Bộ thu phát có thể cắm phù hợp với mạng hiện đại

 

Sự thay đổi kiến ​​trúc theo hướng cơ sở hạ tầng mạng phân tách đã nâng cấp các bộ thu phát có thể cắm được từ các thành phần hàng hóa thành tài sản triển khai chiến lược quản lý hoạt động kinh tế của các trung tâm dữ liệu và mạng viễn thông hiện đại. Những-có thể tráo đổi nhanh nàymô-đun quang họcs-được chuẩn hóa thông qua các Thỏa thuận đa nguồn-bao gồm các hệ số dạng SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD và OSFP-chuyển đổi tín hiệu điện thành xung quang trên các sợi quang đồng thời cho phép Giám sát chẩn đoán kỹ thuật số theo thời gian thực- giúp thay đổi căn bản cách các kỹ sư quản lý tính toàn vẹn của liên kết. Sự phát triển từ các mô-đun 1G SFP đến các thiết bị cắm kết hợp 800G hiện tại không chỉ thể hiện khả năng mở rộng băng thông gia tăng mà còn là sự sắp xếp lại mang tính triết lý trong cách cơ sở hạ tầng mạng quang đáp ứng các nhu cầu không thể đoán trước của các cụm đào tạo AI và kết nối siêu quy mô.

 

 

Lộ trình của nhà cung cấp không nhấn mạnh điều gì

 

Dành đủ thời gian trong phòng máy thực tế và bạn nhận thấy một điều mà bảng dữ liệu sản phẩm không bao giờ đề cập đến: khoảng cách giữa mật độ cổng lý thuyết và độ bền nhiệt thực tế.

 

Broadcom dự đoán rằng-công nghệ DSP thế hệ tiếp theo và quang học tuyến tính có thể cắm sẽ làm giảm mức tiêu thụ năng lượng quang của bộ chuyển mạch 51,2T từ khoảng 1kW xuống khoảng 600W-750W. Đó là sự tiến bộ có ý nghĩa. Người ta cũng phải thừa nhận rằng việc triển khai hiện tại nằm gần trần nhiệt một cách khó chịu, điều này hạn chế tính linh hoạt của cấu hình.

 

Câu hỏi về khả năng tương tác Không ai hỏi chính xác

 

Đây là cuộc trò chuyện mà tôi đã thực hiện ít nhất hàng chục lần với các nhóm mua sắm để đánh giá mô-đun SFP của bên thứ ba-:

"Những thiết bị này có tương thích với thiết bị chuyển mạch Cisco của chúng tôi không?"

Câu trả lời đúng là phức tạp. Các mô-đun phù hợp về mặt vật lý. Họ có thể khởi tạo mà không có thông báo lỗi. Mã hóa EEPROM phù hợp với những gì chương trình cơ sở của Cisco mong đợi. Nhà sản xuất-bên thứ ba đảo ngược-kỹ sư bắt tay cụ thể của nhà cung cấp-với độ chính xác vượt trội-điều đó không đặc biệt khó khăn vì dù sao thì thông số MSA cũng xác định hầu hết các yêu cầu về giao diện.

Nhưng "tương thích" và "được hỗ trợ" không phải là từ đồng nghĩa.

Ngôn ngữ bảo hành của Cisco cho phép-các bộ thu phát của bên thứ ba mà không làm mất hiệu lực phạm vi phủ sóng-trừ khi thành phần bên thứ ba-trực tiếp gây hư hỏng thiết bị. HP và Dell duy trì vị trí tương tự. Cụm từ của Juniper trở nên chặt chẽ hơn: các dịch vụ hỗ trợ sẽ không khả dụng cho đến khi bạn đổi các thấu kính quang học không phải- của Juniper trở lại mô-đun ban đầu. Rủi ro trách nhiệm pháp lý tập trung khác nhau tùy thuộc vào thiết bị của nhà cung cấp nào bị lỗi trong quá trình khắc phục sự cố.

Điều quan trọng về mặt vận hành: bộ thu phát có hoạt động hay không. Trong mười lăm năm xử lý các kết nối quang, tôi đã thấy chính xác ba lỗi có liên quan cụ thể đến các mô-đun của bên thứ ba-. Hai nhà cung cấp có vấn đề liên quan đã rời khỏi thị trường. Một hóa ra là hàng giả mạo danh một sản phẩm có thương hiệu-. Hệ sinh thái thu phát quang của bên thứ ba-hợp pháp-hợp tác với các nhóm kỹ thuật thực tế và cơ sở hạ tầng thử nghiệm-tạo ra các mô-đun có chức năng giống hệt với các mô-đun tương đương của OEM.

