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Auf dem Weg zu 1.6 T
Die Herausforderung bei der Planung eines exponentiellen Wachstums ist die zunehmende Häufigkeit und Unterbrechung von Veränderungen. Auch wenn Hyperscale- und mandantenfähige Rechenzentrumsmanager beginnen, auf 400G und 800G zu migrieren, wurde die Messlatte bereits auf 1.6 T angehoben. Die aktuelle Explosion von Cloud-Diensten, verteilten Cloud-Architekturen, künstlicher Intelligenz, Video- und mobilen Anwendungs-Workloads wird schnell die Funktionen von 400G/800G-Netzwerken übertreffen, die jetzt bereitgestellt werden. Das Problem ist nicht nur Bandbreitenkapazität, sondern auch Betriebseffizienz.
Angetrieben von einem erhöhten Energiebedarf macht Networking einen wachsenden Teil der Gesamtbereitstellungskosten im Rechenzentrum aus. Heutige Netzwerk-Switches können den Strombedarf, der von den Netzwerken mit höherer Kapazität von morgen gefordert wird, nicht erfüllen. Daher wollen Netzwerkkomponenten der nächsten Generation ihren Pro-Bit-Energieverbrauch reduzieren, der voraussichtlich irgendwann 5 pJ/Bit erreichen wird.
Hier ist die Umstellung auf 1.6Z ein so wichtiger Schritt. Unter anderem bietet 1.6T energieeffizientere Netzwerke, die Betreibern helfen, die Nachfrage nach mehr Anwendungskapazität zu geringeren Kosten zu erfüllen. Wie kommen wir also dorthin? Hier sind einige Gedanken.
Beginnen Sie mit dem Schalter
Netzwerk-Switches, die am häufigsten betriebenen Geräte im Netzwerk, gehören zu den größten Stromverbrauchern, wobei die elektrische Signalisierung zwischen dem ASIC und dem optischen Sender/Empfänger am häufigsten verwendet wird. Wenn die Schaltgeschwindigkeiten zunehmen, nimmt die elektrische Signalwirkung ab und begrenzt die Schaltgeschwindigkeiten derzeit auf 100G. Da sie mindestens drei Jahre von seriellen E/As entfernt sind, die 200G-Bahnen unterstützen können, setzen einige Netzwerkmanager Switches mit höherer Dichte (Radix) ein.
Andere argumentieren jedoch für mehr Punktlösungen – wie z. B. Flyover-Kabel im Vergleich zu drahtgebundenen Leiterplatten (Printed Wired Boards, PWBs) – um die Herausforderung der elektrischen Signalisierung anzugehen und zukünftige steckbare Optiken zu ermöglichen. Andere Lösungen beinhalten die Verwendung von OSFP-SD, um die Fahrspurzählung zu verdoppeln und die Signalgeschwindigkeit auf 200G zu erhöhen. Es gibt auch diejenigen, die sich dafür einsetzen, dass ein Plattformansatz erforderlich ist, um langfristiges Wachstum zu unterstützen.
Die Rolle der Co-Package- und Near-Package-Optik (CPO/NPO)
Ein systematischerer Ansatz zur radikalen Erhöhung der Dichte und Reduzierung der Leistung pro Bit ist die Co-Package-Optik (CPO). CPO-Befürworter behaupten, dass eine ausreichende Reduzierung der Leistung pro Bit für 1.6T- und 3.2T-Switches neue Architekturen mit CPOs erfordert. CPO begrenzt die elektrische Signalübertragung auf sehr kurze Reichweiten und eliminiert Retimer bei gleichzeitiger Optimierung der FEC-Schemata. Um die Technologie jedoch in großem Maßstab auf den Markt zu bringen, ist eine erhebliche Umrüstung im gesamten Netzwerk-Ökosystem erforderlich. Neue Standards würden diese Branchentransformation erheblich verbessern.
