Wybór odpowiedniego modułu optycznego 400g

 

Pytanie dotyczące kształtu, które nie umrze

 

QSFP-DD lub OSFP. Każdy ma swoje zdanie. Debaty na konferencjach OFC stają się gorące w sposób, który zaskakuje nowicjuszy w branży.

Oto praktyczna rzeczywistość: QSFP-DD wygrało grę pod względem ilościowym. Wsteczna kompatybilność z istniejącą infrastrukturą QSFP28 okazała się nie do odparcia dla zespołów zakupowych, które już dużo zainwestowały w okablowanie 100G i obudowę przełącznika. Można dosłownie włożyć moduł QSFP28 do portu QSFP-DD i zadziała. Ta historia o migracji sprzedała mnóstwo sprzętu.

Zwolennicy OSFP powiedzą-słusznie-, że ich obudowa lepiej radzi sobie z temperaturą. Dodatkowa objętość fizyczna (około 50% większa niż QSFP-DD) pozwala na budżet mocy 15-20 W zamiast węższego sufitu 12–14 W, z którym borykają się moduły QSFP-DD. Kiedy wykorzystujesz spójną optykę ZR do zastosowań w metro DCI, ten zapas ma ogromne znaczenie.

Ale oto, o czym nikt nie wspomina w materiałach marketingowych: większość wdrożeń w przedsiębiorstwach nie potrzebuje ZR. Potrzebują DR4 na 500-metrowe-biegi po kręgosłupie, może FR4 na 2-kilometrowe połączenia od budynków-do-budynków. Przy tych poziomach mocy QSFP-DD działa dobrze. Zalety termiczne OSFP stają się akademickie.

 

Dotrzeć do wariantów i problemu zupy alfabetycznej

 

SR4, DR4, FR4, LR4, ER4, ZR-konwencja nazewnictwa ma sens z technicznego punktu widzenia, gdy się ją zapamięta, ale obserwowanie, jak młodszy inżynier próbuje po raz pierwszy określić specyfikację zestawienia materiałów, jest bolesne.

SR4 zapewnia 100 metrów w trybie wielomodowym. Wykorzystuje 850 nm VCSEL, złącze MPO-12, współpracuje z włóknem OM3/OM4, które jest już w podłodze podniesionej. Zdecydowanie najtańsza opcja. To właśnie rozwiązanie wdraża się w pojedynczym budynku centrum danych, gdy odległość między szafami jest mniejsza niż 100 metrów.

DR4 rozciąga się do 500 metrów w trybie pojedynczym-przy użyciu równoległej optyki-czterech oddzielnych włókien o długości fali 1310 nm, każdy o przepustowości 100 Gb/s. Nadal korzysta z MPO-12, ale teraz potrzebujesz instalacji jednomodowej. Idealne miejsce na połączenie liści500z grzbietem w większych obiektach.

Zarówno FR4, jak i LR4 wykorzystują multipleksowanie długości fali, aby wcisnąć wszystkie cztery kanały do ​​jednej pary włókien. FR4 osiąga 2 km, LR4 pcha do 10 km. Podwójne złącza LC. Kosztują one więcej, ponieważ optyka CWDM4 i multipleksowanie/demultipleksowanie zwiększają złożoność.

Zamieszanie, które widzę najczęściej? Ktoś określa DR4, kiedy faktycznie potrzebował FR4, ponieważ źle policzył pasma włókien. DR4 wymaga 8 włókien (4 TX, 4 RX). FR4 wymaga 2 włókien (1 TX, 1 RX). Jeśli Twój przewód międzybudynkowy-ma tylko 12-żyłową magistralę i planujesz wiele łączy 400G, matematyka nie działa w przypadku DR4.

A potem pojawia się pytanie dotyczące przełomu.

 

Tryby ucieczki: przydatne, dopóki nie zostaną

 

Moduł 400G-DR4 może zostać rozdzielony na połączenia 4x100G-DR. Teoretycznie zapewnia to elastyczność migracji.-Kup infrastrukturę 400G już teraz i używaj jej w trybie 4x100G, dopóki wymagania ruchu nie uzasadnią pełnego działania 400G.

Pomysł marketingowy brzmi świetnie. Rzeczywistość staje się bardziej chaotyczna.

Breakout wymaga określonej konfiguracji włókien. Twoje rozłączenie DR4-do-4x100G-DR wymaga 8 włókien po stronie 400G, które są rozdzielane do czterech par dupleksowych po stronie 100G. To nie jest patchcord, który leży w szufladzie na kable. Jest to montaż na zamówienie, często z wyprowadzeniem MPO-12 do 4xLC i lepiej zamówić odpowiednią polaryzację, bo inaczej spędzisz wieczór ze znacznikiem światłowodu i mnóstwem frustracji.

