Kết nối trung tâm dữ liệu (DCI): Tổng quan về giải pháp

Quý trước, một khách hàng đã gọi đến đường liên kết trung tâm dữ liệu (DCI) dài khoảng 120 km giữa hai cơ sở của họ. Đường liên kết này liên tục bị rớt sau khoảng 40 phút giao thông thông suốt. Họ đã mua các mô-đun mạch lạc được định mức cho khoảng cách, sợi quang tối màu là của riêng họ và bảng dữ liệu hứa hẹn về phạm vi tiếp cận. Nó vẫn thất bại, nhiều lần. Khi chúng tôi lấy số nhịp của chúng, liên kết có mức suy hao chèn gần 21 dB so với mức ngân sách gần như không còn khoảng trống sau khi độ cũ của đầu nối và độ lệch nhiệt độ được thêm trở lại. Các mô-đun đã được kiểm tra tốt trên băng ghế của chúng tôi. Kế hoạch đã sai.

 

Khoảng cách đó, giữa những gì một kết nối trung tâm dữ liệu phải thực hiện trên giấy và những gì nó thực hiện trên cáp quang được lắp đặt, là nơi mà hầu hết các dự án này thực sự gặp khó khăn. Quyết định kết nối hai trang web hiếm khi là một phần khó khăn. Hầu như luôn luôn chọn được cáp quang phù hợp cho kết nối đó, ở phạm vi tiếp cận phù hợp, có đủ biên để tồn tại sau 5 năm nén khay cáp. Vì vậy, phần tổng quan này bỏ qua định nghĩa trong sách giáo khoa và đi qua các lớp giải pháp theo cách mà một kỹ sư ứng dụng lý giải về chúng: theo khoảng cách, theo ngân sách tổn thất, theo những gì xảy ra tại hiện trường.

 

 

 

Phạm vi tiếp cận DCI không mở rộng một cách trơn tru. Nó bước đi. Mỗi bước sẽ thay đổi ràng buộc chủ yếu và một giải pháp rõ ràng là đúng ở một cấp độ sẽ lãng phí hoặc không thể thực hiện được ở cấp độ tiếp theo. Đây là cách các cấp thực sự phân chia khi bạn tính đến ngân sách tổn thất thay vì phạm vi tiếp thị.

 

Cấp khoảng cách	Khoảng điển hình	Ràng buộc chi phối	Nơi lớp học quang học hạ cánh
Khuôn viên / địa điểm-nội bộ	dưới ~2 km	chi phí mỗi cổng, mật độ	QSFP màu xám-DD / OSFP, DAC, AEC
Điểm tàu ​​điện ngầm-đến-điểm	~2–80 km	mất sợi, nhịp đơn	màu xám + DWDM bên ngoài hoặc 400ZR
Khu vực	~80–500 km	OSNR, khuếch đại, vượt qua ROADM	ZR+ ​​/ OpenZR+, thường có hệ thống đường truyền
chặng đường dài/liên-khu vực	~500–2.000 km+	tiếng ồn tích lũy, sự phân tán	Bộ phát đáp, kết hợp công suất cao 800ZR+-

 

Ban nhạc metro là nơi xảy ra những sai lầm đắt giá nhất, bởi vì đó là ban nhạc nơi màmô-đun mạch lạc lớp 400ZR- trônggiống như một-câu trả lời. cácOIFđã xác định 400ZR cho các liên kết một nhịp dài khoảng 80 km, nhắm mục tiêu khoảng 16 QAM với tốc độ khoảng 60 Gbaud bên trong đường bao công suất mô-đun gần 15 W để phù hợp vớiQSFP-Lồng DD, theo thỏa thuận thực hiện 400ZR được OIF công bố. Trên một tuyến tàu điện ngầm ngắn, sạch sẽ, liên kết 400ZR DCI thực sự là một giải pháp tinh tế. Rắc rối bắt đầu khi ai đó đọc "80 đến 120 km" như một lời đảm bảo. Đó là mức trần trong điều kiện tổn thất lý tưởng, không phải là lời hứa về sợi quang của bạn.