Sự khác biệt về chi phí vẫn còn đáng kể. Bộ thu phát OEM có giá cao hơn gấp 5 đến 10 lần so với các mô-đun tương thích với-thông số kỹ thuật tương đương. Đối với hàng nghìn-việc triển khai cổng, vùng đồng bằng đó thể hiện tác động nghiêm trọng đến ngân sách.

 

DDM: Khả năng chẩn đoán Mọi người đều bỏ qua

 

Giám sát chẩn đoán kỹ thuật số có thể là tính năng ít được sử dụng nhất trong cơ sở hạ tầng mạng.

Mọi bộ thu phát có thể cắm hiện đại tuân thủ SFF-8472 đều báo cáo liên tục năm thông số: nhiệt độ mô-đun, điện áp nguồn, dòng điện phân cực laser, công suất phát và công suất nhận. Các ngưỡng được hiệu chuẩn tại nhà máy. Cảnh báo kích hoạt khi giá trị trôi ra ngoài phạm vi chấp nhận được. Dữ liệu truyền qua giao diện bus I2C tới bất kỳ hệ thống quản lý nào được định cấu hình để thăm dò nó.

Hầu như không ai cấu hình hệ thống quản lý của họ để thăm dò nó.

Năm ngoái, tôi đã dành ba tháng để giúp một-nhà cung cấp dịch vụ colocation quy mô trung bình khắc phục sự cố mất gói thường xuyên trên lớp tổng hợp của họ. Quá trình giám sát của họ cho thấy việc sử dụng CPU sạch sẽ, không có lỗi trên bộ đếm giao diện, hành vi-cây bao trùm bình thường. Sự cố xuất hiện ngẫu nhiên trên nhiều con đường khác nhau và không thể tái tạo nhất quán.

 

Nếu ai đó kích hoạt tính năng bỏ phiếu DDM và đặt các ngưỡng hợp lý, nền tảng giám sát sẽ gắn cờ các bộ thu phát đó vài tuần trước đó. Chế độ lỗi rất khó phát hiện, cách khắc phục không quan trọng và dữ liệu chẩn đoán tồn tại trong suốt thời gian-chưa đọc.

Nghiên cứu của AFL cho thấy ô nhiễm gây ra khoảng 85% lỗi mạng cáp quang. Thống kê đó chủ yếu áp dụng cho các giao diện đầu nối, nhưng nó nhấn mạnh một điểm rộng hơn: hệ thống quang học hỏng hóc dần dần trước khi hỏng hóc nghiêm trọng. Bản thân các mô-đun thu phát cung cấp khả năng hiển thị về quá trình xuống cấp đó. Khả năng hiển thị bị bỏ qua.

 

Cuộc cách mạng mạch lạc (và những hạn chế của nó)

 

Quang học có thể cắm kết hợp đại diện cho sự thay đổi kiến ​​trúc quan trọng nhất trong truyền tải quang kể từ khi triển khai DWDM được tiêu chuẩn hóa vào cuối những năm 1990.

Thỏa thuận triển khai OIF 400ZR, được hoàn tất vào năm 2020, xác định khả năng truyền 400G có thể tương tác qua các liên kết điểm-đến-điểm với khoảng cách lên tới 120 km mà không cần tái tạo tín hiệu. OpenZR+ đã mở rộng phạm vi tiếp cận đó hơn nữa thông qua tính năng sửa lỗi chuyển tiếp được cải thiện. OpenROADM MSA đã thúc đẩy khả năng tương tác 800G bằng cách sử dụng Định hình Chòm sao Xác suất. Đây không phải là những cải tiến gia tăng{11}}mà là những mở rộng khả năng cơ bản được cung cấp thông qua cải tiến thuật toán DSP và tích hợp quang tử silicon.

Microsoft đã chuyển đổi đường trục Azure của họ từ thiết bị cắm kết hợp 100G sang kết nối quang kết hợp 400G trong khi vẫn duy trì cơ sở hạ tầng quang hiện có. Nhóm kỹ thuật của họ đã mô tả quá trình di chuyển: "Chỉ cần lắp đặt thiết bị mới ở mỗi đầu và phần còn lại của cơ sở hạ tầng ở giữa vẫn giữ nguyên". Tính kinh tế có hiệu quả vì hệ số dạng có thể cắm được loại bỏ hoàn toàn khung phát đáp chuyên dụng khỏi mô hình triển khai.

