QSFP-DD800 là gì? Chuẩn module quang 800G, kiến trúc 8 làn 100G và so sánh với OSFP

QSFP-DD800 là chuẩn module cắm nóng dành cho cổng 800G Ethernet. Chuẩn này giữ nguyên hình dạng và cách cắm của QSFP-DD (Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density), nhưng nâng tốc độ mỗi làn điện từ 50G lên 100G. Với 8 làn x 100G, một module đạt 800 Gbps, gấp đôi module QSFP-DD 400G và gấp 8 lần module QSFP28 100G.

QSFP-DD800 do nhóm QSFP-DD800 MSA xây dựng. Nhóm này được thành lập từ tháng 9/2019 với sự tham gia của Broadcom, Cisco, Finisar, Intel, Juniper, Marvell, Molex và Samtec; bản đặc tả phần cứng Rev. 1.0 ra đời vào tháng 3/2020. Về phía Ethernet, tiêu chuẩn IEEE 802.3df được công bố tháng 3/2024 đã chuẩn hóa giao diện 800GbE, tạo nền tảng để các hãng sản xuất module đa hãng tương tác được với nhau.

Bài này giải thích QSFP-DD800 là gì, cách 8 làn tạo ra 800G, các loại module theo cự ly, mức công suất cần tính khi thiết kế, cách chia cổng (breakout) và điểm khác với OSFP. Muốn xem bảng mã chi tiết, mời đọc bài Module Cisco 400G QSFP-DD và bài Module Cisco OSFP 800G.

⚡ Điểm nhanh

• Tốc độ: 800 Gbps mỗi cổng, gồm 8 làn điện x 100 Gbps.
• Điều chế: PAM4, khoảng 53,125 GBd mỗi làn, tương đương 106,25 Gbps trên đường truyền (gồm cả phần FEC), cho 100G dữ liệu mỗi làn.
• Dạng module: cùng kiểu QSFP-DD, cổng QSFP-DD800 có cùng khung cage 1x1 với QSFP-DD.
• Tương thích ngược: nhận module QSFP-DD, QSFP56, QSFP28 và QSFP+ theo mô tả của MSA, nên có thể nâng cấp từng cổng.
• Chia cổng (breakout): 800G có thể chạy thành 2x400G, 4x200G hoặc 8x100G, theo chuẩn IEEE 802.3df.
• Cự ly phổ biến: 50 m (VR8), 100 m (SR8), 500 m (DR8), 2 km (2x400G-FR4).
• Công suất: khoảng 13 đến 18 W mỗi module quang thông thường; module đường dài/coherent có thể cao hơn nhiều.
• Quản lý: giao diện CMIS để đọc cảnh báo và thông số quang theo thời gian thực.
• Mật độ: thiết bị 1RU 32 cổng đạt 25,6 Tb/s; khi chia 8x100G là 256 cổng 100G.

QSFP-DD800 hoạt động thế nào?

Một module QSFP-DD800 có 8 cặp làn điện nối với ASIC của switch hoặc router. Mỗi làn chạy 100 Gbps bằng điều chế PAM4 (mỗi ký hiệu mang 2 bit). Ở phía quang, module có hai cách đóng gói tín hiệu 800G:

1. Song song (parallel): mỗi làn điện ứng với một làn quang riêng trên một sợi, nên 8 làn dùng 16 sợi (8 sợi phát, 8 sợi thu), qua đầu nối MPO/MTP. Cách này dùng cho các chuẩn SR8, VR8 và DR8.
2. Ghép bước sóng (WDM): nhiều làn được ghép lên ít sợi hơn bằng nhiều bước sóng, thường là hai đầu LC duplex mỗi đầu mang 400G. Ví dụ là module 2x400G-FR4 đạt 2 km trên sợi đơn mode.

So với thế hệ 400G, thay đổi lớn nhất nằm ở thiết kế điện: các tiếp điểm (pad) trên thẻ module được thiết kế lại để giữ chất lượng tín hiệu ở 100G mỗi làn, và nhóm MSA bổ sung thiết kế cage 2x1 có cổng trên nối bằng cáp nhằm giảm suy hao trên bo mạch. Phần cơ khí của cage 1x1 giữ nguyên so với QSFP-DD nên thiết bị cũ và mới có hình dáng quen thuộc.

