将支持高达80KM的传输距离。除了传输更长的距离外，CFP8还为800G敞开了大门。通过结合50Gbps PAM4调制DSP、相干检测和将激光复用到CFP8的16x电气通道，可以实现800G。显然，这项技术还遥不可及。400G时代已经到来。了解技术应用将有助于我们更好地了解光模块技术的应用。