400Г оптички модул: кључне карактеристике и предности

 

ПАМ4 стварност

 

Ево нечега што ми је требало времена да интернализујем: ПАМ4 није само „бољи НРЗ“. То је суштински другачији изазов интегритета сигнала.

НРЗ нам је дао два нивоа амплитуде. Висока или ниска. Један или нула. Чисто, једноставно и одлично је функционисало до 25Г по траци. Али када је индустрија покушала да гурне НРЗ на 50Г, физика је престала да сарађује. Дијаграми ока су се срушили. Изједначење није могло да прати. Трошкови производње компоненти које би могле да одрже интегритет сигнала при тим брзинама постале су превисоке за примену запремине.

ПАМ4 је решио проблем брзине тако што је кодирао два бита по симболу на четири нивоа амплитуде. Иста брзина преноса, дупло више података. Елегантно, заиста. Осим што сада ваш пријемник мора да разликује четири нивоа напона уместо два, а размак између тих нивоа је отприлике трећина онога што је био код НРЗ-а. Математика показује приближно 10дБ лошији однос сигнал-/{7}}шум. То није грешка заокруживања-то је разлика између везе која ради и оне која не ради.

Због тога се сваки 400Г примопредајник испоручује са унапред уграђеном корекцијом грешака. Није опционо. Није „препоручено за дуже досеге“. Обавезно. Реед-Соломон РС(544,514) ФЕЦ-који стандарди називају КП4-додаје паритетне симболе који омогућавају пријемнику да исправи грешке без поновног преноса. Без тога, ПАМ4 везе би биле неупотребљиве.

 

Форм Фацтор Политицс

 

Прошао сам кроз више дебата између КСФП-ДД и ОСФП него што желим да се сетим.

КСФП-ДД камп заговара компатибилност уназад. И у праву су-можете да поставите КСФП28 модул у КСФП-ДД кавез и он ради. Ваша постојећа инвестиција у оптику од 100Г није насукана. Фактор форме мери 18,35 мм са 89,4 мм, довољно компактан да стане 36 портова на предњи панел од 1У. То је 14,4 терабита по јединици сталка ако попуните сваки слот. За оператере који раде инкременталне надоградње, ово је важно.

ОСФП партизански шалтер са термалним простором за главу. Већи фактор форме-22,58 мм к 107,8 мм-обезбеђује већу површину за одвођење топлоте и омогућава интегрисане дизајне хладњака са којима КСФП-ДД не може да парира. Коверте снаге се протежу до 15-20В у односу на КСФП-ДД плафон од 12-15В. Када користите кохерентну оптику или планирате 800Г, та термичка маргина постаје релевантна.

НВИДИА је прешла на ОСФП за Куантум-2 ИнфиниБанд. Ариста нуди обоје. Цисцо и Јунипер користе КСФП-ДД за пребацивање предузећа. Тржиште није изабрало победника, а у овом тренутку вероватно и неће. Оба фактора облика ће коегзистирати, служећи различитим сегментима са различитим приоритетима.

Шта заправо одређује ваш избор? Обично је платформа за пребацивање на коју сте се већ обавезали.

 

 

Шта ДР4 и ФР4 заправо значе

 

Номенклатура прати образац, али тај образац има изузетке који људи стално саплићу.

ДР4означава домет од 500-метара преко једног-модног влакна. Четири паралелне оптичке траке, од којих свака покреће 100Г ПАМ4 на таласној дужини од 1310 нм. МПО-12 конектор. Лепота ДР4 је могућност прекидања – један модул се може поделити на четири независне 100Г-ДР везе помоћу кабла за разгибавање. Корисно када повезујете 400Г спине прекидаче на 100Г леаф портове које нисте спремни за надоградњу.

ФР4проширује домет на 2 километра таласном дужином-мултиплексирајући четири 100Г сигнала на један пар влакана. ЦВДМ4 размак на 1271, 1291, 1311 и 1331 нм. Дуплекс ЛЦ конектор уместо МПО. Уредније каблирање, дужи досег, већа цена.