 

 

PAM4 zmienił wszystko (nie zawsze na lepsze)

 

Optyka sprzed 400G wykorzystywała modulację NRZ. Dwa poziomy sygnału. Prosty. Niezawodny. Laser jest włączony lub wyłączony, wysoki lub niski. Diagramy oka wyglądały na czyste.

400G przyniosło PAM4: cztery poziomy sygnału kodujące dwa bity na symbol. Otrzymujesz podwójną szybkość transmisji danych bez podwajania szybkości symbolu. Świetne rozwiązanie problemu fizycznego.

Z wyjątkiem PAM4 zasadniczo zmieniono charakterystykę błędów łączy optycznych.

Dzięki NRZ margines szumu pomiędzy poziomami sygnału wynosił około 9,5 dB. W przypadku PAM4 spada to do około 4,8 dB. Teoretyczna kara za SNR wynosi około 10 dB-obliczanych jako 20 × log₁₀(1/3), jeśli chcesz uzyskać dokładne obliczenia. To nie jest subtelna różnica. To dramatyczne zmniejszenie odporności na zakłócenia.

Właśnie dlatego korekcja błędów w przód stała się obowiązkowa dla 400G. Nie opcjonalne. Nie „zalecane na większe odległości”. Obowiązkowy.

Narzut FEC zwiększa opóźnienie-docelowo na około 100 nanosekund zgodnie ze specyfikacjami 802.3-i zużywa dodatkową przepustowość, która zwiększa rzeczywistą szybkość łącza do 425 Gb/s zamiast czystych 400. Co ważniejsze, oznacza to, że łącze 400G zawsze działa z nie-zerowym, przed-liczbą błędów FEC, która jest korygowana do efektywnego zera opublikuj-FEC.

Pre-FEC BER około 2,4×10⁻⁴ uważa się za akceptowalny dla DR4. Dla łącza 100G byłoby to katastrofalne w skutkach. W przypadku 400G z Reed-Solomon FEC jest w porządku. Współczynnik utraty klatek po-FEC nadal osiąga docelowy poziom 10⁻¹².

Ale oto, co przyciąga ludzi: kiedy FEC nie nadąża,-kiedy-błędy FEC przekraczają możliwości algorytmu korekcji,-porażka nie jest przyjemna. Połączenie nie ulega powolnej degradacji. Spada z klifu. W jednej chwili na panelu monitorowania wszystko wygląda dobrze, w następnej chwili widzisz niemożliwy do naprawienia błąd ramki i utratę pakietów.

Brudne złącza, które toleruje łącze 100G? Zabiją łącze 400G. Światłowód marginalny z lekko podwyższonym tłumieniem? Ta sama historia. Korekta błędów maskuje problemy, aż nagle znikają.

 

Koszmary termiczne

 

32-portowy przełącznik 400G w pełni wypełniony modułami FR4 generuje 320-384W ciepła bezpośrednio z transceiverów. To zanim policzę przełącznik ASIC, zasilacze, wentylatory. Całkowita moc systemu może sięgać 1500–2000 W w obudowie 1RU.

Obliczenia gęstości szafy serwerowej, które sprawdziły się w przypadku wdrożeń 100G, wymagają całkowitej rewizji.

Same moduły mają zakres temperatur roboczych-zazwyczaj od 0 stopni do 70 stopni w przypadku klasy komercyjnej. Brzmi rozsądnie, dopóki nie uświadomisz sobie, że „temperatura modułu” jest mierzona w obudowie, a obudowa znajduje się w dowolnym przepływie powietrza, jaki zapewnia przełącznik. W całkowicie wypełnionej obudowie, w której porty powyżej i poniżej są zajęte przez podobnie gorące moduły, przepływ powietrza nie jest zbyt duży.

Widziałem wdrożenia, w których moduły pośrodku płyty czołowej były o 8–10 stopni cieplejsze niż moduły na krawędziach. To samo środowisko otoczenia, to samo obciążenie ruchem, radykalnie różne warunki termiczne w oparciu wyłącznie o położenie fizyczne.

Pomaga w tym konstrukcja żebrowanego radiatora OSFP. Żebra zwiększają powierzchnię chłodzenia konwekcyjnego, a OSFP MSA określa wymagania dotyczące przepływu powietrza, które muszą spełnić projektanci przełączników. QSFP-DD w większym stopniu opiera się na konstrukcji termicznej dostawcy przełącznika, która różni się znacznie jakością.

Właśnie z tego powodu niektóre wdrożenia klastrów AI/ML przeszły na chłodzenie cieczą. Bezpośrednie-pętle-chłodzące chipy lub konfiguracje z pełnym zanurzeniem całkowicie eliminują ograniczenia przepływu powietrza. Jest to jednak decyzja o fundamentalnej infrastrukturze, a nie coś, co można rozwiązać, wybierając inną optykę.

