1. Descripción del producto

El SPT-QD04G-SR4 es un módulo transceptor óptico QSFP-DD SR4 de 400Gb/s desarrollado por SOPTO, diseñado para escenarios de comunicación óptica de corta distancia hasta 100m. En el lado de transmisión, el módulo convierte 8 canales de señales eléctricas PAM4 de 50Gb/s en 4 canales de señales ópticas paralelas (100Gb/s por canal), alcanzando una velocidad agregada de 400Gb/s; en el lado de recepción, realiza el proceso inverso, convirtiendo 4 canales de señales ópticas paralelas de 100Gb/s en 8 canales de señales eléctricas PAM4 de 50Gb/s, con una velocidad total igualmente de 400Gb/s.

El módulo emplea un conector MTP/MPO-12, longitud de onda de operación de 850nm, y junto con fibra multimodo OM4 (MMF) puede alcanzar una distancia de transmisión de hasta 100m. El producto cumple con la especificación de hardware QSFP-DD MSA Rev 6.2 y la especificación de interfaz de software CMIS 4.0, es compatible con el estándar IEEE 802.3db 400GBASE-SR4, y se aplica principalmente en redes Ethernet de 400G, interconexión de centros de datos y redes empresariales.

2. Características principales

• Cumple con la especificación QSFP-DD MSA: compatible con la especificación de hardware QSFP-DD / QSFP-DD800 / QSFP112 Rev 6.2, garantizando interoperabilidad física con equipos de red convencionales.
• Protocolo de interfaz CMIS 4.0: sigue la Especificación de Interfaz de Gestión Común (Common Management Interface Specification 4.0), soportando gestión estandarizada del módulo y funciones de diagnóstico digital.
• 4 canales ópticos paralelos: diseño de 4 canales ópticos paralelos, cada uno a 100Gb/s, logrando transmisión de alta densidad mediante formato de modulación PAM4.
• Compatible con IEEE 802.3db: cumple con los requisitos de la especificación 400GBASE-SR4, garantizando interconexión con equipos de red que cumplen dicho estándar.
• Interfaz eléctrica 400GAUI-8: el lado eléctrico del módulo emplea una interfaz de 8×53.125Gb/s (400GAUI-8), acoplándose con las señales eléctricas de alta velocidad del lado del host.
• Diseño de bajo consumo: consumo máximo de 9W con alimentación única de 3.3V, un valor bajo dentro de la categoría de velocidad 400G.
• Amplio rango de temperatura: temperatura de carcasa (operación) de 0°C ~ +70°C, cubriendo el rango de temperatura típico de entornos comerciales.
• Cumplimiento con RoHS 2.0: cumple con la norma ambiental RoHS 2.0, satisfaciendo los requisitos de fabricación ecológica.

3. Especificaciones técnicas

3.1 Valores máximos absolutos

Los siguientes parámetros representan la capacidad límite del dispositivo; superarlos puede causar daños permanentes. Estos no son condiciones de operación normales.

3.2 Condiciones de operación

Nota sobre FEC: El módulo requiere que el host habilite FEC (corrección de errores hacia adelante) para soportar la transmisión por fibra de hasta 100m. El límite superior de la tasa de error de bits Pre-FEC es de 2.4×10^-4; dentro de este rango, la corrección mediante FEC garantiza una transmisión confiable sin pérdida de paquetes.

3.3 Especificaciones ópticas del transmisor

3.4 Especificaciones ópticas del receptor

3.5 Umbrales de pérdida de señal (LOS)

El mecanismo LOS (Loss of Signal) se utiliza para detectar la pérdida de señal óptica en el receptor. La alarma de LOS se activa cuando la potencia de recepción cae por debajo de -15.0 dBm y se desactiva cuando la potencia se recupera por encima de -8.9 dBm. La histéresis de 1.5 dB evita eficazmente los cambios de estado frecuentes cerca del umbral.

