ÍNDICE DE CONTEÚDO
Como funciona a Ethernet de 400G
Uma porta de 400G não transmite um único sinal de 400 Gb/s por um único fio de fibra óptica. Os dados são divididos em canais paralelos, e cada canal é codificado e protegido por correção de erros prospectiva (FEC).
- Taxa de linha x taxa de dados. A taxa MAC é de 400 Gb/s. Após a codificação 256b/257b e a adição da correção de erros Reed-Solomon RS(544,514), o sinal 400GBASE-R opera a uma taxa nominal de 425 Gb/s. Os 25 Gb/s adicionais correspondem à sobrecarga, e não à largura de banda utilizável.
- Pistas. Diferentes componentes ópticos de 400G utilizam diferentes esquemas de canais. Alguns utilizam oito canais de 50G PAM4, outros, quatro canais de 100G PAM4. Os canais são transmitidos em fibras separadas (componentes ópticos paralelos) ou em comprimentos de onda distintos em um par de fibras (componentes ópticos WDM).
- PAM4. Os componentes ópticos de 400G de curto alcance em uso atualmente utilizam modulação PAM4, que transmite dois bits por símbolo em quatro níveis de sinal. Isso deixa uma margem menor do que a sinalização NRZ mais antiga, por isso a FEC está sempre ativada. É também por isso que um conector muito sujo ou um acoplamento inadequado se torna visível mais rapidamente em 400G do que em 10G.
A caixa do módulo é uma opção independente da interface óptica. QSFP-DD e OSFP são os dois principais formatos de 400G, e o QSFP112 está presente em alguns adaptadores de rede mais recentes. A mesma interface óptica, como o DR4, por exemplo, pode estar disponível em mais de um formato. Portanto, ao fazer o pedido, certifique-se de que três itens estejam alinhados: o switch ou o compartimento da placa de rede, o formato e a interface óptica.
O lugar da tecnologia 400G hoje: 100G, 400G e 800G
A tecnologia de 400G situa-se entre os links de 100G, que ainda conectam muitos servidores, e os links de 800G, que agora estão surgindo em novos clusters de IA.
- Coluna vertebral e agregação. Um caminho comum de atualização é uma espinha dorsal de 400G que mantém os switches folha e servidores de 100G existentes, utilizando uma divisão de 400G para 4×100G (abordada a seguir).
- Clusters de IA. Em um sistema NVIDIA DGX H100, a rede de computação passa por oito adaptadores ConnectX-7 com velocidade de até 400 Gb/s cada, acessíveis por meio de quatro portas OSFP. Os switches InfiniBand Quantum-2 e Spectrum-4 SN5600 da NVIDIA abrigam duas portas de 400 Gb/s em cada compartimento OSFP de duas portas. Adaptadores de 800 Gb/s, como o ConnectX-8, já estão disponíveis, mas uma grande base instalada ainda opera com portas de 400G. Você pode ler mais sobre como os clusters de GPUs utilizam esses links em nosso Guia de redes com GPU.
- Interconexão entre centros de dados. A 400ZR é uma interface DWDM coerente definida pela OIF para links ponto a ponto amplificados de até 120 km. Trata-se de uma tecnologia diferente das soluções ópticas de curto alcance que estamos discutindo aqui; portanto, não a inclua em seu plano de cabeamento interno.
Óptica de 400G e a fibra de que cada um precisa
Essa é a decisão que define sua infraestrutura de cabeamento; por isso, reunimos lado a lado as interfaces IEEE 400G que você provavelmente encontrará dentro de um data center.
