Оптические трансиверы подходят для оптоволоконных сетей

 

Центры обработки данных съедают пропускную способность. Я имею в виду, что буквально - понаблюдайте за сетевым трафиком любого объекта в течение недели, и вы поймете, почему оптическийтрансиверыстал решением по умолчанию вместо меди. Преобразование электрического сигнала происходит внутри этих небольших модулей, превращая биты в световые импульсы, которые пронизывают стеклянные волокна со скоростью, с которой медь никогда не сможет коснуться.

Большинство сетевых команд не уделяют достаточно времени размышлениям о выборе длины волны. Большая ошибка.

 

Многомодовые по-прежнему дешевле (и это важно)

 

 

Длина волны 850 нм работает с многомодовым волокном. Вы видите это повсюду в центрах обработки данных, потому что стоимость трансивера остается низкой, а на коротких расстояниях между стойками он отлично справляется со своей задачей. Модуль 100G, работающий на длине волны 850 нм, обеспечивает радиус действия примерно 100 метров, а иногда и немного больше, в зависимости от качества волокна. На бумаге это не впечатляет, но в типичном центре обработки данных с расположением «горячих» и «холодных» коридоров этого вполне достаточно.

Экономика становится интересной, когда вы масштабируетесь. Одномодовое-волокно с длиной волны 1310 нм обеспечивает дальность действия до 40 километров -, согласно спецификациям производителя на сайте walsun.com и других сайтах. Но вот что не подчеркивается в таблицах данных: потери в оптоволокне на длине волны 850 нм составляют около 2,5 дБ/км, тогда как потери на длине волны 1310 нм составляют всего 0,4 дБ/км согласно стандартам ITU-T (bjrofoc.com документирует это). Так что да, для сетей кампусов или чего-либо, пересекающего улицы, вам нужен одиночный-режим. Никакого способа обойти это.

 

Cisco и Finisar сейчас фактически владеют этим пространством.

 

Концентрация рынка удивила меня, когда я увидел цифры. По данным исследования gminsights.com, по состоянию на 2023 - Cisco Systems и Finisar Corporation контролируют более 20% мировых продаж оптических трансиверов. Двадцать процентов не кажутся огромными, пока вы не вспомните, насколько фрагментированной была эта отрасль раньше. Приобретение Cisco Acacia в 2021 году дало им технологию когерентной оптики, что объясняет их агрессивное внедрение модулей 400G ZR и 800G для приложений дальней связи.

Broadcom также делает смелые прогнозы. Они говорят о 800 гигабитах в секунду к 2025 году, а затем о 1,6 терабитах в секунду в 2026 году (emergenresearch.com освещал их заявления). Эти скорости кажутся амбициозными. Посмотрим, смогут ли кремний и оптика действительно работать в больших объемах.

Производные SFP, куда бы вы ни посмотрели

Сменные модули небольшого форм--прибыли на смену, поскольку их можно-заменять в горячем режиме, не выключая оборудование. SFP, SFP+, QSFP... названия получились запутанными, но концепция проста. Втисните в линейную карту как можно больше оптических интерфейсов. QSFP28 упаковывает 100G в нечто меньшее, чем ваш большой палец.

QSFP-DD использует 8 электрических линий вместо 4, что удваивает плотность. Та же базовая занимаемая площадь, пропускная способность 400G. Из-за физики сложно - сохранить целостность сигнала по этим полосам на высоких скоростях, одновременно контролируя нагрев в таком маленьком корпусе. Но это работает.

CFP2 по-прежнему встречается в некоторых связных развертываниях, они громоздки по сравнению с вариантами QSFP. Однако когда вы проезжаете 200G+ на сотни километров, дополнительное пространство для более совершенных чипов DSP и управления температурным режимом окупается.

Интернет вещей изменил математику

По данным отслеживания Cisco, к 2023 году во всем мире будет 29,3 миллиарда подключений IoT (разбивка есть на сайте credenceresearch.com). Это не прогноз, это уже произошло. Каждый интеллектуальный датчик, подключенный автомобиль, промышленный контроллер генерирует потоки данных, которые подаются где-то в сети. Наличие периферийных вычислений для решения всех этих задач создает спрос на экономичные-трансиверы 25G и 100G, поскольку вы развертываете их тысячами на одной площадке.