 

Vượt qua băng tần đô thị lớn và bạn sẽ tiến vào lãnh thổ khu vực, nơi các biến thể ZR+ và OpenZR+ bổ sung công suất đầu ra, sửa lỗi chuyển tiếp tốt hơn và tính linh hoạt đa tốc độ mà mạng quang định tuyến cần có. Ở phía xa, đỉnh-của-phạm vi hiện tạiNền tảng kết hợp 800Gđạt tới khoảng 1.000 km ở tốc độ tối đa 800 Gbps và khoảng 2.000 km ở tốc độ đường truyền giảm, đó là điều khiến DCI đường dài-siêu quy mô có thể thực hiện được qua một thiết bị cắm duy nhất. Mỗi cấp có giải pháp riêng; mô hình lỗi đang buộc quang học của một tầng vào khoảng cách của tầng tiếp theo.

 

 

Bên dưới các bậc khoảng cách có ba lớp giải pháp và hầu hết các đối số về kiến ​​trúc DCI thực sự là các đối số về việc nên chuẩn hóa lớp nào trong ba lớp đó. Sự so sánh trung thực có tính chất đa chiều,-nên nó thuộc về một bảng biểu chứ không phải bị chôn vùi trong văn xuôi.

 

Lớp giải pháp	Phù hợp với phạm vi tiếp cận tốt nhất	Tình trạng chi phí và quyền lực	Thực tế hoạt động
Quang học màu xám + DWDM bên ngoài / hệ thống đường mở	tàu điện ngầm, khu vực ngắn	chi phí mô-đun thấp, nhưng bạn mua và vận hành hệ thống dây chuyền	hầu hết các bộ phận chuyển động; bạn sở hữu mux, amps, kế hoạch phân tán
Có thể cắm mạch lạc (IP-trên-DWDM, 400ZR / 800ZR)	tàu điện ngầm tới đường dài{0}}, điểm-tới{2}}điểm	không gian và công suất trên mỗi bit thấp nhất; quang học sống trong bộ định tuyến	cấu trúc liên kết đơn giản nhất, câu chuyện về khả năng tương tác khó nhất
Bộ phát đáp / bộ phát đáp mỏng	bất kỳ, đặc biệt. nhiều-dịch vụ hoặc ROADM	vốn đầu tư cao nhất, tách rời khỏi bộ định tuyến	tính nhất quán hoạt động trên một mạng quang hỗn hợp

 

Hàng đầu tiên đó cũng giải quyết câu hỏi DCI DWDM so với sợi tối xuất hiện trên hầu hết mọi công trình tàu điện ngầm: nếu sợi tối là của bạn, bạn thắp sáng nó bằng DWDM hoặc hệ thống đường mở của riêng bạn và giữ nguyênkế hoạch bước sóngtrong-nhà; thay vào đó, nếu bạn đang cho thuê các bước sóng sáng thì hệ thống đường truyền đó thuộc về sóng mang và hệ thống quang học của bạn phải hoạt động bên trong bất cứ thứ gì nó cung cấp.

 

Cuộc tranh luận trong ngành trực tiếp là giữa các thiết bị cắm và bộ tiếp sóng mạch lạc. Hyperscalers đã đi tiên phong trong mô hình IP-trên-DWDM, đưa quang học kết hợp 400ZR và bây giờ là 800ZR thẳng vào các tấm mặt của bộ định tuyến để loại bỏ không gian, công suất và chi phí của một kệ truyền tải riêng biệt và các nhà khai thác lớn tiếp tục đi theo con đường đó cho các liên kết kết nối trung tâm dữ liệu nhất quán điểm-tới{6}} của họ (Kiến thức về trung tâm dữ liệu). Điều rút ra rõ ràng là tính mạch lạc có thể cắm được sẽ thắng về chi phí và dấu chân. Kết luận đó đúng, với một điều kiện mà hầu hết các nhà cung cấp đều bỏ qua: nó đúng cho các liên kết-nhịp, điểm-đến-điểm duy nhất mà bạn kiểm soát từ đầu đến cuối. Thời điểm nhà cung cấp dịch vụ truyền thông cần truyền bước sóng đó qua hệ thống đường dây nhiều{6}}nhà cung cấp, thông qua các nút ROADM, cùng với các dịch vụ cũ, tính nhất quán trong hoạt động của bộ phát đáp mỏng thường đánh bại tính kinh tế thô của việc đưa quang vào bộ định tuyến. Chúng tôi tìm hiểu cơ chế muxponder-so với-transponder thúc đẩy điều này trongsự cố muxponder và transponder; Hiện tại, vấn đề là câu trả lời có thể cắm được "rõ ràng" sẽ đảo ngược chính xác trong môi trường mà hầu hết các doanh nghiệp thực sự hoạt động.

 

 

Đây là biến quyết định liệu lựa chọn bộ thu phát quang DCI của bạn có tiếp xúc được với cáp quang thực hay không:ngân sách mất liên kết, không phải tầm với được in trên hộp. Giao diện mạch lạc có thể chịu được một lượng nhiễu và tổn thất quang hữu hạn trước khi DSP của nó không thể khôi phục tín hiệu một cách rõ ràng nữa và dung sai đó là những gì tiêu chuẩn thực sự chỉ định. OIF đã viết 400ZR dựa trên hai loại liên kết riêng biệt, một liên kết giới hạn nhiễu-được khuếch đại và một liên kết giới hạn suy hao không được khuếch đại-, chính xác là do cùng một mô-đun hoạt động khác nhau tùy thuộc vào chế độ bạn đang sử dụng (OpenZR+MSA). Hãy dịch điều đó thành thuật ngữ hiện trường: nhịp 75 km chưa được khuếch đại với các mối nối sạch và đầu nối tốt có thể nằm trong ngân sách, trong khi nhịp 60 km "ngắn hơn" với hàng tá bảng vá lỗi, ODF cũ kỹ và hai cặp giao phối bổ sung có thể nằm ngoài ngân sách và không liên tục.

 

 

Vì vậy, con số quy hoạch quan trọng đối với liên kết DCI đô thị hoặc khu vực là suy hao nhịp đo được của bạn với biên chứ không phải con số km. Đề xuất tiêu chuẩn của chúng tôi trước khi triển khai mạch lạc làOTDR và ​​​​đặc tính mất máttrên mọi phân đoạn, không phải trên một mẫu, cộng với giới hạn cho phép đối với sự lão hóa của đầu nối và độ lệch nhiệt độ. Phiên bản đắt tiền của việc bỏ qua đây là đường link 120 km tính từ khi mở trang này. Phiên bản giá rẻ là hai giờ với đồng hồ đo điện. Thêm một nơi nữa mà khoảng cách giữa phạm vi tiếp cận được lập danh mục và phạm vi tiếp cận có thể triển khai sẽ lặng lẽ quyết định dự án.

 

 

"400ZR" có nghĩa là một cái gì đó cụ thể. "ZR+" thường không có. Giao diện cơ sở 400ZR là một thỏa thuận triển khai OIF duy nhất, có thể tương tác và hai mô-đun tuân thủ từ các nhà sản xuất khác nhau sẽ giao tiếp với nhau trong khoảng thời gian được chỉ định. "ZR+" sau đó phát triển như một sản phẩm tổng hợp dành cho công suất-cao hơn, phạm vi tiếp cận- dài hơn, các thiết bị cắm kết hợp nhiều{10}}tốc độ và thuật ngữ này hiện bao gồm mọi thứ, từ việc triển khai OpenZR+ có khả năng tương tác thực sự đến các tiện ích mở rộng dành riêng cho nhà cung cấp-chỉ tương tác với hệ thống dây chuyền của riêng họ. Một số định nghĩa kỹ thuật riêng biệt có cùng một hậu tố hai ký tự, đó là lý do khiến các nhóm thu mua kết thúc với hai mô-đun "ZR+" từ chối liên kết.

 

Hãy coi nhãn như một câu hỏi, không phải là một câu trả lời. Trước khi bạn cam kết kết nối trung tâm dữ liệu khu vực của nhiều nhà cung cấp-được xây dựng trên ZR+, hãy xác nhận ba điều: thỏa thuận triển khai chính xác mà mỗi mô-đun yêu cầu, liệu cả hai đầu có chia sẻ cùng FEC và cấu hình điều chế hay không cũng như kế hoạch khuếch đại và lọc của hệ thống đường truyền có phù hợp với những gì mô-đun mong đợi hay không. Nếu những điều đó phù hợp, ZR+ sẽ mang lại khả năng mở rộng phạm vi tiếp cận như hứa hẹn. Nếu không, bạn đã mua hai thiết bị quang học không tương thích mà mỗi thiết bị hoạt động độc lập hoàn hảo, đây là chế độ hỏng hóc khó chịu nhất trong toàn bộ danh mục kết nối vì không có gì bị hỏng về mặt kỹ thuật.

 

 

Quang học kết hợp hoạt động rất nóng và mô-đun metro DCI tiêu thụ thêm một vài watt không phải là lỗi làm tròn ở cấp độ giá đỡ. Lý do 400ZR bị giới hạn trong phạm vi khoảng 15 W là để giúp nó có thể tồn tại được bên trong lồng QSFP-DD của bộ định tuyến có mật độ tải dày đặc; trần nhiệt đó đã định hình toàn bộ tiêu chuẩn, một hạn chế mà OIF đã nêu rõ khi đặt mục tiêu năng lượng. Xếp các mô-đun kết hợp công suất cao-vào một tấm mặt được cung cấp cho quang học máy khách màu xám và bạn có thể đẩy lồng vượt qua thiết kế làm mát của nó, đó chính xác là lý do tại sao các nhà cung cấp bộ định tuyến cảnh báo rằng các mô-đun ZR+ và kết hợp công suất cao-của bên thứ ba--có thể gây hư hỏng nhiệt cho thiết bị máy chủ, đồng thời trách nhiệm pháp lý thuộc về nhà điều hành đã cài đặt chúng.

Về phía chúng tôi, mọi thiết kế mô-đun tốc độ cao và-kết hợp đều phải trải qua quá trình đánh giá chu kỳ-nhiệt bền vững ở 85 độ trong 2.000 giờ, với độ lệch dòng điện-bằng laser được theo dõi làm chỉ báo lão hóa chính và các đơn vị được kéo từ đường trên ngưỡng lệch cố định. Con số sẽ xuất hiện trong cuộc trò chuyện lựa chọn của bạn là cấp công suất thực của mô-đun so với giới hạn nhiệt trên mỗi-lồng của máy chủ, vì ở mật độ 800G, đường kết nối trung tâm dữ liệu 800ZR hoặc ZR+ sẽ có phạm vi tiếp cận lớn nhất với ít watt nhất và sự khác biệt giữa mô-đun kết hợp 16 W và 22 W sẽ quyết định liệu giá đỡ vẫn ở trong vỏ của nó hay kích hoạt cảnh báo nhiệt vào lúc hai giờ sáng.

 

 

Quang học khác nhau, cùng một số nguyên nhân gốc rễ. Lấy từ RMA và bản ghi hỗ trợ tại hiện trường-của chúng tôi, đây là các mẫu giải thích cho hầu hết các yêu cầu "liên kết sẽ không xuất hiện" khi triển khai liên-trang web và những gì thực sự khắc phục được từng vấn đề.

 

Đầu tiên là-ống đồng thụ động ở khoảng cách xa ở đầu ngắn của đường dây kết nối trong khuôn viên trường. Một khách hàng từng đặt mua bộ DAC thụ động 800G với chiều dài 3 mét dựa trên cách bố trí giá đỡ cũ; Việc đào tạo liên kết không thành công trên hơn 60% số cổng đó, không phải vì cáp bị lỗi mà vì tổn thất đồng ở mức 112G trên mỗi làn đơn giản sẽ không đi xa đến thế. Cáp điện hoạt động trong khoảng cách từ 3 đến 7 mét và các mô-đun quang học vượt ra ngoài nó đã giúp việc triển khai ổn định trong vòng một tuần.

 

Thứ hai là sự ô nhiễm, và đó là phần lớn im lặng. Ở đâu đó trong phạm vi hai-phần ba số lỗi liên kết tốc độ cao-, chúng tôi điều tra dấu vết từ ô nhiễm bề mặt đầu nối và đầu- thay vì lỗi bộ thu phát; một lô gần đây gồm 40 mô-đun 400G được cho là đã lỗi và tất cả đều vượt qua hồi quy của chúng tôi mà thủ phạm thực sự là các hạt trên-các mặt đầu cáp{6}}của đường trục. Kính hiển vi sợi quang và bộ dụng cụ vệ sinh thích hợp sẽ ngăn chặn nhiều sự cố ngừng hoạt động hơn bất kỳ nâng cấp mô-đun nào.

 

Lỗi thứ ba và thứ tư là các lỗi lập kế hoạch mà trang này đã đặt tên: định cỡ một liên kết mạch lạc theo số km trên bảng tên thay vì mức tổn thất được đo lường và bỏ đường cơ sở quang 400ZR vào mạng ROADM nhiều{1}}bước nhảy mà mạng này chưa bao giờ được chỉ định. Cả hai đều có vẻ ổn trong bài kiểm tra điểm-đến{4}}điểm trong phòng thí nghiệm và đều thất bại khi gặp đường quang thực. Nếu bạn muốn cách có cấu trúc mà chúng tôi đi bộ một đoạn trước khi bắt đầu sử dụng quang học, thì nó được trình bày tronghướng dẫn quy hoạch mạng quang.

 

 

Tình huống của bạn	Mặc định hợp lý	Theo dõi
Hai địa điểm, cách nhau dưới 80 km, cáp quang tối màu của riêng bạn, điểm-tới-điểm	400ZR có thể cắm kết hợp, IP-trên-DWDM	đo khoảng mất mát so với ngân sách
80–500 km, điểm-tới-điểm, bạn kiểm soát cả hai đầu	ZR+ ​​/ OpenZR+ có thể cắm kết hợp, có thể khuếch đại	định nghĩa "ZR+" nào; lớp nhiệt máy chủ
Vận chuyển theo khu vực hoặc đường dài-trên hệ thống nhiều-nhà cung cấp/đường ROADM	bộ phát đáp hoặc bộ phát đáp mỏng	tính nhất quán trong hoạt động so với chi phí mô-đun thô
Metro, các dịch vụ kế thừa hỗn hợp, không có-nhóm quang học nội bộ	quang học màu xám + DWDM bên ngoài được quản lý	tổng chi phí sở hữu hệ thống-dòng
500–2.000 km, đường trục-người vận hành duy nhất	Kết hợp công suất cao-800ZR+	OSNR tích lũy, nguồn điện và làm mát

 

Cái bẫy đang đọc một hàng như là bản án chứ không phải là điểm bắt đầu. Lấy hàng thứ hai: ZR+ là mặc định rõ ràng cho liên kết điểm-đến-điểm 80–500 km, cho đến khi một đầu kết thúc phía sau ROADM đã thuê mà bạn không kiểm soát và câu trả lời đúng sẽ lặng lẽ chuyển sang bộ phát đáp mặc dù mọi khoảng cách và số chi phí vẫn cho biết có thể cắm được. Chúng tôi đã chứng kiến ​​kế hoạch ZR+ "đã được giải quyết" được làm sáng tỏ chính xác trong sự chuyển giao đó. Ngoại lệ nào đang ẩn trong span, nền tảng chuyển đổi hoặc mô hình hoạt động của bạn là điều mà bảng này không thể nhìn thấy từ đây.

 

 

Nội dung của mọi phần ở đây đều giống nhau: quyết định kết nối trung tâm dữ liệu là quyết định về quang-và-cáp quang từ rất lâu trước khi nó là quyết định về băng thông và các dự án diễn ra suôn sẻ là những dự án đặc trưng cho khoảng thời gian và xác định câu chuyện về sức mạnh cũng như khả năng tương tác trước khi đặt hàng các mô-đun. Đối với ngữ cảnh của bộ sản phẩm đằng sau lời hứa đó, chúng tôi gửi các quang học kết hợp và màu xám từ 1G SFP đến 800G OSFP, với 1.6T OSFP224 đạt tiêu chuẩn và mọi mô-đun kết hợp đều được xác thực trên hơn chục nền tảng bộ chuyển mạch và bộ định tuyến trước khi rời khỏi dây chuyền. Nếu bạn đang ánh xạ một liên kết cụ thể, điều hữu ích nhất mà chúng tôi có thể làm là kiểm tra khoảng cách, mức suy hao đo được cũng như nền tảng bộ chuyển mạch hoặc bộ định tuyến của bạn so với loại phạm vi tiếp cận phù hợp, sau đó gửi thông số kỹ thuật và mẫu thực tế để đủ điều kiện trước khi bạn mở rộng quy mô. Bạn có thể bắt đầu từ chúng tôiDòng sản phẩm vận tải DCI và OTNcho phía mạch lạc và bộ phát đáp, hoặcPhạm vi DWDM và CWDMnếu bạn đang xây dựng sơ đồ bước sóng xung quanh quang học màu xám. Dù sao đi nữa, cuộc trò chuyện mà chúng ta có hàng tuần cũng chính là cuộc trò chuyện mà trang này đang cố gắng bắt đầu: không phải "nó đi được bao xa" mà là "nó đi được bao xa".của bạnchất xơ."