Nhưng các thiết bị cắm mạch lạc vẫn chưa thay thế được mọi hệ thống mạch lạc nhúng.

WaveLogic 6 Extreme-biến thể nền tảng nhúng-của Ciena vẫn hoạt động tốt hơn các triển khai có thể cắm được về hiệu suất quang phổ cho các ứng dụng xuyên lục địa và dưới biển. Các ràng buộc về đường bao nhiệt giúp có thể triển khai các thiết bị cắm trong các cổng của bộ định tuyến đồng thời hạn chế công suất truyền tối đa và độ phức tạp DSP có thể đạt được trong các kích thước QSFP{4}}DD. Các mô-đun cắm được của Acacia tiếp cận Shannon hạn chế hiệu suất trên các tuyến tàu điện ngầm và khu vực; khoảng cách hiệu suất còn lại rất quan trọng đối với kỹ thuật đường dài-dài{7}}.

Thị trường đã bỏ phiếu dứt khoát cho các thiết bị cắm được khi chỉ cần có thiết bị cắm cắm là đủ. Thị trường đồng thời xác nhận rằng “nơi nào có đủ ổ cắm” đều có ranh giới.

 

Phân mảnh yếu tố hình thức

Quá trình phát triển tuân theo các yêu cầu về băng thông. 800kết nối G vượt quá mức mà phong bì nhiệt QSFP-DD có thể đáp ứng một cách thoải mái, thúc đẩy việc sử dụng OSFP mặc dù phạm vi sử dụng lớn hơn một chút. Mỗi thế hệ duy trì khả năng tương thích ngược trong dòng của nó-SFP phù hợp với cổng SFP+, bộ thu phát QSFP28 hoạt động trong lồng QSFP-DD với công suất giảm.

Đối với các kiến ​​trúc sư mạng thiết kế vòng đời cơ sở hạ tầng 5{0} năm, điều này rất quan trọng. Các bộ thu phát có thể cắm được triển khai hôm nay để truy cập 400G có thể trở thành yếu tố hạn chế cho việc di chuyển 800G vào ngày mai. Hoặc có thể không, tùy thuộc vào việc tấm mặt khung có phù hợp với OSFP hay không. Các nhà cung cấp dịch vụ chuyển đổi phòng ngừa rủi ro đặt cược của họ bằng cách cung cấp các cấu hình cổng-hỗn hợp. Khách hàng hấp thụ sự phức tạp của việc lập kế hoạch.

 

Nơi thực sự phổ biến-Quang học có thể thay thế được Excel

 

Lập luận mạnh mẽ nhất cho các bộ thu phát có thể cắm được không phải là hiệu suất, mật độ hay chi phí. Đó là sự nhanh nhẹn trong hoạt động.

Yêu cầu mạng thay đổi. Mô hình giao thông thay đổi. Nén chu kỳ làm mới công nghệ. Các ứng dụng không tồn tại trong quá trình thiết kế cơ sở hạ tầng-cụm đào tạo AI tổng hợp tiêu thụ 30kW mỗi giá-đột nhiên yêu cầu các kiến ​​trúc kết nối mà không ai lường trước được.

Quang học có thể cắm được đáp ứng sự không chắc chắn này thông qua tính mô-đun. Hoán đổi bộ thu phát, bảo toàn khoản đầu tư khung gầm. Nâng cấp phạm vi quang học mà không cần nâng cấp nền tảng định tuyến. Chuyển đổi từ kết nối cáp quang đa chế độ sang chế độ đơn-bằng cách thay đổi mô-đun thay vì đi cáp lại. Hỗ trợ di chuyển từ trường tiềm năng nơi thiết bị cũ cùng tồn tại với cơ sở hạ tầng-thế hệ tiếp theo.

Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông xây dựng mạng truyền tải 5G chỉ định chính xác quang học kết hợp có thể cắm được vì mô hình phân bổ phổ tần và phân phối lưu lượng vẫn chưa chắc chắn. Các siêu quy mô triển khai cơ sở hạ tầng đào tạo AI chọn kết nối có thể cắm được vì cấu trúc liên kết cụm GPU phát triển nhanh hơn cơ sở hạ tầng cáp phục vụ nó.

