Przepustowość transcivera zaspokaja potrzeby w zakresie pojemności

 

 

Przepustowość transcivera określa, ile danych urządzenie sieciowe może jednocześnie przesyłać i odbierać, mierzoną w gigabitach na sekundę (Gb/s). Nowoczesne centra danych wykorzystują transceivery o przepustowości od 100 Gb/s do 1,6 terabita na sekundę (Tb/s) do obsługi przetwarzania w chmurze, obciążeń związanych ze sztuczną inteligencją i rosnącego ruchu sieciowego.

 

 

Architektura kryjąca się za przepustowością transcivera

 

Przepustowość nadajnika działa w oparciu o architekturę-wielopasmową, w której każdy kanał przesyła dane z określoną szybkością. Transceiver 400 Gb/s wykorzystuje osiem linii działających z szybkością 50 Gb/s każda przy zastosowaniu sygnalizacji poziomu 4-modulacji amplitudy impulsu (PAM4), podczas gdy nowsze modele 800G podwajają tę przepustowość. Fizyczna implementacja zależy od schematu modulacji.-PAM4 umożliwia dwukrotnie większą szybkość transmisji danych w porównaniu z modulacją nie-z powrotem do zera (NRZ) w tej samej infrastrukturze fizycznej.

Urządzenia z programowalną macierzą bramek (FPGA) znacznie zwiększyły łączną przepustowość transcywera, osiągając terabity na sekundę. Postęp ten bezpośrednio wpływa na projekt sieci, ponieważ struktury przełączników muszą nasycać dostępną przepustowość transiwera, aby zmaksymalizować wykorzystanie infrastruktury. Zależność między torami elektrycznymi a długościami fal optycznych powoduje złożoność: urządzenie korzystające z PAM4 zlicza każdą ścieżkę 50 Gb/s jako dwa kanały do ​​​​obliczeń przepustowości, co wpływa na planowanie całkowitej przepustowości.

 

Jak współczynniki kształtu skalują przepustowość

 

Różne obudowy fizycznie ograniczają przepustowość transcivera poprzez konstrukcję złącza i zarządzanie temperaturą. Moduły QSFP-DD (Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density) obsługują prędkość do 400 Gb/s w ośmiu kanałach 50 Gb/s, podczas gdy większy format OSFP obsługuje prędkość 800 Gb/s. Transceivery OSFP wykorzystują osiem kanałów o przepustowości 100 Gb/s każdy, co daje łączną przepustowość 800 Gb/s, przy czym rozwijane są kanały 200 Gb/s, których celem jest osiągnięcie przepustowości 1,6 Tb/s.

Wariant OSFP-XD odpowiada na konkretną lukę rynkową. Podwajając tory elektryczne z ośmiu do szesnastu, OSFP-XD oferuje gęstość 1,6 Tb/s przy 16 ścieżkach o przepustowości 100 Gb/s. Ma to znaczenie, ponieważ istniejące przełączniki krzemowe wykorzystują ścieżki elektryczne 100G, a wielu operatorów chce wykorzystać tę zainstalowaną bazę, zamiast czekać na technologię linii 200G nowej-generacji.

Kompatybilność wsteczna dodaje kolejną warstwę. Moduł 100G QSFP28 można podłączyć do portu QSFP-DD bez adapterów mechanicznych, chociaż port musi być skonfigurowany do pracy w trybie 100G, a nie 400G. Ta elastyczność umożliwia stopniową modernizację sieci bez konieczności wymiany wózków widłowych.

 

Wymagania dotyczące przepustowości Wspieranie ewolucji centrów danych

 

W 2024 r. wprowadzono na rynek ponad 70 nowych modeli transceiverów optycznych, obsługujących standardy Ethernet 400G, 600G i 800G. Szybkość innowacji odzwierciedla podstawowe wzorce ruchu-Serwery klastra AI wymagają obecnie szybkości sieci 400 Gb/s na serwer. Systemy serwerów GPU NVIDIA DGX H100 są wyposażone w cztery porty 400G, zwiększając prędkość sieci szkieletowej typu liść2024do 800 Gb/s.