| Interface de 400G | Norma do IEEE | Fibra e cobertura | Fibras e conector | Perda máxima de inserção do canal |
|---|---|---|---|---|
| 400GBASE-SR8 | 802,3 cm (2020) | OM3 70 m, OM4 100 m | 16 fibras, MPO | 1,8 dB (OM3), 1,9 dB (OM4) |
| 400GBASE-SR4.2 | 802,3 cm | OM3 70 m, OM4 100 m, OM5 150 m | 8 fibras, MPO (bidirecional, 850/910 nm) | 1,7 dB (OM3), 1,8 dB (OM4), 2,0 dB (OM5) |
| 400GBASE-DR4 | 802.3bs (2017) | Modo único, 500 m | 8 fibras, MPO | 3,0 dB |
| 400GBASE-FR4 | 802,3 cu (2021) | Modo único, 2 km | LC duplex, 4 comprimentos de onda CWDM | 4,0 dB |
| 400GBASE-LR4-6 | 802,3 cu | Modo único, 6 km | LC duplex | 6,3 dB |
Gostaríamos de destacar três pontos desta tabela:
- Os componentes ópticos paralelos utilizam MPO; os componentes ópticos WDM utilizam LC duplex. O SR8, o SR4.2 e o DR4 transmitem cada canal por fibras próprias; portanto, exigem conectores MPO/MTP. O FR4 e o LR4-6 combinam quatro comprimentos de onda em um único par de fibras; assim, um cabo de conexão LC duplex padrão é suficiente.
- Conte as fibras, não apenas o conector. O SR8 utiliza 16 fibras, portanto, requer um MPO de 16 fibras (geralmente MPO-16). Um MPO de 12 fibras não funcionará. O DR4 e o SR4.2 utilizam oito fibras. Em um MPO de 12 fibras, quatro fibras de transmissão e quatro de recepção estão ativas, enquanto as quatro posições do meio permanecem vazias.
- O MPO monomodo é geralmente do tipo APC. Os módulos DR4 de 400G dos principais fornecedores especificam o padrão MPO-12/APC. A Cisco indica “MPO-12 SMF APC” para seu QSFP-400G-DR4, e os componentes ópticos DR4 da NVIDIA utilizam uma face terminal APC de 8 graus para desviar reflexões traseiras. Conectores APC e UPC nunca devem ser acoplados; consulte nosso Guia: APC x UPC.
Para obter um guia geral sobre como combinar cabos de conexão com as portas dos transceptores, consulte como escolher patch cords de fibra para módulos ópticos. Para conhecer os conceitos básicos do MPO, leia o Guia de conectores MPO.
A revolução dos 400G: o que funciona e o que não funciona
O recurso “Breakout” permite que uma porta de 400G atenda a várias portas de velocidade inferior. É um dos recursos mais úteis do 400G e também uma das fontes mais comuns de problemas.
O que funciona. Uma porta DR4 transporta quatro canais independentes de 100G em quatro pares de fibras, podendo, assim, ser dividida em quatro links de 100G de comprimento de onda único. A Cisco, por exemplo, indica que seu QSFP-400G-DR4 suporta “4x100G-DR1/FR1 e 2x200G-DR2 breakout”. Conecte-a com um cabo MPO-12/APC para quatro cabos LC duplex de ramificação ou instale um tronco MPO em um painel de conexões que se ramifique para portas LC.
O que não funciona.
- O FR4 e o LR4 não podem ser desmembrados passivamente. Suas quatro faixas compartilham um par de fibras em diferentes comprimentos de onda; portanto, não há nada para dividir com um cabo de ramificação.
- As pistas DR4 não são compatíveis com 100G-LR4. Um módulo óptico 100G-LR4 também multiplexa quatro comprimentos de onda em um único par. Não se trata da interface 100G de comprimento de onda único que uma pista DR4 espera. Utilize, na extremidade remota, módulos ópticos das classes DR1/FR1/LR1 compatíveis com o seu switch.
- Breakout é tanto uma configuração de porta quanto um cabo. A porta do switch deve estar configurada no modo breakout. Se apenas dois dos quatro links de 100G estiverem ativos, verifique primeiro o modo da porta. Em seguida, verifique cada par de fibras, uma a uma, quanto à polaridade, à presença de sujeira na face terminal ou a danos na fibra.