Das Endergebnis bei CPO ist, dass es einige Zeit dauern wird, bis es gereift ist. Das NPO-Modell (Near-Packaged Optics) kann einen Zwischenschritt bieten, der einfacher und schneller auf den Markt gebracht werden kann – vorausgesetzt, die Lieferkette der Branche kann sich anpassen. Viele argumentieren, dass steckbare Module durch 1.6T weiterhin sinnvoll sind.
200G elektrische Signalisierung und Bedarf an mehr Glasfaser
Der Weg zum nächsten Schaltknoten (Verdoppelung der Kapazität) kann mit mehr E/A-Ports oder höheren Signalisierungsgeschwindigkeiten erfolgen. Jede Option hat Vorteile, je nachdem, wie die Bandbreite genutzt wird. Wenn mehr E/A vorhanden sind, erhöht sich die Anzahl der Geräte, die ein Switch unterstützt, während Kombinationen mit höherer aggregierter Bandbreite Anwendungen mit längerer Reichweite unterstützen können, die weniger Fasern verwenden.
Kürzlich schlug die 4x400G MSA ein 1.6T-Modul mit Optionen von 16 x 100G oder 8 x 200G elektrischen Bahnen und einer Vielzahl optischer Optionen vor, die durch den 16-spurigen OSFP-XD-Formfaktor abgebildet werden. Eine Anwendung mit hoher Radix-Zahl würde 321 Duplexverbindungen bei 100G (vielleicht SR/DR 32) erfordern, während Optionen mit längerer Reichweite mit früheren Generationen bei 200G/400 G übereinstimmen würden.
Potenzielle Wege zu 200G-Bahnen
Während Lieferanten die Machbarkeit von 200G-Bahnen nachgewiesen haben, haben Kunden Bedenken hinsichtlich der Fähigkeit, genügend 200G-Optiken herzustellen, um die Kosten zu senken. Die Reproduktion der Zuverlässigkeit von 100G und die Zeitdauer zur Qualifizierung der Chips sind ebenfalls potenzielle Probleme.2
Unabhängig davon, welche Migration zu 1.6 T erforderlich ist, wird es zwangsläufig mehr Glasfaser beinhalten. MPO16 wird wahrscheinlich eine Schlüsselrolle spielen, da es breitere Fahrspuren mit sehr geringem Verlust und hoher Zuverlässigkeit bietet. Es bietet auch die Kapazität und Flexibilität, um Anwendungen mit höherer Radix-Rate zu unterstützen. Da die Verbindungen im Rechenzentrum kürzer werden, schlägt die Gleichung in Richtung Multimodus-Glasfaser mit ihrer kostengünstigen Optik, verbesserter Latenz, reduziertem Stromverbrauch und Leistungs-/Bitleistung vor.
Was ist also mit den lang erwarteten Vorhersagen des Untergangs von Kupfer? Achten Sie bei diesen höheren Geschwindigkeiten darauf, dass Kupfer-E/A sehr begrenzt sind, da ein angemessenes Gleichgewicht zwischen Leistung/Bit und Entfernung unwahrscheinlich ist. Dies gilt auch für Anwendungen mit kurzer Reichweite, die letztendlich von optischen Systemen dominiert werden.
Was wir wissen
All dies, um zu sagen, dass ein Großteil der notwendigen Reise bis 1.6 T noch in der Luft ist. Dennoch werden Aspekte der letztendlichen Migration auf 1.6T in den Fokus rücken.
1 OSFP-XD MSA mit Optionen für zwei MPO16-Steckverbinder, die insgesamt 32 SMF- oder MMF-Anschlüsse unterstützen
2 Der richtige Weg zur 1.6T PAM4 Optik: 8x200G oder 16x100G; leichte Zählung; Dezember 2021
Migration zu 400G/800G: die Faktendatei – Teil II
400G/800G ist da und die 1.6 T-Migration ist nicht mehr weit entfernt. Wie können Hyperscale- und Multi-Tenant-Rechenzentren ihre Verkabelungsdesigns und Konnektivität anpassen, um erfolgreich zu sein?