Operatorzy centrów danych stoją przed dylematem: przepustowość, zużycie energii i koszt w przeliczeniu na gigabit. Transceivery nowej-generacji charakteryzują się poborem mocy mniejszym niż 10 watów i obsługą szybkości transmisji danych przekraczającej 100 Gb/s na linię. Ten wzrost wydajności staje się krytyczny w przypadku dużej skali.-Obiekt hiperskalowy wdrażający tysiące portów może zmniejszyć wymagania dotyczące infrastruktury elektrycznej o 30–40% dzięki wydajnej optyce.

Przesunięcie w kierunku wyższej przepustowości transceivera nie jest jednolite. Oczekuje się, że do 2032 r. segment 10 Gb/s do 40 Gb/s osiągnie wartość ponad 15 miliardów dolarów, co wskazuje, że starsze systemy i wrażliwe na koszty wdrożenia będą współistnieć z najnowocześniejszą-infrastrukturą. Organizacje muszą zrównoważyć harmonogram migracji z wymaganiami aplikacji i ograniczeniami budżetowymi.

 

Multipleksowanie z podziałem długości fali zwiększa efektywną szerokość pasma

 

Technologia gęstego multipleksowania z podziałem długości fali (DWDM) zwielokrotnia szerokość pasma transiwera, przesyłając wiele strumieni danych jednocześnie na różnych długościach fal optycznych. Urządzenia nadawczo-odbiorcze DWDM to skalowalne rozwiązania, które maksymalizują użyteczną przepustowość światłowodu, odgrywając kluczową rolę w rozwiązywaniu problemów związanych z rozwojem infrastruktury sieciowej wynikającym z- stale rosnącego zapotrzebowania na dane.

Pojedyncze pasmo światłowodu może przenosić dziesiątki długości fal, z których każda działa z szybkością 100 G lub 400 G. Takie podejście pozwala zachować istniejącą infrastrukturę światłowodową, jednocześnie zwiększając przepustowość-krytyczną w przypadku sieci metropolitalnych i wdrożeń na kampusach, gdzie dociągnięcie nowego światłowodu jest kosztowne lub niepraktyczne. Kompromis- wiąże się z wyższymi kosztami transceiverów i większą złożonością systemu zarządzania długościami fal.

Sieć IP przez DWDM wykorzystująca transceivery 400G ZR/ZR+ i pasywne filtry multipleksera/demultipleksera może znacznie uprościć sieci metra typu punkt-do- na dystansach do 80 kilometrów. Architektura ta eliminuje tradycyjny optyczny sprzęt transportowy, redukując zarówno nakłady inwestycyjne, jak i złożoność operacyjną.

 

Techniki modulacji zwiększające wydajność przepustowości

 

PAM4 (modulacja amplitudy impulsu) i inne zaawansowane techniki modulacji sprawiają, że transmisja danych jest tak wydajna, jak to tylko możliwe. W przeciwieństwie do sygnalizacji NRZ, która wykorzystuje dwa poziomy napięcia (reprezentujące 0 i 1), PAM4 wykorzystuje cztery poziomy do kodowania dwóch bitów na symbol. Podwaja to szybkość transmisji danych w tej samej fizycznej przepustowości-kanał elektryczny 25 GHz może obsługiwać 50 Gb/s w przypadku PAM4 w porównaniu z 25 Gb/s w przypadku NRZ.

Kara pojawia się w jakości sygnału. Do prawidłowego dekodowania PAM4 wymaga lepszego stosunku sygnału-do-szumu i bardziej wyrafinowanego przetwarzania sygnału cyfrowego. Zaawansowane algorytmy DSP (Digital Signal Processing) radzą sobie ze złożonością wyższych formatów modulacji, zwiększając koszty i zużycie energii w projektach transceiverów.