Mantenha tudo organizado. Um rack cheio de cabos de ramificação fica desorganizado rapidamente. Escolha comprimentos de cabo adequados ao rack, em vez de um comprimento padrão. Se você tiver muitas ramificações, considere instalar cabos MPO até um painel de conexão e fazer as conexões do lado LC localmente. Cada par acoplado adicional consome parte do orçamento de perda, portanto, planeje tudo no papel primeiro.
Por exemplo, fornecemos um Cabo de derivação MPO-8 para 4×LC, monomodo, APC para UPC.
Lista de verificação da camada física antes de ativar a conexão de 400G
Pela nossa experiência, a maioria dos problemas em links de 400G em uma nova instalação se origina na camada passiva. Verifique esses pontos antes de ligar os módulos ópticos.
- Número de fibras e tamanho do MPO. Conecte as interfaces de 8 fibras (DR4, SR4.2) e as de 16 fibras (SR8 e as interfaces 800G abaixo) ao MPO correto. Lembre-se de que “MPO-12” em um link DR4 significa oito fibras ativas.
- Tipo de fibra e face terminal. Utilize fibra OS2 monomodo com APC para DR4, OM3/OM4/OM5 multimodo para SR8 e SR4.2, e fibra monomodo duplex LC para FR4/LR4-6. Não misture APC e UPC em nenhum ponto do canal.
- Fixado x não fixado. Os conectores MPO acoplam-se entre si: um com pinos (macho) e outro sem pinos (fêmea). As portas dos transceptores geralmente possuem pinos; portanto, as extremidades dos cabos de conexão que se conectam a elas devem ser sem pinos. Verifique isso em todos os troncos, adaptadores e cabos de conexão.
- Método da polaridade. A TIA define três métodos de polaridade: A, B e C. Eles não são compatíveis entre si. Escolha um método para todo o canal e certifique-se de que os troncos, adaptadores e cabos de conexão sigam esse método.
- Orçamento de perdas. Os limites do IEEE são restritos. Um canal DR4 permite 3,0 dB no total, dos quais 2,75 dB são alocados para conexões e emendas. O SR8 em OM4 permite apenas 1,9 dB para todo o canal. Cada painel de conexão adiciona pares acoplados, e é por isso que cabos MPO/MTP de baixa perda são importantes em um sistema de cabeamento estruturado de 400G. Some o total das conexões planejadas e compare com o limite do canal antes de fazer o pedido.
- Inspecione e limpe. A norma IEC 61300-3-35 estabelece como inspecionar as faces terminais quanto à presença de contaminação e defeitos. Inspecione, limpe se necessário e, em seguida, inspecione novamente. A norma também ressalta que a inspeção visual não substitui a medição da perda de inserção e da perda de retorno; portanto, teste também o link.
- Identifique tudo. Identifique ambas as extremidades de cada tronco e ramificação com o número da porta, o número de fibras e a polaridade. A próxima pessoa que tiver que resolver um problema em uma linha às 2 da manhã vai agradecer a você.
Para obter um guia passo a passo sobre como fazer pedidos, consulte Como especificar cabos de conexão MPO/MTP.
Planejando seu cabeamento de 400G para 800G
Poucas equipes instalam 400G sem nos perguntar sobre o 800G. A resposta depende do caminho que os módulos ópticos de 800G percorrem.
- O MPO-12/APC pode ser transferido. O transceptor OSFP de duas portas de 800G da NVIDIA para switches consiste, na prática, em dois motores DR4 de 400G em um único módulo, com dois conectores MPO-12/APC. Seus componentes ópticos ConnectX-8 800G DR4 também utilizam MPO-12/APC, com quatro canais de 200G. Uma infraestrutura de fibra monomodo MPO-12/APC bem projetada pode, portanto, atender a essas componentes. Verifique primeiro as especificações de alcance e perda do módulo, pois taxas de canal mais altas podem apresentar limites diferentes.
