Kytkettävät lähetin-vastaanottimet sopivat nykyaikaisiin verkkoihin

 

Arkkitehtoninen muutos kohti hajautettua verkkoinfrastruktuuria on nostanut kytkettävät lähetin-vastaanottimet peruskomponenteista strategisiin käyttöönottoresursseihin, jotka hallitsevat nykyaikaisten datakeskusten ja tietoliikenneverkkojen toimintataloutta. Nämä vaihdettavat nopeasti-optinen moduulis-standardoitu monilähdesopimuksilla, jotka kattavat SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD ja OSFP muototekijät-muuntavat sähköiset signaalit optisiksi pulsseiksi kuituvälien yli ja mahdollistavat samalla, kuinka insinöörit hallitsevat perusmuutoksia reaaliaikaisesti-DigitallyDiagnostic. Eteneminen 1G SFP-moduuleista nykyisten 800G koherenttien liitettävien kautta ei edusta vain kaistanleveyden lisäystä, vaan filosofista uudelleenkohdistusta siinä, kuinka optinen verkkoinfrastruktuuri vastaa tekoälyn koulutusklustereiden ja hyperskaalauksen yhteenliittämisen odottamattomiin vaatimuksiin.

 

 

Mitä myyjän etenemissuunnitelmat eivät korosta

 

Vietä tarpeeksi aikaa todellisissa konehuoneissa ja huomaa jotain, jota tuotetiedot eivät koskaan mainitse: aukon teoreettisen porttitiheyden ja käytännön lämmönkestävyyden välillä.

 

Broadcom arvioi, että seuraavan -sukupolven DSP-tekniikka ja lineaarinen kytkettävä optiikka vähentävät 51,2 T:n kytkimen optisen tehonkulutuksen noin 1 kW:sta noin 600–750 W:iin. Se on merkityksellistä edistystä. Se on myös tunnustus, että nykyiset asennukset istuvat epämiellyttävän lähellä lämpökattoja, jotka rajoittavat konfiguroinnin joustavuutta.

 

Yhteentoimivuuskysymys Kukaan ei kysy oikein

 

Tässä on keskustelu, jonka olen käynyt ainakin tusina kertaa hankintatiimien kanssa, jotka arvioivat kolmannen osapuolen SFP-moduuleja:

"Ovatko nämä yhteensopivia Cisco-kytkimiemme kanssa?"

Oikea vastaus on monimutkainen. Moduulit ovat fyysisesti kunnossa. Ne todennäköisesti alustuvat ilman virheilmoituksia. EEPROM-koodaus vastaa sitä, mitä Ciscon laiteohjelmisto odottaa näkevänsä. Kolmannen osapuolen-valmistajat kääntävät-suunnittelevat tämän toimittajan-kohtaisen kättelyn huomattavalla tarkkuudella-se ei ole erityisen vaikeaa, koska MSA:n tekniset tiedot määrittelevät suurimman osan käyttöliittymävaatimuksista joka tapauksessa.

Mutta "yhteensopiva" ja "tuettu" eivät ole synonyymejä.

Ciscon takuukieli sallii kolmannen osapuolen -lähetin-vastaanottimet ilman takuun mitätöimistä-, ellei kolmannen osapuolen komponentti suoraan aiheuta laitevaurioita. HP ja Dell säilyttävät samanlaisen aseman. Juniperin sanamuodot tiukeutuvat: tukipalvelut eivät ole käytettävissä, ennen kuin vaihdat ei--Juniper-optiikan takaisin alkuperäisiin moduuleihin. Vastuualttius keskittyy eri tavalla sen mukaan, minkä toimittajan laitteet vioittuvat vianetsinnän aikana.

Toiminnallisesti tärkeää: lähetin-vastaanotin toimii tai ei. Viidentoista vuoden aikana, kun olen käsitellyt optisia liitäntöjä, olen nähnyt tarkalleen kolme vikaa, jotka johtuvat erityisesti kolmannen osapuolen moduuleista. Kahdessa oli kyse kyseenalaisista toimittajista, jotka ovat sittemmin poistuneet markkinoilta. Yksi osoittautui väärennökseksi, joka oli naamioitu nimi-tuotemerkkituotteeksi. Laillinen kolmannen osapuolen -optinen lähetin-vastaanotinekosysteemi-yrityksissä todellisten suunnittelutiimien ja testausinfrastruktuurin kanssa-tuottaa moduuleja, jotka ovat toiminnallisesti identtisiä OEM-vastineiden kanssa.

