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1 400G 時代を見据えたモジュール / ケージ / コネクタシステム QSFP-DD Kazuhiro Kureishi Cisco Systems G.K. July 27, 2017

2 ETHERNET ROADMAP 10Mbps からスタートして 2010 年までに 6 つの Ethernet Speed が登場 10M, 100M, 1G, 10G, 40G, 100Gbps 2016 年 ~2020 年頃にかけて新たに 6 つの Ethernet Speed が登場 / 登場予定 2.5G, 5G, 25G, 50G, 200G, 400Gbps 今後 ルータやスイッチで 200G, 400G に対応した製品が出荷されるにあたり どのような物理形状のモジュール / ケージ / コネクタの利用が想定されているのか? Source: ETHERNET ROADMAP

3 振り返り : トランシーバの歴史 (GBIC~SFP:1Gbps) GBIC 1RU 辺り 16Port 最大 1.5W(1Port 辺り ) SFP 1RU 辺り 48Port 最大 1W(1Port 辺り ) SC コネクタ LC コネクタ

4 振り返り : トランシーバの歴史 (XENPAK~SFP+:10Gbps) XENPAK X2 XFP SFP /8 XENPAK XAUI-based 1RU 辺り 4Port 最大 9W(1Port 辺り ) X2 XFP SFP+ Dual-rate OC-192/10GE XFI-Based 最大 2.5W/3.5W (1Port 辺り ) XAUI-based 1RU 辺り 8Port 最大 4W(1Port 辺り ) 高ポート密度 (1RU 辺り 48Port) 低消費電力 (1Port 辺り 1W/1.5W) SC コネクタ LC コネクタ

5 振り返り : トランシーバの歴史 (CFP~QSFP28: 40/100Gbps) CFP QSFP+ CFP2 CXP CPAK QSFP / / / CFP CFP2 CXP CPAK QSFP28 最大 6W(1Port 辺り ) 最大 4W(1Port 辺り ) 最大 7.5W(1Port 辺り ) 40G/100G 最大 32W(1Port 辺り ) 100G(QSFP28) 最大 3.5W(1Port 辺り ) QSFP+ 40G 最大 3.5W(1Port 辺り ) SC コネクタ LC コネクタ MPO12 MPO24

6 振り返ってみて 基本的に以下の繰り返し Phase1 実現可能なフォームファクター ( サイズ 消費電力 EBR 等を考慮 ) で製品化 Phase2 フォームファクターの小型化 低消費電力化 / 低発熱へ 1RU あたりのポート密度の向上 低コスト化 Phase2 40G/100G 以降については 1 レーン辺りの増速と必要レーン数の低減

7 レーン数と 1 レーンあたりの速度の変化 TX 10G x4 レーン RX 40GbE (40G-SR4) Server ToR RX 10G x4 レーン TX TX 10G x10レーン RX TX 25G x4 レーン RX Switch Switch Switch Switch 100GbE (100G-SR10) RX 10G x10レーン TX 100GbE (100G-SR4) RX 25G x4レーン TX

8 SFP~SFP28 / QSFP+~QSFP28 1Gbps 10Gbps 25Gbps(28Gbps) SFP SFP+ SFP28 10G x 4 レーン 25G x 4 レーン QSFP+ QSFP28 40Gbps [10Gbps x 4 レーン ] 100Gbps(112Gbps) [25Gbps x 4 レーン ] SFP(small form-factor pluggable) QSFP(Quad small form-factor pluggable)

9 そして 400G 対応の QSFP-DD へ 1Gbps 10Gbps 25Gbps (28Gbps) 50Gbps (56Gbps) SFP SFP+ SFP28 SFP56 10G x 4 レーン x 4 レーン x 4 レーン x 8 レーン QSFP+ QSFP28 QSFP56 QSFP-DD 40Gbps [10Gbps x 4 レーン ] 100Gbps(112Gbps) [25Gbps x 4 レーン ] 200Gbps(224Gbps) [56Gbps x 4 レーン ] 400Gbps(448Gbps) [56Gbps x 8 レーン ] SFP(small form-factor pluggable) QSFP(Quad small form-factor pluggable) QSFP-DD(Quad small form-factor pluggable Double Density)

10 H:13.60 D: G/400G トランシーバモジュールサイズの比較 CFP CXP CPAK CFP2 CFP4 QSFP28 uqsfp CFP8 OSFP QSFP-DD 機器内部 (PCB 側 ) 機器前面 W: G Modules : : G Modules

11 QSFP-DD とは トランシーバモジュール側 First Row (QSFP+/QSFP28/QSFP58 と共有 ) QSFP-DD 400G ケージ / コネクタ / トランシーバモジュール Second Row (QSFP-DD 拡張分 ) QSFP-DD MSA GROUP には Promoter/Contributor あわせて 60 社以上が参加 高ポート密度に対応可能 1RU で 36 の着脱可能な 400G ポートを実装可能 ( 理論上 1RU で最大で 14.4Tbps) QSFP-DD トランシーバモジュールは QSFP28/QSFP+ と同じサイズであり 端子の 2 列目が増えた分少し長くなっている 8 レーン (4 レーン x 2 列 ) の 50G-PAM4 の電気インターフェースで 400G を実現 QSFP-DD ケージの物理実装は QSFP+(40G)/QSFP28(100G)/QSFP56(200G) に対して下位互換を提供 実際のマルチスピード対応については機器側の PHY や Port ASIC の MAC 仕様による

12 QSFP-DD とは トランシーバモジュール側 First Row (QSFP+/QSFP28/QSFP58 と共有 ) Second Row (QSFP-DD 拡張分 ) 標準規格に準拠 QSFP-DD はマルチソースに対応するために MSA に準拠 IEEE 準拠 既に広く普及している QSFP+(40G)/QSFP28(100G) のノウハウやコスト構造を活用することが可能 QSFP-DD 400G ケージ / コネクタ / トランシーバモジュール 低消費電力 / 効率の良い廃熱に考慮したサーマルデザイン 12W 以上の電力供給 / サーマルデザインに対応可能

13 QSFP-DD vs QSFP+/QSFP28 QSFP-DD サーマルサポートを改善 QSFP+/QSFP28 の 2.5 倍以上の消費電力をサポート QSFP+/QSFP mm mm 端子行増加分 基本的に QSFP-DD は QSFP+/QSFP28 と基板上の端子行が増えた分の長さのみが異なる QSFP-DD のケージ ( 本体側のソケット部分 ) ではすべての QSFP (QSFP+, QSFP28,QSFP56) に対して下位互換を提供

14 QSFP-DD の端子構造と下位互換 QSFP+ QSFP28 QSFP-DD 灰色 ( 半透明 ) 部分は実際は金属カバーで隠れている First Row First Row 端子行増加分の長さ Second Row

15 QSFP-DD の端子構造と下位互換 Second Row の Pin を追加することで 56G-PAM4 x 8 レーン = 400G を実現する QSFP-DD ポート ( ケージ ) は物理レベルで QSFP+ (4x10G), QSFP28 (4x25G), QSFP56 (4x50G-PAM4) の下位互換をサポート QSFP-DD の MSA は specification 2.0 として 2017 年 3 月に公開 ( Source: QSFP-DD extends backward compatibility feature of QSFP

16 400G 時代のフォームファクター : まとめ 確認した範囲では 400G に対応可能な主なフォームファクターとしては CDFP, CFP8, OSFP, QSPF-DD が存在 40G/100G がリリースされた当初と異なり 200/400G については最初から比較的小型のフォームファクターでリリースされる事が想定される

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