Spójne wykrywanie stanowi kolejną optymalizację przepustowości. Spójne transceivery optyczne obsługują większe prędkości transmisji danych i większy zasięg, zapewniając lepszą wydajność widmową i mniejsze zużycie energii w porównaniu do konwencjonalnych transceiverów optycznych. Urządzenia te dominują w zastosowaniach-długodystansowych, gdzie maksymalizacja wydajności na włókno jest ekonomicznie istotna.

 

Planowanie przepustowości dla rosnących wymagań sieci

 

Planowanie wydajności rozpoczyna się od pomiarów bazowych. Przepustowość sieci to miara wskazująca maksymalną przepustowość przewodowego lub bezprzewodowego łącza komunikacyjnego do przesyłania danych przez połączenie sieciowe w danym czasie. Administratorzy muszą rozróżnić przepustowość teoretyczną (co może obsłużyć sprzęt) i przepustowość rzeczywistą (co zapewnia sieć w rzeczywistych warunkach).

W praktyce przepustowość sieci będzie zawsze mniejsza niż przepustowość sieci ze względu na różne czynniki wpływające na przepustowość sieci. Narzut protokołu, retransmisje i przeciążenia zmniejszają efektywną pojemność. Transceiver 100G może zapewnić użyteczną przepustowość 92-95G w środowiskach produkcyjnych.

Na wymagania dotyczące przepustowości transcywera wpływa kilka czynników:

Profile aplikacjiokreślić podstawowe potrzeby. Strumieniowe przesyłanie wideo i przesyłanie plików-wymagają dużej przepustowości, ale mogą tolerować pewne opóźnienia. Obciążenia związane z wnioskowaniem AI w czasie rzeczywistym- wymagają zarówno dużej przepustowości, jak i niezmiennie małych opóźnień. Replikacja bazy danych wymaga umiarkowanej przepustowości, ale nie toleruje utraty pakietów.

Projekcje wzrostumusi uwzględniać wzrost ruchu. Szacuje się, że rynek transceiverów optycznych wzrośnie o 10,32 miliarda dolarów w latach 2024–2028, przy CAGR wynoszącym prawie 16,68%. Ta ekspansja rynkowa odzwierciedla podstawowe wzorce wzrostu ruchu, które muszą uwzględnić architekci sieci.

Wskaźniki nadsubskrypcjizrównoważyć koszt z wydajnością. 40-portowy przełącznik z łączami nadrzędnymi 400G może wykorzystywać współczynnik nadsubskrypcji 4:1 lub 8:1, zakładając, że nie wszystkie porty dostępowe będą potrzebowały jednocześnie pełnej przepustowości. Prawidłowy współczynnik zależy od wzorców ruchu i umów SLA aplikacji.

 

Rozważania dotyczące warstwy fizycznej dla maksymalnej przepustowości

 

Przepustowość transcivera nie istnieje w izolacji.-Medium fizyczne ogranicza osiągalne prędkości. Kabel kategorii 6A może mieć przepustowość roboczą 500 MHz, podczas gdy sieć może mieć przepustowość 10 Gb/s. Zależność pomiędzy przepustowością kabla (mierzoną w MHz) a szybkością transmisji danych (mierzoną w Gb/s) zależy od schematu kodowania.

Kable światłowodowe eliminują ograniczenia częstotliwości. W przypadku światłowodu jednomodowego szerokość pasma modalnego jest zasadniczo nieograniczona i nie ma powiązanej z nią efektywnej wartości szerokości pasma modalnego, ponieważ w światłowodzie przepływa tylko jeden mod światła. Jednak dyspersja chromatyczna-o różnych długościach fal docierających do odbiornika w nieco innym czasie-staje się czynnikiem ograniczającym w przypadku transmisji na duże-odległości i-z dużą przepustowością.