Kustannusero on edelleen huomattava. OEM-lähetin-vastaanottimilla on 5-10-kertainen palkkio verrattuna vastaaviin-eritelmien yhteensopiviin moduuleihin. Tuhannen{5}}portin käyttöönoton yhteydessä tämä delta vaikuttaa vakavasti budjettiin.

 

DDM: Diagnostiikkaominaisuus, jonka kaikki jättävät huomiotta

 

Digitaalinen diagnostiikkavalvonta saattaa olla verkkoinfrastruktuurin alihyödyllisin ominaisuus.

Jokainen nykyaikainen kytkettävä lähetin-vastaanotin, jossa on SFF-8472-yhteensopivuus, raportoi jatkuvasti viisi parametria: moduulin lämpötila, syöttöjännite, laserin esijännite, lähetysteho ja vastaanottoteho. Kynnysarvot on kalibroitu tehtaalla. Hälytykset laukeavat, kun arvot poikkeavat hyväksyttävien rajojen ulkopuolelle. Data virtaa I²C-väyläliitännän kautta mihin tahansa hallintajärjestelmään, joka on määritetty pollaamaan sitä.

Melkein kukaan ei konfiguroi hallintajärjestelmiään äänestämään sitä.

Vietin kolme kuukautta viime vuonna auttaen keskikokoista -sijaintipalveluntarjoajaa kroonisen pakettihäviön vianetsinnässä kokoamiskerroksessa. Heidän tarkkailunsa osoitti puhdasta suorittimen käyttöä, ei virheitä käyttöliittymälaskureissa, normaalia ulottuvaa-puuta. Ongelma esiintyi satunnaisesti eri poluilla ja vastusti jatkuvaa lisääntymistä.

 

Jos joku olisi ottanut DDM-kyselyn käyttöön ja asettanut järkevät kynnykset, valvontaalusta olisi ilmoittanut kyseiset lähetin-vastaanottimet viikkoja aikaisemmin. Vikatila oli hienovarainen, korjaus triviaali ja diagnostiikkatiedot olivat olemassa koko lukemattoman ajan.

AFL:n tutkimus viittaa siihen, että kontaminaatio aiheuttaa noin 85 % kuituverkkovioista. Tämä tilasto koskee ensisijaisesti liitinliitäntöjä, mutta se korostaa laajempaa asiaa: optiset järjestelmät epäonnistuvat vähitellen ennen kuin ne epäonnistuvat katastrofaalisesti. Lähetin-vastaanotinmoduulit itse tarjoavat näkyvyyttä tuohon huononemisprosessiin. Näkyvyys jätetään huomiotta.

 

Johdonmukainen vallankumous (ja sen rajoitukset)

 

Koherentti kytkettävä optiikka edustaa merkittävintä arkkitehtonista muutosta optisessa siirrossa sen jälkeen, kun DWDM:n käyttöönotto standardoitiin 1990-luvun lopulla.

Vuonna 2020 valmistuneessa OIF 400ZR -toteutussopimuksessa määriteltiin yhteentoimiva 400G-siirto piste{3}}pistelinkkien-väliin jopa 120 kilometriin ilman signaalin regenerointia. OpenZR+ laajensi näitä ulottuvuuksia entisestään parantamalla eteenpäin suuntautuvaa virheenkorjausta. OpenROADM MSA edisti 800G:n yhteentoimivuutta käyttämällä Probabilistic Constellation Shapingia. Nämä eivät ole asteittaisia{11}parannuksia, vaan perustoimintojen laajennuksia, jotka on saatu DSP-algoritmien kehittämisen ja piifotoniikan integroinnin kautta.

Microsoft vaihtoi Azure-runkoverkkonsa 100 Gt koherenteista liitettävistä 400 Gt koherenttioptiikkaan säilyttäen samalla olemassa olevan optisen infrastruktuurin. "Asenna vain uudet laitteet molempiin päihin ja muu infrastruktuuri pysyy samana", kuten heidän suunnittelutiiminsä kuvaili siirtymäpolkua. Taloudellisuus toimii, koska kytkettävä muotokerroin eliminoi erillisen transponderin kotelon käyttöönottomallista kokonaan.

Mutta johdonmukaiset kytkettävät laitteet eivät ole korvanneet sulautettuja koherentteja järjestelmiä kaikessa.