4. Monitoreo de diagnóstico digital (DDM)

El SPT-QD04G-SR4 soporta la función de monitoreo de diagnóstico digital, permitiendo leer en tiempo real los parámetros de estado interno del módulo a través de la interfaz CMIS, lo que facilita a los operadores la supervisión del enlace y la localización de fallos. Los indicadores de precisión de cada parámetro monitoreado son los siguientes:

5. Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del SPT-QD04G-SR4 se basa en la conversión eléctrico-óptica/óptico-eléctrica y la multiplexación de canales. El módulo contiene internamente dos rutas de datos independientes para transmisión y recepción:

Dirección de transmisión: el host introduce 8 canales de señales eléctricas PAM4 de 50Gb/s a través de la interfaz eléctrica 400GAUI-8. El chip driver interno procesa estas señales eléctricas y controla el arreglo de láseres VCSEL (850nm), combinando 8 canales eléctricos en 4 canales ópticos de salida, cada uno transportando 100Gb/s de datos, con un total de 400Gb/s. Las señales ópticas se acoplan a la fibra multimodo mediante el conector MTP/MPO-12.

Dirección de recepción: los 4 canales de señales ópticas paralelas de 100Gb/s procedentes de la fibra entran al módulo a través del conector MTP/MPO-12 y son convertidos en señales eléctricas por el arreglo de fotodiodos PIN. El chip del receptor reconvierte las 4 señales ópticas de 100Gb/s en 8 señales eléctricas PAM4 de 50Gb/s, que se entregan al host a través de la interfaz 400GAUI-8, con una velocidad total de 400Gb/s.

A continuación se muestra la asignación de canales de datos del módulo:

El módulo emplea tecnología PAM4 (modulación de amplitud de pulso de cuatro niveles), donde cada símbolo transporta 2 bits de información, duplicando la velocidad por canal respecto a la modulación NRZ convencional, siendo la tecnología clave para lograr la transmisión de 400G en corta distancia. Asimismo, el módulo requiere la cooperación de FEC en el lado del host para mantener la fiabilidad del enlace a altas velocidades.

6. Aplicaciones

El SPT-QD04G-SR4 está diseñado para escenarios de interconexión óptica de corta distancia y alto ancho de banda. Las aplicaciones típicas incluyen:

Cabe señalar que este módulo es una solución de fibra multimodo de corta distancia, cuya distancia de transmisión está limitada por el tipo de fibra: con fibra multimodo OM3 alcanza hasta 60m, y con fibra multimodo OM4 hasta 100m. Para distancias de transmisión mayores, se debe considerar una solución de fibra monomodo (como los modelos LR4/FR4, etc.).

7. Interfaz eléctrica y mecánica

7.1 Interfaz eléctrica

El módulo se conecta con la tarjeta del host mediante un conector de borde QSFP-DD, que incluye los siguientes grupos de señales clave:

• Señales de alta velocidad: 8 pares de canales diferenciales, con velocidad de señal por canal de 26.5625 GBd, utilizados para la transmisión y recepción de datos 400GAUI-8. El voltaje diferencial pico a pico del receptor es de 900mV, y la altura del diagrama de ojo no es inferior a 24mV.
• Señales de control de baja velocidad: bus SCL/SDA compatible con I²C para comunicación CMIS; LPMode/TxDis, Reset, ModSelL para control del módulo; IntL/RxLOS para interrupciones e indicación de pérdida de señal; ModPrsL para detección de presencia del módulo.
• Alimentación: fuente única de +3.3V, rango de voltaje de operación de 3.135V ~ 3.465V.

7.2 Interfaz óptica

El módulo emplea un conector tipo MTP/MPO-12 (macho, ubicado en el panel frontal del módulo), que permite completar en una sola inserción la conexión de 4 canales ópticos de transmisión y 4 canales ópticos de recepción. El conector utiliza una cinta de 12 fibras, de las cuales 4 se usan para transmisión, 4 para recepción y 4 son posiciones vacías (disposición cruzada). Debe asegurarse que el cable de fibra óptica utilizado sea de tipo MPO/MTP-12, fibra multimodo OM3/OM4, para coincidir con las especificaciones ópticas del módulo.

7.3 Especificaciones mecánicas

El módulo sigue las dimensiones mecánicas estándar de QSFP-DD MSA, con un formato físico consistente con el de los módulos QSFP-DD estándar, y puede instalarse en las ranuras del panel de equipos de red como switches y routers que soporten puertos QSFP-DD. El rango de temperatura de carcasa (operación) es de 0°C ~ +70°C (grado comercial), y el rango de temperatura de almacenamiento es de -40°C ~ +85°C.

8. Información de pedido

Para servicios personalizados, puede contactar a SOPTO a través de:

• Correo: info@sopto.com.cn
• Sitio web: www.sopto.com.cn

9. Glosario