 

 

Pytanie dotyczące-nadawczo-odbiornika innej firmy

 

Transceivery OEM firm Cisco lub Juniper kosztują od trzech do pięciu razy więcej niż równoważne moduły-innych firm. Czasem więcej. Różnica w cenie jest na tyle znacząca, że ​​pojawia się w dyskusjach dotyczących zakupów nawet w organizacjach, które zazwyczaj standaryzują w zakresie pojedynczych dostawców.

Firmy zewnętrzne-działają dobrze przez większość czasu. Specyfikacje MSA istnieją właśnie po to, aby umożliwić interoperacyjność- wielu dostawców. Zgodny moduł QSFP-DD to zgodny moduł QSFP-DD niezależnie od tego, czyje logo widnieje na etykiecie.

Przez większość czasu.

Przypadki Edge sprawią, że zakwestionujesz tę pewność. Przełącz aktualizacje oprogramowania sprzętowego, które nagle oznaczają-działającą-optykę innej firmy jako nieobsługiwaną. Dane DOM/DDM, które są nieprawidłowo wypełniane, ponieważ mapowanie EEPROM nie do końca odpowiada oczekiwaniom przełącznika. Sporadyczne klapy łączy, które występują tylko w przypadku określonych kombinacji dostawców w ramach określonych wzorców ruchu.

Sytuacja wsparcia pogłębia niepewność techniczną. Jeśli masz problem z łączem, zadzwoń do Cisco TAC i zapytaj o optykę. Jeśli korzystasz z modułów-firm zewnętrznych, rozmowa często się na tym kończy. „Wymień na obsługiwane transiwery i zadzwoń, jeśli problem będzie się powtarzał” to frustrująca, ale całkowicie przewidywalna odpowiedź.

Moja rada, niezależnie od tego, co jest tego warte: korzystaj z pomocy-firmy zewnętrznej w laboratorium i zachowaj szczególną ostrożność podczas produkcji. Oszczędności na poziomie 70–80% wydają się mniej przekonujące, gdy rozwiązujesz problemy o 2 w nocy i nie możesz wykluczyć optyki jako zmiennej.

 

Co właściwie ma znaczenie przy wyborze

 

Po wszystkich szczegółach technicznych wybór modułu zwykle sprowadza się do kilku praktycznych pytań:

Jaki dystans tak naprawdę musisz pokonać? Bądź konkretny. Zmierz przebiegi włókien. Dodaj margines na łaty i złącza. Następnie wybierz najtańszy typ modułu, który spełnia tę odległość i ma wolne miejsce.

Jaka roślina włóknista istnieje? Powszechnym wzorcem jest tryb wielomodowy w budynku-pojedynczy tryb między budynkami. Nie walcz z istniejącą infrastrukturą, chyba że masz istotne powody.

Jaka jest Twoja platforma przełączająca? Typ portu prawdopodobnie został już wybrany. QSFP-DD w przypadku większości wdrożeń w przedsiębiorstwach, OSFP w przypadku niektórych aplikacji hiperskalerowych i telekomunikacyjnych.

Jak bardzo ufasz swojemu okablowaniu? 400G jest mniej wybaczające niż 100G. Jeśli Twoje okablowanie strukturalne budzi wątpliwości-stare światłowód, podejrzane końcówki, poprawki podłączane dziesiątki razy-spodziewaj się problemów. Wyczyść wszystko. Przetestuj wszystko. Miernik mocy optycznej i zakres inspekcji nie są już opcjonalne.

 

 

Czy potrzebujesz elastyczności podczas przełamywania? Jeśli tak, należy od początku uwzględnić to przy wyborze modułu i projekcie okablowania. Modernizacja funkcji breakout jest kosztowna i destrukcyjna.

Kompilacje AI/ML już zmierzają w stronę 800G. Niektóre organizacje mają wątpliwości, czy 400G ma sens jako cel wdrożenia, czy też powinny poczekać. Nie ma uniwersalnej odpowiedzi. Jeśli wzrost ruchu uzasadnia inwestycję już teraz, a okres zwrotu będzie korzystny finansowo, wdroż sieć 400G. Jeśli uda Ci się rozciągnąć infrastrukturę 100G o kolejny cykl odświeżania, być może ekosystem 800G będzie gotowy, gdy będzie potrzebny.

Nudna rada jest zwykle słuszna: dopasuj technologię do rzeczywistych wymagań, kupuj od dostawców, którym ufasz na tyle, że wesprą Cię, gdy coś się zepsuje, i pamiętaj, że najtańsza opcja często nie jest tania, biorąc pod uwagę czas rozwiązywania problemów.

Nikt nigdy nie został zwolniony za określenie, które urządzenia nadawczo-odbiorcze po prostu działają.