- As interfaces de 16 fibras precisam de 16 fibras. IEEE 802.3df (2024) define o 800GBASE-DR8 como 16 fibras monomodo até 500 m (canal de 3,0 dB) e o 800GBASE-SR8 como 16 fibras multimodo até 100 m em OM4 (canal de 1,8 dB). Se seus troncos transportarem apenas oito fibras utilizáveis por link, essas interfaces precisarão de um novo cabeamento.
- O que fazer agora. Escolha contagens de fibras de tronco que deixem margem para crescimento, mantenha o uso de fibra monomodo OS2 para qualquer conexão além de uma fileira, padronize um único método de polaridade e mantenha um registro da perda de link medida. Esse registro indicará se uma atualização para 800G poderá reutilizar a infraestrutura existente ou se serão necessários novos cabos.
Aquisição de conectividade passiva de 400G da YingFeng
A YingFeng possui mais de 25 anos de experiência na fabricação de fibra óptica, com suas origens na área de produção remontando a 1982, e duas unidades fabris em Ningbo e Dongguan. Para projetos de 400G e 800G, fornecemos:
- Cabos de conexão MPO/MTP em configurações de 8, 12, 16 e 24 fibras, incluindo versões de baixa perda. São produzidos em sala limpa, com uma capacidade mensal de 300.000 conjuntos.
- Cabos de conexão duplex LC para os links FR4 e LR4-6, e adaptadores de fibra óptica para painéis de conexão.
- Kits de conectores e componentes individuais para empresas de montagem de cabos, com ferramentas personalizadas disponíveis para peças específicas de cada cliente.
Oferecemos serviços de OEM/ODM, e amostras estão disponíveis mediante solicitação. Envie-nos os modelos dos seus transceptores e o número de portas, e sugeriremos um cabo de conexão adequado e uma lista de conexões.
PERGUNTAS FREQUENTES
O que é a Ethernet de 400 Gbps?
A Ethernet de 400 Gbps (400GbE) é a velocidade de Ethernet definida pela IEEE de 400 gigabits por segundo, padronizada pela primeira vez na norma IEEE 802.3bs-2017. Ela transmite dados por meio de 4 ou 8 canais PAM4, em fibra multimodo ou monomodo, dependendo do tipo de fibra óptica.
A tecnologia 400G utiliza fibra monomodo ou multimodo?
Ambos. O SR8 e o SR4.2 funcionam em fibra multimodo OM3/OM4/OM5 por distâncias de até 70 a 150 m. O DR4, o FR4 e o LR4-6 funcionam em fibra monomodo por distâncias de 500 m, 2 km e 6 km, respectivamente.
Que tipo de conector o 400G DR4 utiliza?
O DR4 utiliza um conector MPO com oito fibras monomodo ativas, normalmente do tipo MPO-12/APC.
Uma porta de 400G pode ser dividida em 4×100G?
Sim, desde que seja uma porta DR4 e o switch suporte o modo breakout. Cada lane se conecta a um módulo óptico de 100G de comprimento de onda único, como o DR1 ou o FR1. Os módulos ópticos FR4 e LR4 não podem ser conectados via breakout com cabos passivos.
O 400G está sendo substituído pelo 800G?
A tecnologia 800G está chegando aos novos clusters de IA, mas as portas 400G continuam amplamente implantadas. Grande parte dos equipamentos de 800G ainda se divide em 2×400G. O cabeamento baseado em MPO-12/APC monomodo geralmente pode ser reutilizado, enquanto interfaces de 16 fibras, como o 800GBASE-DR8, exigem links de 16 fibras.
Referências externas
- Grupo de Trabalho IEEE P802.3bs: https://www.ieee802.org/3/bs/
- TIA FOTC, resumos de aplicações da norma IEEE 802.3: https://www.tiafotc.org/ieee-802-3-ethernet-standards-update/
- Acordo de Implementação do OIF 400ZR: https://www.oiforum.com/
