Bộ thu phát quang phù hợp với mạng cáp quang

 

Trung tâm dữ liệu ăn băng thông. Ý tôi là theo nghĩa đen, - hãy xem lưu lượng truy cập mạng của bất kỳ cơ sở nào trong một tuần và bạn sẽ hiểu tại sao quang họcmáy thu pháttrở thành giải pháp mặc định thay vì đồng. Quá trình chuyển đổi tín hiệu điện diễn ra bên trong các mô-đun nhỏ này, biến các bit thành các xung ánh sáng bắn xuyên qua các sợi thủy tinh với tốc độ mà đồng không bao giờ có thể chạm tới.

Hầu hết các nhóm mạng không dành đủ thời gian để suy nghĩ về việc lựa chọn bước sóng. Sai lầm lớn.

 

Multimode vẫn rẻ hơn (và đó là vấn đề)

 

 

Bước sóng 850nm hoạt động với sợi đa mode. Bạn thấy nó ở khắp mọi nơi trong các trung tâm dữ liệu vì chi phí thu phát vẫn ở mức thấp và trong khoảng cách ngắn giữa các giá đỡ, nó vẫn hoạt động tốt. Mô-đun 100G chạy 850nm giúp bạn có phạm vi tiếp cận khoảng 100 mét, đôi khi nhiều hơn một chút tùy thuộc vào chất lượng sợi. Không ấn tượng trên giấy tờ nhưng trong một trung tâm dữ liệu điển hình với cách bố trí lối đi nóng/lạnh thì rất nhiều.

Kinh tế trở nên thú vị khi bạn mở rộng quy mô. Sợi quang đơn chế độ-ở bước sóng 1310nm có phạm vi lên tới 40 kilômét - dựa trên thông số kỹ thuật của nhà sản xuất từ ​​walsun.com và các trang khác. Nhưng đây là điều mà bảng dữ liệu sẽ không nhấn mạnh: suy hao sợi quang ở 850nm là khoảng 2,5dB/km trong khi 1310nm chỉ mất 0,4dB/km theo tiêu chuẩn ITU{11}}T (bjrofoc.com ghi lại điều này). Đúng vậy, đối với mạng trong khuôn viên trường hoặc bất kỳ mạng nào băng qua đường, bạn cần có một{14}chế độ duy nhất. Không có cách nào xung quanh nó.

 

Cisco và Finisar về cơ bản đã sở hữu không gian này

 

Sự tập trung của thị trường làm tôi ngạc nhiên khi nhìn thấy những con số. Cisco Systems và Finisar Corporation kiểm soát hơn 20% doanh số bán thiết bị thu phát quang toàn cầu tính đến 2023 -, theo nghiên cứu của gminsights.com. Hai mươi phần trăm nghe có vẻ không lớn cho đến khi bạn nhớ ngành này từng phân mảnh như thế nào. Việc Cisco mua lại Acacia vào năm 2021 đã mang lại cho họ công nghệ quang học mạch lạc, điều này giải thích cho sự thúc đẩy mạnh mẽ của họ vào các mô-đun 400G ZR và 800G cho các ứng dụng đường dài.

Broadcom cũng đang đưa ra những dự đoán táo bạo. Họ nói rằng 800 gigabit mỗi giây vào năm 2025, sau đó là 1,6 terabit mỗi giây vào năm 2026 (emergenresearch.com đã đưa tin về thông báo của họ). Những tốc độ đó có vẻ đầy tham vọng. Chúng tôi sẽ xem liệu silicon và quang học có thực sự có thể cung cấp âm lượng hay không.

Các dẫn xuất SFP ở mọi nơi bạn nhìn

Các mô-đun có thể cắm được-kích thước nhỏ đã chiếm ưu thế vì bạn có thể-trao đổi nóng chúng mà không cần tắt thiết bị. SFP, SFP+, QSFP... việc đặt tên trở nên lộn xộn nhưng khái niệm lại đơn giản. Nhồi nhét càng nhiều giao diện quang học càng tốt vào một card đường truyền. QSFP28 gói 100G vào một vật nhỏ hơn ngón tay cái của bạn.

QSFP-DD sử dụng 8 làn đường điện thay vì 4 làn, giúp tăng gấp đôi mật độ. Dấu chân cơ bản tương tự, thông lượng 400G. Vật lý khiến việc - trở nên khó khăn hơn trong việc duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu trên các làn đường đó ở tốc độ cao trong khi vẫn quản lý được nhiệt trong một gói nhỏ như vậy. Nhưng nó hoạt động.

CFP2 vẫn xuất hiện trong một số triển khai mạch lạc, chúng còn nhỏ so với các biến thể QSFP. Tuy nhiên, khi bạn đang thực hiện 200G+ trên quãng đường hàng trăm km, không gian bổ sung dành cho chip DSP và khả năng quản lý nhiệt tốt hơn sẽ mang lại hiệu quả.

IoT đã thay đổi toán học

29,3 tỷ kết nối IoT trên toàn cầu vào năm 2023 theo theo dõi của Cisco (credenceresearch.com có ​​​​sự cố). Đó không phải là dự báo, điều đó đã xảy ra rồi. Mỗi cảm biến thông minh, ô tô được kết nối, bộ điều khiển công nghiệp đều tạo ra các luồng dữ liệu truyền vào mạng ở đâu đó. Việc xây dựng điện toán biên để xử lý tất cả những điều này sẽ tạo ra nhu cầu về bộ thu phát 25G và 100G hiệu quả về mặt chi phí vì bạn đang triển khai hàng nghìn bộ trên mỗi địa điểm.