СР8обрађује сценарије са вишемодним влакнима-осам паралелних 50Г трака преко ОМ4, максимално 100-метара. МПО-16 конектор. Углавном релевантно за кратке везе између ТоР-а и сервера где већ постоји вишемодна инфраструктура.

Разлике у ценама су знатне. ДР4 модул може да кошта 400-500 долара по запремини. ФР4 се креће ка 500-600 долара. ЛР4 за 10 км досега? Удвостручите или више. Одређивање ЛР4 за примену где је ваш најдужи трк 300 метара троши новац за нулту оперативну корист.

 

Порез на ДСП

 

Сваки оптички модул од 400Г садржи процесор дигиталног сигнала. Сваки један. ДСП се бави изједначавањем{3}}успешног протока, изједначавањем повратне информације одлуке, обнављањем такта и података и ФЕЦ кодирањем/декодирањем. У кохерентним модулима, додајте компензацију хроматске дисперзије и управљање дисперзијом у режиму поларизације.

ДСП такође троши струју. Много тога.

У типичним 400Г примопредајницима, ДСП троши више од половине укупне потрошње енергије модула. Модул од 10 В може видети да 5-6 В иде директно на обраду сигнала. Марвелл, Броадцом и бивши Инпхи (сада део Марвела) су се утркивали у смањивању процесних чворова - транзиције од 7нм до 5нм су донеле отприлике 20% уштеде енергије. Али нема заобилажења фундаменталне реалности да ПАМ4 захтева знатне рачунске трошкове да би функционисао.

Неки у индустрији постављају линеарну оптику која се може прикључити-премештајући ДСП у сам АСИЦ прекидач и покреће једноставнију-оптику мање снаге. Аргумент има теоријски смисао. Протуаргумент укључује интероперабилност модула и практичну ноћну мору квалификоване оптике на различитим платформама прекидача без стандардизованог ДСП интерфејса. Ова дебата ће се наставити годинама.

 

 

Силицијумска фотоника мења економију

 

Интел и Цисцо су се рано кладили на силиконску фотонику, и та опклада се исплати.

Традиционална дискретна оптика захтева ручну монтажу: ласерске чипове из једне фабрике, модулаторе из друге, фотодетекторе из треће, све спојено заједно у прецизном плесу који није елегантан. Силицијум фотоника интегрише већину оптичког мотора у једну силиконску матрицу користећи стандардне ЦМОС процесе производње.

400Г-ДР4 силиконски фотонички модули који се данас испоручују од више добављача нуде убедљиву економичност за примену хиперскале. Потрошња енергије опада-неки силицијумски фотонички ДР4 модули достижу снагу испод 8В са 7нм ДСП-овима. Производња вага је предвидљивија. Побољшања приноса се директно претварају у смањење трошкова.

Улов? Силицијум прави ужасан ласер. Физика индиректног појаса није укинута. Дакле, чак и модули „силицијум фотонике“ обично користе екстерни чип за појачање ИнП или ГаАс, хибрид-интегрисан на силицијумску платформу. То је паметан инжењеринг, али терминологија мало надмашује оно што се заправо дешава.

Алибаба је применила силицијумске фотонике 400Г ДР4 почевши од 2020. Интел тврди да има 60% тржишног удела у силицијумским фотоничким примопредајницима за датацом. Линије тренда фаворизују ову технологију која наставља да добија удео.

 

Топлотна густина је сада свачији проблем

 

Потпуно попуњен прекидач од 400Г генерише топлоту која би била незамислива пре десет година.

Покрените бројеве: 32 порта 400Г-ДР4 модула од 10-12В сваки. То је 320-384В само од примопредајника, пре него што се урачунају АСИЦ прекидача, меморија, вентилатори и трошкови конверзије енергије. Топлотна густина у редовима дата центра се отприлике удвостручила за пет година. Инжењери објеката нису задовољни овим.