Światłowód wielomodowy wykorzystuje efektywną szerokość pasma modalnego (EMB) mierzoną w MHz-km. Światłowód o EMB wynoszącym 200 MHz-km może przesyłać dane o częstotliwości 200 MHz na odległość do jednego kilometra. To ograniczenie zależne od{{6}odległości sprawia, że ​​tryb wielomodowy nadaje się do połączeń-w-centrach danych (zwykle poniżej 500 metrów), podczas gdy tryb jednomodowy obsługuje większe odległości.

 

 

Fotonika krzemowa zapewniająca przepustowość nowej-generacji

 

Transceivery wykorzystujące fotonikę krzemową-integrują źródła laserowe, modulatory i detektory na pojedynczej matrycy krzemowej, umożliwiając przesyłanie danych z szybkością 1,6 Tb/s w warunkach laboratoryjnych. Technologia ta pozwala obniżyć koszty urządzeń nadawczo-odbiorczych, jednocześnie zwiększając gęstość pasma-kluczowe wymagania dotyczące zrównoważonego skalowania.

Tradycyjne transceivery wykorzystują lasery z fosforku indu produkowane oddzielnie od elektroniki krzemowej, co wymaga precyzyjnego montażu i zestrojenia. Fotonika krzemowa-wspólnie lokalizuje komponenty optyczne i elektroniczne, redukując straty pasożytnicze i umożliwiając wyższy poziom integracji. Fotonika krzemowa i technologie DSP pomagają sprostać wymaganiom hiperskalowych centrów danych.

Konsekwencje gospodarcze są znaczne. W miarę wzrostu wielkości produkcji i poprawy wydajności produkcyjnej, krzemowe transceivery fotoniczne powinny podążać za krzywymi kosztów podobnymi do elektroniki półprzewodnikowej, a nie wyspecjalizowanych komponentów optycznych. Może to przyspieszyć przyjęcie poziomów przepustowości 800G i 1,6T.

 

Konfiguracje podziału maksymalizujące wykorzystanie portu

 

Optykę 400G można podzielić na wiele-podinterfejsów z funkcją rozdzielania, zapewniając całkowitą przepustowość na poziomie 400G, podczas gdy porty rozdzielające o niższych prędkościach są w pełni niezależne. Pojedynczy port 400G może zostać podzielony na cztery porty 100G, dwa porty 200G lub osiem portów 50G, w zależności od możliwości skrzyni biegów.

Cyfrowy procesor sygnałowy (DSP) skrzyni biegów zarządza konwersją, przekształcając pary torów elektrycznych 50 Gb/s w pojedyncze tory elektryczne 100 Gb/s. Ta konwersja na poziomie elektrycznym różni się od multipleksowania optycznego i zachodzi w transiwerze lub przełączniku ASIC.

Tryb podziału uwzględnia ekonomię gęstości portów. Zamiast kupować osobne transceivery 100G dla każdego połączenia, operatorzy używają mniejszej liczby portów 400G w trybie breakout, co zmniejsza zarówno koszty transiwerów, jak i wymagania dotyczące portów przełączników. Kompromis polega-na kompatybilności-nie wszystkie transceivery 400G obsługują wszystkie konfiguracje typu breakout, a wymagania dotyczące okablowania są różne.

 

Dynamika rynku kształtująca dostępność pasma

 

Przewiduje się, że do końca 2024 r. na całym świecie będzie używanych ponad 17 miliardów urządzeń IoT, a każdy moduł IoT będzie zazwyczaj zawierał co najmniej jeden bezprzewodowy moduł nadawczo-odbiorczy-o małej mocy. Chociaż transceivery IoT działają z mniejszą indywidualną przepustowością niż optyka w centrum danych, łączne zapotrzebowanie na pojemność jest ogromne.

Ograniczenia łańcucha dostaw okresowo ograniczają dostępność przepustowości transcivera. Niedobory w 100 G EML (lasery z modulacją elektro-absorpcji) i 7-nanometrowe procesory DSP ograniczyły moc wyjściową modułu Q4 2024, wstrzymując złożone już zamówienia na 800 G. Te wąskie gardła zmuszają architektów sieci do opóźniania wdrożeń lub akceptowania alternatywnych specyfikacji.