Các loại module 800G theo cự ly

Với tuyến dài hơn 500 m, thị trường thường dùng module 2x400G (hai kênh 400G-FR4 hoặc LR4 trong một module) hoặc chuyển sang module quang coherent; khi chọn mã cụ thể, hãy kiểm tra thông số của từng hãng và danh sách tương thích của thiết bị chủ.

Công suất và tản nhiệt

Module 800G tiêu thụ điện cao hơn đáng kể so với 400G: các module quang thông thường rơi vào khoảng 13 đến 18 W, còn module coherent ZR có thể đến khoảng 30 W. Ở mức này, tản nhiệt trở thành yếu tố thiết kế chính. MSA xử lý bằng thân module phẳng ở trên, cho phép gắn tản nhiệt cố định ở phần mũi ngoài mặt trước (mặt faceplate), giúp giảm trở lực luồng khí và cho phép quạt chạy chậm hơn. Cisco từng thử nghiệm trên hệ thống 1RU 32 cổng với tải nhiệt 30 W mỗi cổng, mức tăng nhiệt trung bình khoảng 30°C, thấp hơn ngưỡng mục tiêu 40°C.

Khi thiết kế phòng máy, hãy tính nguồn và làm mát theo công suất tối đa của module. Ví dụ, một switch 32 cổng chạy toàn module 17 W có riêng phần module tiêu thụ khoảng 544 W.

Breakout: một cổng 800G nối xuống nhiều cổng nhỏ

IEEE 802.3df hỗ trợ các tốc độ con 8x100G, 4x200G, 2x400G và 1x800G. Nhờ vậy bạn có thể dùng cổng 800G mới trên switch lõi/spine để nối xuống các thiết bị 100G, 200G hoặc 400G đang chạy. Ví dụ:

• Module song song DR8 chia thành 2x400G-DR4 hoặc 8x100G-DR1 trên sợi đơn mode.
• Module VR8 chia thành 2x400G-VR4 trên sợi đa mode ngắn.
• Module 2x400G-FR4 nối thẳng tới hai cổng 400G-FR4.

Breakout chỉ hoạt động trên một số nền tảng nhất định, vì vậy hãy tra danh sách tương thích của hãng thiết bị trước khi đặt hàng.

So sánh QSFP28, QSFP-DD và QSFP-DD800

QSFP-DD800 và OSFP: chọn dạng nào?

QSFP-DD800 và OSFP là hai dạng module 800G cạnh tranh nhau, và hai dạng này không cắm lẫn được vào cổng của nhau.

Hãy xác định dạng cổng trên thiết bị trước khi mua: switch có cổng QSFP-DD chỉ dùng module QSFP-DD, thiết bị có cổng OSFP chỉ dùng module OSFP.

Một số switch và router có cổng 800G QSFP-DD

Bảng dưới liệt kê các model có 64 cổng 800G dùng cage QSFP-DD (thông tin từ trang chính hãng của từng hãng). Danh sách chỉ nêu một số model tiêu biểu, không đầy đủ.

Một số lưu ý khi chọn:

• Arista, Dell và NVIDIA hiện dùng cage OSFP cho các model 800G tiêu biểu (Arista 7060X6, Dell Z9864F-ON, NVIDIA SN5600), nên không nằm trong bảng trên. Xem danh sách tại bài Module Cisco OSFP 800G.
• Cùng một cage QSFP-DD, thiết bị còn nhận được module QSFP-DD 400G (xem bài về module 400G). Tuy vậy, việc thiết bị chấp nhận module cụ thể phụ thuộc phần mềm và danh sách tương thích của hãng, nên hãy tra Cisco TMG Matrix với thiết bị Cisco, hoặc tài liệu tương ứng của từng hãng.