Већи фактор форме ОСФП-а помаже-већу површину, боље канале протока ваздуха, интегрисани дизајн хладњака. КСФП-ДД модули више зависе од термалне архитектуре хост опреме. Ниједан приступ није погрешан, али топлотна разматрања би апсолутно требало да утичу на вашу одлуку о фактору форме ако градите за трајна радна оптерећења великог{4}}пропусног опсега.

Ваздушно хлађење се приближава практичним границама при овим густинама. Течно хлађење{1}}хладних плоча на АСИЦ-овима прекидача, потенцијално урањање за читаве рекове-прешло је са егзотичних на једноставно скупе. Потребна експертиза за инфраструктуру и одржавање и даље заостаје за кривом усвајања.

 

Бреакоут Флекибилити

 

Једна могућност која заслужује више пажње: 400Г модули могу да раде у раздвојеним конфигурацијама, представљајући више интерфејса са нижим{1}}брзином.

400Г-ДР4 може да пређе на четири 100Г-ДР везе. МПО-12 до 4кЛЦ дуплексни разводни свежањ доводи један ДР4 порт на четири независна СМФ пара. Мрежне архитекте воле ову флексибилност за окружења мешовите брзине и фазне надоградње.

Ипак, импликације структурисаног каблирања су стварне. Ако не планирате сценарије квара од првог дана, покренућете ад{1}}ад хоц каблове за спајање у року од шест месеци од примене. Дизајн ваше фабрике влакана мора проактивно да прилагоди ове случајеве употребе.

 

Хигијена конектора је важнија него што мислите

 

Неке ствари научене кроз болно искуство:

МПО конектори на ДР4 и СР8 модулима користе АПЦ (угаони физички контакт) полирање. ЛЦ конектори на ФР4 и ЛР4 су типично УПЦ (ултра физички контакт). Мешањем АПЦ и УПЦ конектора-што је шокантно лако урадити случајно-довешће повратни губитак од 20дБ+ и повремене грешке које излуђују тимове за решавање проблема. Кодирање боја постоји са разлогом: зелено за АПЦ, плаво за УПЦ.

Компатибилност модула ЕЕПРОМ је неуреднија него што произвођачи признају. „Компатибилни“ примопредајници треће стране-који савршено функционишу у једном моделу прекидача могу да доведу до грешака у другом прекидачу са истим АСИЦ-ом, али другачијим фирмвером. Уградите време за квалификацију у свој процес набавке.

Температура је важнија него што спецификације сугеришу. Ови модули су обично оцењени за температуре кућишта до 70 степени, али перформансе се погоршавају пре него што достигнете тај плафон. Одржавање хладних доводи до доследнијег понашања.

 

Где 800Г одговара

800Г и на крају 1.6Т ће доминирати у АИ/МЛ окружењима са различитим захтевима и различитим буџетским разговорима. Већина мрежа неће морати одмах да јури ту криву.

 

Боттом Лине

 

400Г оптички модули су прешли са ивице на главну инфраструктуру. Технолошке одлуке-КСФП-ДД наспрам ОСФП, паралелна наспрам ВДМ, силицијумска фотоника наспрам дискретне-више не носе исти ризик као пре три или четири године.

Ускладите фактор форме са стратегијом платформе за пребацивање. Изаберите тип примопредајника на основу стварних захтева за досегом, а не у најгорем- случају параноје. Немојте преко-спец. Уградите термичку маргину. Планирајте своју фабрику влакана за сценарије пробоја. И одржавајте своје МПО конекторе чистима.

Следећих неколико година ће донети постепена побољшања-ДСП-ова ниже снаге, боље приносе силицијумских фотоника, можда и померања на линеарним утичним архитектурама. Али основна технолошка платформа се стабилизовала. 400Г је сада само инфраструктура. Врста коју можете планирати са разумним самопоуздањем.

После година хаоса од 100Г и неизвесности од 400Г, та предвидљивост је нешто важна.