Rynek optycznych urządzeń nadawczo-odbiorczych wyceniono w 2023 r. na ponad 10 miliardów dolarów i szacuje się, że w latach 2024–2032 odnotuje CAGR na poziomie ponad 15%. Ta trajektoria wzrostu wskazuje na ciągłe inwestycje w przepustowość transcywerów, napędzane przetwarzaniem w chmurze, infrastrukturą 5G i obciążeniami AI.

 

Przepustowość transcivera w różnych segmentach sieci

 

Tkaniny centrów danychreprezentują wdrożenia o największej gęstości przepustowości. Operatorzy hiperskalowi wdrażają transceivery optyczne 800G do obsługi aplikacji, a prototypy o pojemności 1,6 terabajta pojawią się w 2024 r. W środowiskach tych priorytetem jest gęstość przepustowości, efektywność energetyczna i koszt w przeliczeniu na gigabit.

Sieci telekomunikacyjnezrównoważyć przepustowość z wymaganiami dotyczącymi zasięgu. Wprowadzenie transceiverów optycznych 800G dla dłuższych fal na większe odległości bez regeneracji zwiększa przepustowość sieci metropolitalnej i regionalnej. Transceivery koherentne dominują w tym segmencie ze względu na doskonałe budżety mocy optycznej.

Sieci korporacyjneskoncentruj się na aktualizacjach przyrostowych. Sektory przedsiębiorstw i telekomunikacji przyspieszają wdrażanie sieci 400G, nadążając za postępem wprowadzanym głównie przez dostawców hiperskali i dużych dostawców rozwiązań chmurowych. Organizacje te często utrzymują infrastrukturę-generacji mieszanej, wymagającą przepustowości transcywera integrującej się z istniejącym sprzętem 100G i 40G.

Sieci magazynoweużywać specjalistycznych protokołów. Podczas gdy w połączeniach komputerowych dominują Ethernet i InfiniBand, Fibre Channel pozostaje zakorzeniony w sieciach pamięci masowej. Te transceivery optymalizują się pod kątem różnych cech:-niskich opóźnień i bezstratnej transmisji w surowej przepustowości.

 

Protokół-Specjalna optymalizacja przepustowości

 

Ruch w sieci InfiniBand rośnie w ramach solidnego CAGR na poziomie 17,45%, a transceivery NVIDIA LinkX obsługują prędkości od FDR do NDR, zapewniając przepustowość do 200 Gb/s na linię i łączną przepustowość 800 Gb/s. Odciążenie procesora InfiniBand i opóźnienie poniżej 100 nanosekund sprawiają, że jest on preferowany w przypadku dużych klastrów GPU pomimo zalet kosztowych Ethernetu.

Konsorcjum Ultra Ethernet dostosowuje funkcje kontroli przepływu i zarządzania przeciążeniami do obciążeń AI, zmniejszając historyczną różnicę w opóźnieniach między sieciami Ethernet i InfiniBand. Ta ewolucja standardów może zmienić krajobraz przepustowości, ponieważ transceivery Ethernet zawierają funkcje charakteryzujące się niskim-opóźnieniem, które wcześniej były dostępne wyłącznie w technologii InfiniBand.

Transceivery CWDM (zgrubne multipleksowanie z podziałem długości fali) i DWDM optymalizują szerokość pasma w różny sposób. CWDM wykorzystuje szerszy odstęp długości fal (20 nm), obsługując mniej kanałów, ale niższe koszty i prostszy sprzęt. DWDM wykorzystuje małe odstępy (0,8 nm lub mniej), umożliwiając 80+ kanałów w pojedynczym włóknie, ale wymagając laserów-kontrolowanych temperaturą i bardziej wyrafinowanej optyki.

