Din punct de vedere istoric, interfețele Ethernet de mare viteză au fost inițial conduse de cerințele de densitate și eficiență spectrală ale furnizorilor de servicii. Modulele optice încep mari - de obicei câte un card la un moment dat. De-a lungul mai multor generații, fiecare viteză a fost îmbinată într-unul dintre cele două pachete: SFP și QSFP. Și pe măsură ce cererea crește substanțial, costurile și consumul de energie scad, de asemenea, treptat.
Rata de creștere pe cinci ani a 400GbE fără cablu de cupru și AOC este, de asemenea, estimată a fi de 20 de ori mai rapidă decât cea a 100GbE (vezi figura de mai jos: comparație a primilor cinci ani ai 100GbE și 400GbE). Această oportunitate generează investiții fără precedent în industrie din partea companiilor și startup-urilor consacrate.
400 GbEpe banda rapida
10GbE a durat zece ani pentru a evolua de la XENPAK la SFP+. 100GbE a implementat CFP, CPAK și CFP2, apoi a trecut la QSFP28 în decurs de 5 ani. 100GbE a suferit și de pe urma greșelilor CFP4, dar a învățat și o lecție cheie conform căreia optica trebuie sincronizată cu alte obiective pentru platforme, rețele și afaceri. Dacă nu, este o pierdere de timp și bani. Dimensiunea CFP4 este atractivă, dar încalcă compatibilitatea cu versiunea anterioară și nu îndeplinește toate cele trei obiective.
Obținerea unei capacități mari și a unui cost scăzut pentru 400GbE este esențială pentru operatorii de rețea, producătorii de cipuri, furnizorii de optice, furnizorii de routere și switch-uri și mulți alți membri ai ecosistemului optic. În special, unul dintre motivele lansării cu succes a 400GbE a fost convergența ratei și a PMD între membrii IEEE, OIF și protocol multi-sursă (MSA). Din păcate, industria a avut inițial două modele de ambalaje conectabile, ceea ce a dus la reamenajare și producție. Această dublare poate reduce capacitatea pieței de a extinde soluțiile comune.
Dezavantajele celor două moduri de încapsulare a transceiverului
Factorii cheie pentru lansarea cu succes a 400GbE includ costurile, protecția investițiilor și lanțul de aprovizionare. Atunci când costul este critic, este important să nu construiți prea mult funcționalitatea. Standardul original de 100 GbE se baza pe fibră monomod de 10 km. Mai târziu, industria a dezvoltat distanțe scurte pentru a optimiza puterea și a reduce costurile. 400GbE va beneficia de o gamă completă de disponibilitate mai rapidă și de dimensiuni mai mici - de la 1 m până la 10 km inițial în 2019 până la 100 km în 2020.
Un alt factor de cost este realizarea de economii de scară. Din păcate, existența ambelor formate de încapsulare a modulelor împiedică piața să profite din plin de celelalte beneficii ale consecvenței. Lean Manufacturing este esențială pentru economiile de scară, deoarece cererea determină producția și, prin urmare, costurile. Astfel, linia de producție partajată este cheia, iar ecosistemele mari cu zeci de companii vor beneficia de standardizare. Ecosistemul include dezvoltatori de echipamente de producție, echipamente de testare, instrumente de proiectare software, conectori și cuști, soluții termice, echipamente de conformitate și certificare. Având în vedere așteptările timpurii și creșterea rapidă a 400GbE, este important să se obțină rapid comunitatea.
De ce este atât de importantă compatibilitatea inversă?
În ultimul deceniu, raportul costurilor dintre platformele mainframe și dispozitivele optice s-a mutat semnificativ către dispozitivele optice, o tendință care se va accelera doar odată cu apariția 400GbE. Compatibilitatea între generații ajută la compensarea acestei tendințe. Până la sfârșitul anului 2019, vor fi implementate peste 24 de milioane de module QSFP, cu o investiție de peste 8 miliarde USD. Chiar și odată cu introducerea 400GbE, cererea pentru QSFP 100GbE va continua să crească puternic, datorită apariției serverelor 100GbE și lățimii de bandă sporite în rețea pentru întreprinderi și furnizori de servicii.
Nu este suficient să adăugați dispozitive noi și să rulați mai rapid pe aceeași rețea; trebuie luate în considerare multiple aspecte ale compatibilității cu versiunea anterioară, inclusiv reutilizarea modulelor existente și investiția continuă în 100GbE. Prin urmare, pot fi implementate doar porturi noi care acceptă modulele existente. În al doilea rând, avantajele legate de cost, putere și amprentă la nivelul implementării celor mai recente routere și switch-uri preced nevoia de funcționalitate de 400 GbE. Acest lucru le permite operatorilor să se pregătească pentru creșterea viitoare și să beneficieze de noul hardware fără a fi nevoiți să investească imediat în prima generație de optice 400GbE. În cele din urmă, există necesitatea de a proteja investițiile în routere și switch-uri instalate care sunt compatibile cu arhitectura de răcire (de exemplu, de sus în jos, sau dintr-o parte în alta). QSFP-DD rezolvă această problemă prin separarea modulelor și radiatoarelor, permițând personalizarea sistemului gazdă după cum este necesar.