Ứng dụng phù hợp

• Mạng AI và HPC: kết nối giữa các cụm GPU cần băng thông 800G mỗi cổng ở khoảng cách ngắn (VR8, SR8).
• Datacenter leaf-spine thế hệ mới: DR8 giữa các hàng rack, breakout xuống 100G hoặc 400G.
• Liên kết trung tâm dữ liệu (DCI) và lõi mạng: 2x400G-FR4 cho tuyến 2 km trên sợi duplex LC.
• Lộ trình nâng cấp: giữ nguyên thiết bị 100G, 400G hiện hữu, chỉ thay lớp spine bằng cổng 800G.

Câu hỏi thường gặp

QSFP-DD800 có cắm được vào cổng QSFP-DD 400G không? Về cơ khí thì khung cage giống nhau, nhưng tốc độ và chế độ hoạt động phụ thuộc phần cứng. Cổng 400G chỉ có 50G mỗi làn nên chạy module 800G ở 400G, hoặc không hỗ trợ; cần tra danh sách tương thích của thiết bị.

Cổng QSFP-DD800 có nhận module QSFP28 và QSFP-DD cũ không? Có, QSFP-DD800 được thiết kế tương thích ngược với QSFP-DD, QSFP56, QSFP28 và QSFP+ ở mức cơ khí và điện. Chế độ cụ thể và tốc độ do thiết bị chủ quyết định.

QSFP-DD800 khác OSFP ở điểm nào? Hai dạng cổng khác nhau về vật lý và không cắm lẫn. QSFP-DD800 nhỏ hơn và tương thích ngược với họ QSFP; OSFP lớn hơn, có tản nhiệt riêng và không tương thích ngược với QSFP-DD.

Module 800G nên chọn SR8, DR8 hay 2x400G-FR4? Chọn theo cự ly và loại sợi: đến 50 đến 100 m trên sợi đa mode dùng VR8 hoặc SR8; đến 500 m trên sợi đơn mode song song dùng DR8; đến 2 km trên cáp duplex LC dùng 2x400G-FR4.

Module 800G tiêu thụ bao nhiêu điện? Loại quang thông thường khoảng 13 đến 18 W mỗi module; nên thiết kế nguồn và làm mát theo mức tối đa.

Có thể chia một cổng 800G thành 8 cổng 100G không? Có, theo IEEE 802.3df và tùy nền tảng. Cần module hỗ trợ breakout (ví dụ DR8) và thiết bị chủ bật được chế độ này.

Thông tin liên quan

• Module 40G, 100G, 200G, 400G, 800G (danh mục tổng)
• Module Cisco 400G QSFP-DD (bài tổng hợp 400G)
• Module Cisco OSFP 800G (bài tổng hợp OSFP 800G)
• Module 800G dạng QSFP-DD: Cisco QDD-2X400G-FR4, Cisco QDD-8X100G-FR
• Module 400G VNE: QDD-400G-SR8, QDD-400G-DR4, QDD-400G-FR4
• Cáp: Direct Attach Cables, Active Optical Cables

Nguồn tham khảo

• Cisco Blogs: How to Support Future Traffic Growth with New 800G Optics MSA: thành lập MSA, Rev. 1.0, 100G mỗi làn, cage 1x1 và 2x1.
• Cisco Blogs: Keeping Cool with QSFP-DD800 Optics: tản nhiệt, thử nghiệm 1RU 32 cổng.
• Business Wire: QSFP-DD800 MSA Group Announces Initial Hardware Specification: thiết kế pad, cage 2x1, tương thích QSFP-DD, QSFP56, QSFP28.
• Juniper: 800G form factors: OSFP và QSFP-DD800 không thay thế lẫn nhau, mức công suất.
• 5G Technology World: How IEEE 802.3df brings 800G Ethernet to life: công bố 3/2024, các tốc độ con 8x100G, 4x200G, 2x400G, 1x800G.
• TIA FOTC: 800GBASE-DR8 và 800GBASE-VR8: cự ly, bước sóng, số sợi.
• Cisco OSFP 800G Transceiver Modules Data Sheet: công suất và cự ly module 800G của Cisco.