 

Praktyczne strategie wdrażania przepustowości

 

Zacznij od analizy ruchu. Narzędzia monitorujące powinny rejestrować szczytowe wykorzystanie, mieszankę aplikacji i trendy wzrostu na przestrzeni wielu miesięcy. Łącze stale przekraczające 70% wykorzystania wymaga zwiększenia przepustowości.-Oczekiwanie na nasycenie powoduje pogorszenie wydajności i awarie.

Weź pod uwagę czas wdrożenia. Ceny transceiverów spadają wraz z dojrzewaniem nowych generacji. Wczesne przyjęcie 800G zapewnia maksymalny zapas w przyszłości, ale po wyższej cenie. Oczekiwanie 12–18 miesięcy zazwyczaj zmniejsza koszty o 30–40 procent w miarę wzrostu skali produkcji i wzrostu konkurencji.

Oszacuj całkowity koszt posiadania. Transceivery o większej przepustowości często zapewniają lepszy koszt w przeliczeniu na gigabit pomimo wyższych indywidualnych cen. Transceiver 400G w cenie 3000 USD zapewnia koszt 7,50 USD/Gb/s, natomiast cztery nadajniki-odbiorniki 100G w cenie 800 USD każdy zapewniają 8 USD/Gb/s-, a rozwiązanie 400G wymaga mniejszej liczby portów przełączników, mniej okablowania i zmniejszonej mocy.

Dokładnie przetestuj kompatybilność. Jeśli potrzebujesz optyki 10G o krótkim-zasięgu i wielu trybach-z portami LC, prawdopodobnie szukasz modułu SFP-10G-SR, ponieważ różni dostawcy stosują specyficzne kodowanie. Transceivery innych firm mogą działać, ale wymagają sprawdzenia pod kątem wersji oprogramowania sprzętowego przełącznika i określonych funkcji, takich jak zaawansowana telemetria.

Starannie planuj infrastrukturę światłowodową. Operatorzy centrów danych mogą uniknąć ogromnych kosztów i komplikacji w ciągu kilku lat, jeśli zainstalują ulepszoną fabrykę wielomodowych kabli światłowodowych OM4 i planują modernizację do 40 lub 100 Gb przy użyciu transceiverów optycznych BiDi. Transceivery BiDi wykorzystują multipleksację z podziałem długości fali w światłowodzie dupleksowym, co pozwala uniknąć kosztownych modernizacji światłowodów równoległych.

 

Rozwiązywanie problemów z ograniczeniami przepustowości

 

Gdy przepustowość transcivera nie zapewnia oczekiwanej wydajności, może być za to odpowiedzialnych kilka czynników. Sprawdź skonfigurowaną prędkość i ustawienia dupleksu.-Automatyczna-negocjacja czasami wybiera nieprawidłowe parametry, szczególnie w przypadku-optyki innej firmy.

Sprawdź poziomy mocy optycznej. Transceivery określają czułość odbioru (minimalną moc) i maksymalną moc wejściową. Zakres odbieranej mocy optycznej pokazuje zasięg, jaki transceiver może obsłużyć, utrzymując bitową stopę błędów na niskim poziomie i w granicach określonych parametrów. Sygnały spoza tego zakresu powodują błędy, które zmniejszają efektywną szerokość pasma.

Sprawdź liczniki błędów. Błędy CRC, błędy symboli i odrzuty wskazują na problemy z warstwą fizyczną, które zmniejszają przepustowość. Nawet małe poziomy błędów (0,01 procent) mogą powodować ogromne obciążenie retransmisją w przepływach TCP, zmniejszając efektywną przepustowość o 50 procent lub więcej.

Temperatura ma znaczenie. Transceivery mają określone zakresy robocze, zazwyczaj 0-70 stopni. Nieodpowiednie chłodzenie szafy powoduje dławienie termiczne, w wyniku którego urządzenia zmniejszają moc nadawczą, aby zapobiec uszkodzeniom, zmniejszając marginesy łącza i dostępną przepustowość.