 

 

Các nhà cung cấp thiết bị viễn thông truyền thống tiếp tục cố gắng bán các mô-đun cấp nhà cung cấp dịch vụ{0}}đắt tiền được thiết kế cho tuổi thọ 25-năm. Các nhà khai thác biên không quan tâm đến điều đó - họ muốn có độ tin cậy đủ tốt với chi phí thấp. Những ưu tiên khác nhau.

 

Sức mạnh tăng lên nhanh chóng

 

Mô-đun 400G QSFP-DD có công suất 12-14 watt mỗi mô-đun. Nghe có vẻ không nhiều lắm. Nhân con số đó với 256 cổng trong khung máy, đột nhiên bạn phải xử lý 3+ kilowatt chỉ dành cho hệ thống quang học, không tính nguồn điện ASIC của công tắc hoặc chi phí làm mát. Các nhà khai thác trung tâm dữ liệu theo dõi mức tiêu thụ điện năng trên mỗi giá một cách ám ảnh vì điện tốn tiền và nhiệt đòi hỏi cơ sở hạ tầng làm mát đắt tiền.

Xếp hạng nhiệt độ quan trọng hơn các thông số kỹ thuật đề xuất. Mô-đun được xếp hạng 0-70 độ hoạt động hiệu quả trong các phòng máy chủ được kiểm soát khí hậu. Đặt nó trong tủ ngoài trời hoặc môi trường sàn nhà máy và xem nó hỏng khi nhiệt độ môi trường tăng đột biến. Hiện có các bộ thu phát phạm vi nhiệt độ mở rộng nhưng giá thành cao hơn và không phải lúc nào nhà cung cấp cũng dự trữ chúng.

 

Nơi các tiêu chuẩn xung đột

 

IEEE xử lý các thông số kỹ thuật Ethernet. OIF viết các thỏa thuận thực hiện. Nhiều MSA xác định các yếu tố hình thức. ITU-T công bố các khuyến nghị dành cho viễn thông. Các tổ chức này không phải lúc nào cũng phối hợp tốt và đôi khi các thông số kỹ thuật lại mâu thuẫn với nhau theo những cách tinh tế.

Tôi đã khắc phục sự cố về khả năng tương tác trong đó hai mô-đun "tuân thủ{0}}tiêu chuẩn" từ các nhà cung cấp khác nhau không liên kết đúng cách. Sự cố bắt nguồn từ lề thời gian - cả hai mô-đun đều hoạt động theo thông số kỹ thuật nhưng ở hai đầu đối diện của khoảng dung sai. Cuối cùng, bạn cần ma trận tương thích của nhà cung cấp mặc dù mọi thứ được cho là đã được tiêu chuẩn hóa. Bực bội nhưng đó là sự thật.

Hyperscalers đã lật đổ ngành công nghiệp

 

 

Amazon, Google, Microsoft, Meta triển khai các bộ thu phát ở quy mô khiến các công ty viễn thông truyền thống trông nhỏ bé. Xây dựng hàng trăm trung tâm dữ liệu trên toàn cầu có nghĩa là các phương pháp mua sắm khác nhau - mối quan hệ trực tiếp với nhà sản xuất, thông số kỹ thuật tùy chỉnh, sẵn sàng sử dụng các thành phần đủ tốt thay vì-được thiết kế quá mức để có độ tin cậy tối đa. Điều này đã làm thay đổi mạnh mẽ các ưu tiên thiết kế của nhà sản xuất. Chi phí mỗi bit thấp hơn trở nên quan trọng hơn số MTBF 25 năm.

Bạn có thể thấy điều này ở tốc độ mà các mô-đun 400G đạt được khối lượng thị trường so với những lần tăng tốc độ trước đó. Các công ty siêu quy mô cần chúng, có quy mô triển khai để tài trợ cho việc phát triển và không quan tâm đến việc chờ đợi các chu kỳ phê duyệt viễn thông truyền thống.

Hệ thống quang học đóng gói-có thể là sản phẩm tiếp theo. Thay vì các mô-đun có thể cắm được, bạn sẽ tích hợp trực tiếp các thành phần quang học với ASIC chuyển mạch, giúp cắt giảm tổn thất trên đường dẫn điện. Nhưng bạn mất khả năng-trao đổi nóng, điều này có vẻ nguy hiểm. Intel đang đẩy mạnh phát triển quang tử silicon, một số nhà sản xuất Trung Quốc cũng vậy. Lời hứa là sẽ giảm điện năng và chi phí bằng cách đặt mọi thứ trên nền silicon thay vì chất bán dẫn III{6}}V kỳ lạ. Vẫn đang chờ xem liệu nó có mang lại hiệu quả ở quy mô sản xuất hay không.

Thị trường thu phát quang học đạt 10 tỷ USD vào năm 2023 trên toàn cầu và tốc độ tăng trưởng không hề chậm lại. Nhiều trung tâm dữ liệu hơn, nhiều điểm cuối IoT hơn, các cụm đào tạo AI cần băng thông cực lớn... nhu cầu không ngừng tăng cao. Cho dù chúng tôi thực sự cần sớm tốc độ 800G và 1.6T hay đó chỉ là các nhà cung cấp muốn bán thiết bị mới đắt tiền, tôi đoán chúng tôi sẽ tìm hiểu.