 

 

Традиционные поставщики телекоммуникационного оборудования продолжали пытаться продавать дорогие модули операторского-класса, рассчитанные на срок службы 25-лет. Периферийных операторов это не волнует — им нужна достаточно хорошая надежность при низких затратах. Разные приоритеты.

 

Потребляемая мощность быстро увеличивается

 

Модули 400G QSFP-DD потребляют 12–14 Вт каждый. Звучит не так уж и много. Умножьте это на 256 портов в шасси, и вы внезапно получите 3+ киловатт только для оптики, не считая мощности ASIC коммутатора или затрат на охлаждение. Операторы центров обработки данных одержимо отслеживают энергопотребление на стойку, поскольку электричество стоит денег, а тепло требует дорогостоящей инфраструктуры охлаждения.

Температурные значения имеют большее значение, чем предполагают спецификации. Модуль с температурой 0-70 градусов отлично работает в серверных помещениях с климат-контролем. Поместите его в уличный шкаф или в производственный цех и наблюдайте, как он выйдет из строя при резком повышении температуры окружающей среды. Существуют трансиверы с расширенным температурным диапазоном, но они стоят дороже, и поставщики не всегда имеют их в наличии.

 

Где стандарты сталкиваются

 

IEEE обрабатывает спецификации Ethernet. OIF пишет исполнительные соглашения. Несколько MSA определяют форм-факторы. МСЭ-T публикует рекомендации для телекоммуникаций. Эти организации не всегда хорошо координируют свои действия, а иногда спецификации тонко противоречат друг другу.

Я отладил проблемы совместимости, когда два «соответствующих стандартам» модуля от разных поставщиков не могли правильно подключиться. Проблема связана с запасом по времени -, оба модуля работали в пределах спецификации, но на противоположных концах окна допуска. В конечном итоге вам потребуются матрицы совместимости поставщиков, хотя все якобы стандартизировано. Печально, но это реальность.

Гиперскейлеры перевернули индустрию

 

 

Amazon, Google, Microsoft, Meta развертывают трансиверы в масштабах, по сравнению с которыми традиционные телекоммуникационные компании кажутся небольшими. Создание сотен центров обработки данных по всему миру означает использование различных подходов к закупкам - прямых отношений с производителями, индивидуальных спецификаций, готовности использовать достаточно хорошие компоненты, а не переусложненные-для достижения максимальной надежности. Это сильно изменило дизайнерские приоритеты производителей. Более низкая стоимость за бит стала более важной, чем 25-летние показатели безотказной работы.

Вы можете увидеть это по тому, как быстро модули 400G достигли объема рынка по сравнению с предыдущими скачками скорости. Гипермасштаберы нуждались в них, имели масштаб развертывания для финансирования разработки и не были заинтересованы в ожидании традиционных циклов утверждения телекоммуникаций.

Следующим может стать совмещенная оптика. Вместо подключаемых модулей вы можете интегрировать оптические компоненты напрямую с ASIC-коммутаторами, сокращая потери в электрических цепях. Но вы теряете возможность горячей-замены, что кажется рискованным. Intel активно продвигает кремниевую фотонику, а также несколько китайских производителей. Обещание заключается в снижении энергопотребления и стоимости за счет размещения всего на кремниевых подложках вместо экзотических полупроводников III-V. Все еще ждем, будет ли он реализован в промышленных масштабах.

В 2023 году мировой рынок оптических трансиверов достигнет 10 миллиардов долларов, и его рост не замедляется. Больше центров обработки данных, больше конечных точек Интернета вещей, обучающих кластеров искусственного интеллекта, которым требуется безумная пропускная способность… спрос продолжает расти. Нужны ли нам в ближайшее время скорости 800G и 1,6T или это просто продавцы, желающие продать новое дорогое оборудование, думаю, мы узнаем.