 

Wydajność przepustowości dzięki kompresji i optymalizacji

 

Podczas gdy przepustowość transcivera definiuje przepustowość fizyczną, techniki-warstwa aplikacji mogą zwielokrotnić efektywną pojemność. Urządzenia do optymalizacji sieci WAN wykorzystują deduplikację i kompresję danych, aby zmniejszyć przesyłaną liczbę bajtów o 50–90 procent w przypadku określonych wzorców ruchu.

Skalowanie okna TCP i selektywne potwierdzanie poprawiają wykorzystanie przepustowości-łączy długodystansowych. Domyślne parametry protokołu TCP marnują przepustowość na ścieżkach-o dużym opóźnieniu, ponieważ nadawca musi czekać na potwierdzenia przed przesłaniem dodatkowych danych. Dostrojenie tych parametrów pozwala odzyskać 40–60 procent przepustowości połączeń międzykontynentalnych.

Zasady jakości usług (QoS) nadają priorytet ruchowi krytycznemu. Przypisanie gwarancji przepustowości aplikacjom-wrażliwym na opóźnienia zapewnia interaktywną wydajność nawet wtedy, gdy transfery zbiorcze zużywają pozostałą pojemność. Nie zwiększa to przepustowości transiwera, ale poprawia użyteczną pracę na gigabit.

 

Związek między przepustowością a opóźnieniem

 

Przepustowość i opóźnienie transcivera są niezależne, ale powiązane. Wyższa przepustowość zmniejsza opóźnienie serializacji-czas umieszczania bitów w przewodzie. Pakiet o długości 1500 bajtów wymaga 120 mikrosekund do przesłania z szybkością 100 Mb/s, ale tylko 12 mikrosekund przy 1 Gb/s.

Opóźnienie propagacji (prędkość światła w światłowodzie) pozostaje stałe niezależnie od szerokości pasma. Światło przemieszcza się w światłowodzie w przybliżeniu 5 mikrosekund na kilometr. Łącze o długości 100 km ma opóźnienie propagacji wynoszące 500 mikrosekund, niezależnie od tego, czy używane są transceivery 100G, czy 400G.

Aplikacje AI koncentrują się na opóźnieniach, spójności opóźnień i czasie realizacji zadań, dlatego oczekuje się, że większość wdrożeń 800G będzie miała-krótki zasięg. Mały zasięg nie wynika z opóźnienia propagacji-, ale dlatego, że obciążenia AI wymagają tak ogromnej przepustowości, że ekonomicznie uzasadnione jest jedynie bezpośrednie połączenie między szafami.

 

Energooszczędność w transceiverach-o dużej przepustowości

 

Zużycie energii skaluje się wraz z przepustowością, ale nie proporcjonalnie.. 1.6Pasywne, bezpośrednio podłączane kable T OSFP wykorzystują technologie optyczne o przepustowości 200 G na linię, osiągając prędkość transmisji do 1,6 Tb/s przy wyjątkowo-niskim zużyciu energii. Kable pasywne nie wykorzystują aktywnej elektroniki, zużywają zero watów, zapewniając jednocześnie pełną przepustowość na krótkich dystansach.

Aktywne kable optyczne (AOC) zużywają 2-4 waty w przypadku transceiverów 100G i 8-12 watów w przypadku wersji 400G. Transceiver 800G QSFP-DD firmy Cisco do hiperskalowych centrów danych zapewnia dwukrotnie większą wydajność na port przy niższym zużyciu energii wynoszącym 9 W. Ten wzrost wydajności-podwajający przepustowość przy jednoczesnym zwiększeniu mocy zaledwie o 50 procent sprawia, że ​​sieć 800G jest atrakcyjna dla obiektów o ograniczonym poborze mocy.

Liniowa wymienna optyka (LPO) jeszcze bardziej zmniejsza moc, przenosząc przetwarzanie sygnału cyfrowego do przełącznika hosta ASIC. Transceiver optyczny z napędem liniowym usuwa funkcję cyfrowego przetwarzania sygnału do przełącznika ASIC, obiecując zmniejszenie rozpraszania mocy i kosztów. Transceivery LPO zużywają o 40–50 procent mniej energii niż tradycyjne urządzenia wtykowe przy tej samej przepustowości.