Acolo unde este posibil, noua generație ar trebui să încerce să mențină compatibilitatea cu versiunea anterioară. Extinderea compatibilității cu a treia sau chiar a patra generație este solicitantă din punct de vedere tehnic, dar și valoroasă. Decizia de a echilibra protecția investițiilor cu noile cerințe nu este niciodată simplă. În discuție în 2017 și 2018 este nevoia de conversii de formulare încapsulate la 400GbE, 800GbE și viteze chiar mai mari. Este în general acceptat că conversiile formelor încapsulate ar trebui făcute atunci când este absolut necesar din cauza problemelor tehnice sau a costurilor. Obținerea protecției investițiilor, a densității ridicate și a unei game complete de capabilități necesită riscuri, dar QSFP-DD poate aborda toate acestea, permițând industriei să avanseze cu economii de scară.
Provocări și soluții QSFP-DD
Compatibilitatea anterioară cu QSFP-DD necesită abordarea unei varietăți de provocări, inclusiv dimensiunea și aspectul componentelor, răcirea modulelor și a sistemului și conectori electrici care acceptă patru și opt canale folosind 56G SerDes. Acești factori sunt interrelaționați și necesită luarea în considerare a altor componente ale sistemului, cum ar fi ASIC de mare putere. Desigur, aceste provocări mecanice sunt mai ușor de rezolvat pentru noile tipuri de module care întrerup compatibilitatea cu generațiile anterioare.
Una dintre cele mai evidente provocări tehnice este răcirea. Se așteaptă ca PMD inițial de 400GbE să necesite 12W, în timp ce QSFP28 acceptă doar aproximativ 4W, așa că este de înțeles de ce unora le este greu să facă saltul. Succesul obiectivului inițial a condus la o ambiție și mai mare. Modulul coerent 400ZR/ZR+, care este planificat pentru 2020, poate necesita 20W. Inovația continuă, inclusiv sistemele și designul Cage, a arătat că acest lucru este posibil, iar organizația de standardizare le va aproba în curând.soluții pentru QSFP-DD. Pasul final în susținerea 20W este realizat prin adăugarea unui radiator în partea din față a modulului. După cum se arată în figura de mai jos.
O altă considerație termică este că modulele optice nu pot fi considerate un sistem închis; trebuie să funcționeze în designul general al unui router, comutator sau server. În comparație cu OSFP, o caracteristică importantă a modulelor QSFP este că amprenta lor mai mică permite o mai mare admisie a aerului. Acest factor avantajează restul sistemului, așa cum se vede clar în platforma care oferă ambele opțiuni.
Există multe alte domenii în care obținerea protecției investițiilor în QSFP-DD necesită o colaborare la scară largă la nivel de industrie. Fiecare pas în călătoria de la 40G la 400G reprezintă un progres tehnologic semnificativ, multe dintre ele considerate cândva imposibile. În această etapă, oamenii încep să abordeze aceste provocări pentru viitoarele viteze Ethernet, așa că ar trebui să fim sceptici față de argumentul inițial conform căruia QSFP repetitiv și-a atins limita.
Gestionarea lanțului de aprovizionare a devenit un factor cheie de diferențiere pentru succesul furnizorilor de hardware și al operatorilor de rețea. Deoarece implementarea centrelor de date scalabile la scară largă este atât de mare, diversitatea furnizorilor este critică, iar dacă cele două modele de încapsulare modulare persistă, fiecare furnizor poate fi nevoit să împartă managementul lanțului de aprovizionare.
Cea mai bună opțiune de piață este furnizarea în vrac la un cost acceptabil. Odată ce modelul de încapsulare a modulului este integrat cu succes, lansarea 400GbE va beneficia de optimizarea tuturor contributorilor și a mai multor competitori din furnizor. Nu putem repeta lecțiile CFP4 doar pentru a urmări o reducere nejustificată a riscului pe termen scurt.
Concluzie
Lansarea 400GbE începe în 2019 și va urca rapid. Dezbaterea asupra formei de ambalare a modulelor optice s-a încheiat în mare măsură și, indiferent dacă furnizorul de sistem a ales QSFP-DD sau ambele, accentul s-a mutat acum pe vitezele viitoare. Pe termen lung, 400GbE va alege în principal QSFP-DD. Pe măsură ce industria continuă să integreze QSFP-DD, vor apărea economii de scară, iar 400GbE își va atinge întregul potențial.