Tính mô-đun đi kèm với chi phí. Các giải pháp-tích hợp trước đôi khi đạt được hiệu suất về giá-tốt hơn trong các ứng dụng bị hạn chế. Tuy nhiên, các ứng dụng vẫn bị hạn chế trong thời gian triển khai nhiều{4}}năm đã trở nên cực kỳ hiếm.

 

 

Thực tế nhiệt khi triển khai mật độ-cao

 

Ngành đã đẩy các mô-đun thu phát 800G vào vỏ QSFP{1}}DD bằng cách thu nhỏ silicon DSP thành các nút xử lý 3nm và cải thiện hiệu suất của bộ làm mát nhiệt điện. Bản thân các bộ thu phát quang đã đạt được các thông số hiệu suất mục tiêu. Các công tắc chứa chúng ngày càng gặp khó khăn.

Mạng cụm AI hiện đại yêu cầu mật độ giá vượt quá 30kW, đôi khi đạt tới 120kW. Làm mát không khí truyền thống đạt đến giới hạn công suất ở mức tải nhiệt này. Việc làm mát bằng chất lỏng-trực tiếp-đến-chip hoặc ngâm hoàn toàn-trở nên cần thiết để vận hành mật độ-cao bền vững.

Giao diện bộ thu phát có thể cắm được làm phức tạp việc áp dụng làm mát bằng chất lỏng. Các mô-đun-có thể tráo đổi nóng yêu cầu các cổng bảng mặt trước-có thể truy cập được, không tương thích với việc triển khai nhúng. Các giải pháp làm mát bằng chất lỏng trực tiếp phải định tuyến chất làm mát mà không chặn khả năng tiếp cận của bộ thu phát. Những hạn chế về mặt cơ học tạo ra những thách thức kỹ thuật mà quang học tích hợp tránh được.

Co-quang học đóng gói-tích hợp I/O quang trực tiếp với ASIC chuyển đổi-thể hiện một quỹ đạo tiềm năng. Nó loại bỏ hoàn toàn hệ số dạng cắm được, đạt được hiệu suất nhiệt thông qua tích hợp chặt chẽ đồng thời hy sinh tính mô-đun giúp cho bộ thu phát có thể cắm được có giá trị vận hành.

Liệu sự đánh đổi đó-có đáng giá hay không tùy thuộc vào bối cảnh triển khai. Bộ siêu tỷ lệ có cơ sở hạ tầng được tiêu chuẩn hóa cao và khả năng kỹ thuật nội bộ có thể dễ dàng hấp thụ quang học đồng đóng gói. Các nhà điều hành doanh nghiệp dựa vào việc bảo trì-do nhà cung cấp cung cấp và mở rộng năng lực gia tăng có thể sẽ không làm vậy.

 

Đánh giá trung thực

 

Bộ thu phát có thể cắm được chiếm ưu thế trong kiến ​​trúc mạng hiện đại vì chúng cân bằng các ràng buộc cạnh tranh hiệu quả hơn so với các lựa chọn thay thế có sẵn. Việc tiêu chuẩn hóa giữa các nhà cung cấp cho phép tính linh hoạt của chuỗi cung ứng. Khả năng-trao đổi nóng cho phép hoạt động liên tục trong quá trình nâng cấp và bảo trì. Khả năng giám sát chẩn đoán-khi được sử dụng thực sự-cho phép phát hiện lỗi chủ động trước khi dịch vụ tác động.

Công nghệ này có những hạn chế. Phong bì nhiệt hạn chế hiệu suất tối đa. Sự phát triển của yếu tố hình thức tạo ra sự phức tạp trong việc lập kế hoạch. Các thiết bị cắm mạch lạc không khớp với hệ thống nhúng trên các tuyến đường-dài{4}}cực kỳ dài.

Đối với phần lớn các hoạt động triển khai mạng-kết nối trung tâm dữ liệu, tập hợp đô thị, khuôn viên doanh nghiệp, truy cập viễn thông-các mô-đun thu phát quang có thể cắm được cung cấp chức năng cần thiết ở các mức giá hợp lý. Các lựa chọn thay thế được nhúng vẫn giữ được các vị trí thích hợp. Các lựa chọn thay thế được đóng gói chung phần lớn vẫn mang tính khái niệm bên ngoài môi trường siêu quy mô.

Các quyết định về cơ sở hạ tầng được đưa ra ngày hôm nay sẽ xác định tính linh hoạt khi nâng cấp vào ngày mai. Bộ thu phát có thể cắm duy trì tính linh hoạt đó. