Lập kế hoạch công suất quang: Cách đảm bảo-Mạng cáp quang của bạn trong tương lai

 

Đánh giá mức độ sẵn sàng của nhà máy sợi: Bắt đầu tại đây, không phải tại Danh mục máy thu phát

 

Bước đầu tiên trong bất kỳ đánh giá mức độ sẵn sàng nào của nhà máy cáp quang của trung tâm dữ liệu là đo lường những gì bạn thực sự có, chứ không phải những gì thông số kỹ thuật lắp đặt cho biết bạn sẽ có.

 

PAM4 mã hóa hai bit cho mỗi ký hiệu thay vì một, giúp tăng gấp đôi thông lượng trên mỗi làn nhưng giảm đáng kể biên độ nhiễu. Các nhà máy sợi hoạt động tốt ở tốc độ 100G thường không hoạt động ở tốc độ 400G do tổn thất chèn tích lũy từ các đầu nối, mối nối và chỗ uốn ăn vào biên độ tín hiệu giảm mà PAM4 yêu cầu.

Đối với môi trường đa chế độ, các hạn chế về khoảng cách được thắt chặt đáng kể ở mỗi lần tạo tốc độ. Mô-đun SR 10GBASE- đạt tới 300 mét trên OM3; ở 400G SR8, bạn đang xem 70 mét trên cùng một sợi quang trên mỗi IEEE 802,3cm. Nếu số lần chạy từ lá{10}}đến{11}}cột sống của bạn vượt quá mức đó thìĐường dẫn nâng cấp 400G QSFP{1}}DDyêu cầu di chuyển một-chế độ duy nhất hoặc thay đổi kiến ​​trúc để rút ngắn khoảng cách vật lý. Cả hai việc này đều mất nhiều tháng để thực hiện và cần được lên kế hoạch kỹ lưỡng trước khi mua sắm bộ thu phát.

 

DWDM như một hệ số nhân công suất

 

Một khía cạnh mà gần như mọi hướng dẫn cạnh tranh về chủ đề này đều bỏ qua: không phải lúc nào bạn cũng cần bộ thu phát nhanh hơn để có được nhiều băng thông hơn từ sợi quang hiện có.

 

Đối với các liên kết metro DCI dưới 80 km nơi bạn có quyền truy cập cáp quang tối, việc mở rộng dung lượng DWDM sẽ đánh bại việc đặt cáp mới về chi phí trong hầu hết mọi kịch bản mà chúng tôi đã triển khai. Hệ thống DWDM băng tần C- được thiết kế phù hợp hỗ trợ các kênh độc lập 80+ trên một cặp sợi quang. Việc mở rộng sang dải L- sẽ nhân đôi con số đó. Nghiên cứu về mạng quang trong suốt đa băng tần đã xác nhận rằng phương pháp này thường rẻ hơn so với chiếu sáng các sợi tối bổ sung trong khi vẫn mang lại mức tăng trưởng công suất tương đương (Khoa họcTrực tiếp).

 

 

Chúng tôi đã triển khai tính năng này cho một khách hàng dịch vụ tài chính kết nối trung tâm dữ liệu chính với 12 văn phòng chi nhánh trên toàn khu vực đô thị. Cơ sở hạ tầng ban đầu là 10G điểm-điểm-trên cáp tối được thuê. Họ đã hết bước sóng chứ không phải dung lượng sợi quang. Giải pháp: Mô-đun FB-LINK CWDM-10G trênMux/demux thụ động 18 kênhtại mỗi điểm cuối, cung cấp bước sóng 10 Gbps dành riêng cho tất cả 12 vị trí cộng với 6 kênh dự phòng để mở rộng trong tương lai mà không cần chạm vào một sợi nào của nhà máy vật lý. Tổng thời gian triển khai là dưới ba tuần cho mỗi địa điểm, so với mốc thời gian 4–6 tháng mà nhà thầu xây dựng của họ đã trích dẫn để kéo sợi bổ sung.

 

Rào cản thực sự đối vớiTriển khai DWDMkhông phải là công nghệ Nếu nhóm của bạn chỉ sử dụng Ethernet{1}}, hãy dành 3–6 tháng cho việc chuyển giao kỹ năng. Lộ trình đào tạo chính xác tùy thuộc vào việc bạn đang triển khai CWDM thụ động, DWDM khuếch đại hay mở rộng sang băng tần L{5}} và mỗi tùy chọn có ý nghĩa khác nhau đối với cấu hình suy hao sợi quang và các yêu cầu khuếch đại của bạn.

 

LPO, CPO và ý nghĩa của chúng đối với dòng thời gian lập kế hoạch của bạn

 

Hai công nghệ mới nổi sẽ định hình lại phương pháp lập kế hoạch công suất quang trong ba năm tới và các quyết định về cơ sở hạ tầng của bạn ngày nay cần tính đến cả hai, mặc dù không có gì thay đổi những gì bạn nên triển khai ngay bây giờ.

 

Ổ đĩa-tuyến tính Quang học có thể cắm (LPO) loại bỏ DSP ngốn điện bên trong mô-đun thu phát, kết nối trực tiếp các TIA và trình điều khiển tuyến tính với bộ chuyển mạch ASIC. Kết quả: mức tiêu thụ điện năng thấp hơn 30–50% và giảm độ trễ xuống dưới 15 nano giây so với các mô-đun được định thời gian lại thông thường (LightCounting qua Introl). Đối với các cụm GPU dày đặc trong đó mỗi watt công suất quang là một watt không có sẵn để tính toán, LPO sẽ thay đổi phương trình công suất-trên-giá một cách có ý nghĩa. Quá trình tiêu chuẩn hóa đang được tiến triển thông qua OIF, dự kiến ​​sẽ triển khai ban đầu trong các mạng{10}mở rộng quy mô siêu quy mô vào năm 2026–2027.

 

Quang học đóng gói Co{0}} nhúng công cụ quang tử trực tiếp vào gói ASIC chuyển mạch, cắt công suất lớp- quang từ khoảng 15 pJ/bit xuống còn khoảng 5 pJ/bit, mức tăng hiệu suất gấp 3 lần được thể hiện bằng nền tảng CPO Bailly 51,2T của Broadcom. Tuy nhiên, CPO loại bỏ khả năng quang học có thể thay thế được tại trường, nghĩa là lỗi lớp quang tử-có thể buộc phải thay thế toàn bộ bo mạch. Sự đánh đổi{10}}đó khiến CPO bị giới hạn trong việc các nhà khai thác siêu quy mô xây dựng silicon tùy chỉnh trong ít nhất là đến năm 2027 (thông tin thêm về sự cân bằng giữa thiết bị cắm được và CPO-).

Triển khai theo giai đoạn: Trình tự di chuyển 400G{1}}sang 800G

 

Bắt đầu nâng cấp cột sống khi bất kỳ cổng cột sống nào duy trì mức sử dụng trên 70% trong thời gian lưu lượng truy cập cao điểm, không phải ở mức 80%, vì tại thời điểm đó, bạn đã gặp phải các vụ nổ vi mô gây tràn bộ đệm và thời gian thực hiện mua sắm để phân bổ 800G sẽ kéo dài khoảng thời gian tắc nghẽn của bạn thêm 90+ ngày.

 

Cột sống-đầu tiên là phương pháp tiêu chuẩn dành cho vải Clos. Nâng cấp gáy lên 800G trong khi vẫn giữ lá ở mức 400G hoạt động trơn tru thông qua đột phá: một cổng 800G 2×FR4 duy nhất kết nối với hai cổng 400G FR4, tăng gấp đôi băng thông gai mà không cần chạm vào lớp lá. cáckiến trúc mô-đun có thể cắm đượcđiều đó khiến điều này có thể thực hiện được cũng là lý do bạn có thể thực hiện nâng cấp mà không có thời gian ngừng hoạt động: kéo từng liên kết cột sống một lần, cân bằng lại ECMP, nâng cấp, xác minh số đọc DDM, chuyển sang phần tiếp theo.

Điều gì sai: Bài học từ việc triển khai sản xuất

 

AWS đã xuất bản một tài khoản chi tiết về cách quá trình chuyển đổi 100G{1}}sang-400G của họ ban đầu đã làm tăng tỷ lệ lỗi kết nối trên hàng chục triệu liên kết quang, một kết quả phản trực giác đối với việc nâng cấp công nghệ. Nguyên nhân cốt lõi không phải là do bản thân các bộ thu phát mà là do sự bùng nổ kết hợp của khả năng tương tác của nhiều nhà cung cấp: nhiều ASIC chuyển mạch × nhiều nhà cung cấp DSP × nhiều nhà cung cấp mô-đun đã tạo ra một ma trận thử nghiệm mà không một chu trình thẩm định đơn lẻ nào có thể bao quát đầy đủ (AWS).

 

Hầu hết các doanh nghiệp không thể tái tạo đòn bẩy của nhà cung cấp AWS. Nhưng bài học sẽ giảm quy mô: kiểm tra các kết hợp chuyển đổi-sang-bộ thu phát cụ thể trong môi trường phòng thí nghiệm của riêng bạn trước khi triển khai sản xuất, bằng cách sử dụngĐo từ xa trước-FEC BER và VDM làm tiêu chí chấp nhận, không chỉ liên kết-lên/liên kết-xuống. Chúng tôi đã phát hiện được một loại lỗi cụ thể thông qua quá trình này: các mô-đun đạt tiêu chuẩn cơ bản nhưng thể hiện độ nhạy Rx cận biên dưới áp lực nhiệt, chỉ gây ra lỗi Pre-FEC trên 1e-4 khi tải sản xuất liên tục. Mẫu đó xuất hiện thường xuyên nhất với một số kết hợp DSP-để{10}}chuyển ASIC nhất định. Dữ liệu tương thích được xác thực trước của chúng tôi dành cho các nền tảng Cisco, Arista, Juniper và Dell được cung cấp theo yêu cầu.

 

Xây dựng cơ sở hạ tầng cáp quang có khả năng chống chịu-trong tương lai cũng đồng nghĩa với việc đạt được mức dự phòng vượt mức phù hợp. Corning khuyến nghị cung cấp quá mức 25–100% sợi dựa trên sự không chắc chắn về nhu cầu (Corning). Phạm vi đó quá rộng để có thể thực hiện được nếu không có ngữ cảnh, vì vậy đây là cách chúng tôi phân đoạn phạm vi đó:

 

Xây dựng kế hoạch công suất quang học của bạn

 

Năm quyết định, theo trình tự. Mỗi cổng tiếp theo.

 

Nếu bạn đang thực hiện các bước 1–3 và cần trợ giúp để điều chỉnh các điều kiện của nhà máy sợi quang với thông số kỹ thuật của bộ thu phát, thì đó là một cuộc trò chuyện đáng để bắt đầu trước khi chu trình mua sắm kết thúc. Các mẫu tiêu chuẩn 400G của chúng tôi được vận chuyển từ kho; các biến thể mã hóa-tùy chỉnh mất từ ​​7 đến 10 ngày làm việc.