Cienan WaveLogic 6 Extreme-sulautettu alustamuunnelma-suorittaa edelleen kytkettävät toteutukset spektritehokkuuden suhteen mannertenvälisissä ja merenalaisissa sovelluksissa. Lämpöverhokäyrän rajoitukset, jotka tekevät kytkettävät laitteet käyttöön reitittimen porteissa, rajoittavat samanaikaisesti maksimilähetystehoa ja DSP-monimutkaisuutta QSFP-DD-mitoissa. Acacian kytkettävät moduulit lähestyvät Shannonin suorituskykyä metro- ja alueyhteyksissä; Jäljellä oleva suorituskykyvaje on tärkeä erittäin-pitkien-matkojen suunnittelussa.

Markkinat äänestivät päättäväisesti kytkettävien laitteiden puolesta, jos pistokkeet riittävät. Markkinat vahvistivat samalla, että "millä pistokkeet riittävät" on rajansa.

 

Muototekijän pirstoutuminen

Eteneminen noudattaa kaistanleveysvaatimuksia. 800G-yhteys ylittää sen, minkä QSFP-DD-lämpöverhot sopivat mukavasti, mikä edistää OSFP:n käyttöönottoa sen hieman suuremmasta jalanjäljestä huolimatta. Jokainen sukupolvi säilyttää taaksepäin yhteensopivuuden perheensä sisällä-SFP sopii SFP+-porttiin, QSFP28-lähetin-vastaanotin toimii QSFP-DD-häkeissä rajoitetulla kapasiteetilla.

Viiden{0}}vuotisen infrastruktuurin elinkaaren suunnitteleville verkkoarkkiteheille tällä on suuri merkitys. Tänään 400 Gt:n käyttöön otetuista liitettävistä lähetin-vastaanottimista saattaa tulla huomenna rajoittava tekijä 800 Gt:n siirtymiselle. Tai ehkä eivät, riippuen siitä, sopiiko rungon etulevy OSFP:lle. Vaihtotoimittaja suojaa panoksensa tarjoamalla erilaisia{6}}porttikokoonpanoja. Asiakkaat ottavat vastaan ​​suunnittelun monimutkaisuuden.

 

Missä Hot{0}}Swappable Optics Actually Excel

 

Vahvin argumentti kytkettäville lähetin-vastaanottimille ei ole suorituskyky, tiheys tai hinta. Se on toiminnallista ketteryyttä.

Verkkovaatimukset muuttuvat. Liikennemallit muuttuvat. Teknologian päivitysjaksot pakkaavat. Sovellukset, joita ei ollut infrastruktuurin suunnittelun aikana-generatiiviset AI-koulutusklusterit, jotka kuluttavat 30 kW telinettä kohti-, vaativat yhtäkkiä yhteysarkkitehtuureja, joita kukaan ei odottanut.

Kytkettävä optiikka mukautuu tähän epävarmuuteen modulaarisuuden ansiosta. Vaihda lähetin-vastaanottimet, säästä alustan investointi. Päivitä optinen ulottuvuus päivittämättä reititysalustaa. Siirtyminen monitilasta yksimuotoiseen kuituyhteyteen{3}}vaihtamalla moduuleja uudelleenkaapeloinnin sijaan. Tukea tuhoaluesiirtoja, joissa vanhat laitteet ovat rinnakkain seuraavan-sukupolven infrastruktuurin kanssa.

5G-liikenneverkkoja rakentavat teleoperaattorit määrittelevät kytkettävän koherentin optiikkaan juuri siksi, että taajuuksien allokaatio ja liikenteen jakautumismallit ovat edelleen epävarmoja. Tekoälyn koulutusinfrastruktuuria käyttävät hyperskaalaajat valitsevat liitettävyyden, koska GPU-klusterin topologia kehittyy nopeammin kuin sitä palveleva kaapelointiinfrastruktuuri.

Modulaarisuuden mukana tulee hinta. Esi-integroidut ratkaisut saavuttavat toisinaan paremman hinta-tehokkuuden rajoitetuissa sovelluksissa. Mutta sovelluksista, jotka ovat rajoitettuja usean-vuotisen käyttöönottohorisontin aikana, on tullut huomattavan harvinaisia.