 

Standardy branżowe umożliwiające interoperacyjność

 

Umowy dotyczące wielu-źródeł (MSA) zapewniają, że specyfikacje przepustowości transceiverów działają u różnych dostawców. Grupa robocza QSFP-DD MSA została utworzona w marcu 2016 r., aby zaspokoić zapotrzebowanie rynku na moduły nowej-generacji,-o wysokiej-gęstości,-szybkości i szybkości podłączania,-kompatybilności wstecznej. Te konsorcja branżowe definiują wymiary mechaniczne, interfejsy elektryczne i wymagania termiczne.

Standardy IEEE regulują szybkości i sygnalizację Ethernet. Standard 400G Ethernet (IEEE 802.3bs) określa wiele wariantów warstwy fizycznej: 400GBASE-SR8 dla światłowodu wielomodowego, 400GBASE-DR4 dla światłowodu jednomodowego do 500 m i 400GBASE-FR4 dla zasięgu 2 km. Każdy wariant wykorzystuje inną implementację przepustowości transcivera zoptymalizowaną pod kątem konkretnych zastosowań.

Wdrożenie wysokiej-architektury sieci 5G zintegrowanej z optycznymi nadajnikami-odbiornikami jest konieczne do opracowania-sieci intensywnie korzystających z dużej przepustowości. 5. Łącza typu fronthaul i backhaul G korzystają ze standardowych interfejsów przepustowości transciverów (warianty 25G i 100G), aby zapewnić prawidłowe wzajemne połączenia sprzętu różnych dostawców.

 

Często zadawane pytania

 

Jak obliczyć wymaganą przepustowość transcivera dla projektu przełącznika?

Przepustowość równa się szybkości transmisji danych na kanał pomnożonej przez liczbę kanałów, przy czym łącza PAM4 są liczone jako dwa kanały na linię fizyczną. Zsumuj wszystkie aktywne szybkości transmisji danych transiwera, stosując mnożnik 2x dla kanałów PAM4, aby określić skumulowaną szerokość pasma. Pozostań poniżej maksimum urządzenia, aby uniknąć błędów.

Czy mogę mieszać transceivery o różnej przepustowości w tej samej sieci?

Tak, ale planuj ostrożnie. Łącza o wyższej-przepustowości mogą łączyć się z urządzeniami-o niższej przepustowości, jeśli przełącznik obsługuje tryb przerwania lub akceptuje niedopasowanie prędkości. Skonfiguruj QoS, aby zapobiec zatorom w wąskich gardłach, gdzie spotykają się szybkie i wolne łącza. Zapewnij spójny protokół i zgodność długości fali.

Jakiego wzrostu przepustowości mogę się spodziewać po modernizacji transceiverów 100G do 400G?

Fizyczna przepustowość zwiększa się czterokrotnie, ale efektywny przyrost pojemności zależy od nadmiernej subskrypcji i kombinacji aplikacji. Jeśli obecne łącza 100G są wykorzystywane średnio w 60%, należy spodziewać się, że te same wzorce ruchu pochłoną 15% przepustowości 400G. Zanim zadeklarujesz nadwyżkę mocy produkcyjnych, uwzględnij wzrost.

Czy dłuższe przebiegi światłowodów zmniejszają dostępną przepustowość transceivera?

Nie,-przepustowość pozostaje stała, ale ograniczenia zasięgu mogą wymusić użycie nadajników-odbiorników o niższej-przepustowości. Transceiver 400G-DR4 działa na odległość do 500 m, podczas gdy 400G-FR4 rozciąga się na odległość do 2 km przy użyciu innej optyki. Tłumienie, dyspersja i budżety mocy ograniczają odległość, a nie samą szerokość pasma. Wybierz transceivery przystosowane do wymaganego zasięgu.