 

 

Lämpötodellisuudet korkean{0}}tiheyden käyttöönotoissa

 

Teollisuus työnsi 800 G lähetin-vastaanotinmoduulit QSFP-DD-koteloihin kutistamalla DSP-piitä 3 nm:n prosessisolmuihin ja parantamalla lämpösähköisten jäähdyttimen tehokkuutta. Optiset lähetin-vastaanottimet itse saavuttavat tavoitesuorituskykyvaatimukset. Niiden sisällä olevat kytkimet kamppailevat yhä enemmän.

Nykyaikainen tekoälyklusteriverkko vaatii yli 30 kW:n telinetiheyden, joskus jopa 120 kW:n. Perinteinen ilmajäähdytys lähestyy kapasiteettirajoja näillä lämpökuormilla. Nestejäähdytys-joko suoraan-sirulle tai kokonaan upotus-on välttämätön kestävän korkean-tiheyden toiminnan kannalta.

Kytkettävä lähetin-vastaanotinliitäntä vaikeuttaa nestejäähdytyksen käyttöönottoa. Hot-vaihdettavat moduulit vaativat saavutettavia-etupaneelin portteja, jotka eivät ole yhteensopivia upotuskäyttöönoton kanssa. Suoran nestejäähdytyksen ratkaisujen tulee ohjata jäähdytysnestettä estämättä lähetin-vastaanottimen pääsyä. Mekaaniset rajoitteet luovat teknisiä haasteita, jotka integroitu optiikka välttää.

Yhteispa{0}}pakattu optiikka-, joka integroi optisen I/O:n suoraan kytkimien ASIC:eihin- edustaa yhtä mahdollista kehityskulkua. Se eliminoi kytkettävän muototekijän kokonaan ja saavuttaa lämpötehokkuuden tiukan integroinnin ansiosta samalla kun uhrataan modulaarisuus, joka tekee kytkettävistä lähetin-vastaanottimista toiminnallisesti arvokkaita.

Se, onko tämä{0}}vaihtokauppa kannattava, riippuu käyttöönoton kontekstista. Hyperskaalaimet, joissa on pitkälle standardoitu infrastruktuuri ja sisäinen suunnittelukyky, saattavat imeä helposti yhteispakatun{2}}optiikkaa. Yritysoperaattorit, jotka luottavat toimittajan-toimittamiin ylläpitotoimiin ja kapasiteetin asteittaiseen laajentamiseen, eivät todennäköisesti sitä tee.

 

Rehellinen arvio

 

Kytkettävät lähetin-vastaanottimet hallitsevat modernia verkkoarkkitehtuuria, koska ne tasapainottavat kilpailevia rajoituksia tehokkaammin kuin saatavilla olevat vaihtoehdot. Toimittajien välinen standardointi mahdollistaa toimitusketjun joustavuuden. Hot-swap-ominaisuus mahdollistaa toiminnan jatkuvuuden päivitysten ja huollon aikana. Diagnostiikan valvontaominaisuudet-todellisuudessa käytettyinä- mahdollistavat ennakoivan vian havaitsemisen ennen huoltoon vaikuttamista.

Teknologialla on rajoituksia. Lämpökuoret rajoittavat maksimaalista suorituskykyä. Muototekijöiden lisääntyminen luo suunnittelun monimutkaisuutta. Johdonmukaiset kytkettävät liittimet eivät vastaa sulautettuja järjestelmiä erittäin-pitkillä-matkoilla.

Suurimmassa osassa verkkokäytöistä{0}}palvelinkeskusten yhteenliitännät, suurkaupunkien yhdistäminen, yrityskampus, tietoliikenneyhteydet-liitettävät optiset lähetin-vastaanotinmoduulit tarjoavat tarvittavat toiminnot järkevään hintaan. Sulautetut vaihtoehdot säilyttävät markkinaraon. Yhdessä-pakatut vaihtoehdot ovat suurelta osin käsitteellisiä hypermittakaavaisten ympäristöjen ulkopuolella.

Tänään tehdyt infrastruktuuripäätökset määräävät huomisen päivitysjoustavuuden. Kytkettävät lähetin-vastaanottimet säilyttävät tämän joustavuuden. Se, maksaako sen säilyttäminen enemmän kuin luovuttaminen, riippuu täysin siitä, kuinka ennakoitavissa uskot liikennetarpeesi säilyvän.

Suurin osa tuntemistani insinööreistä lakkasi uskomasta ennakoitaviin liikennevaatimuksiin vuoden 2022 tienoilla.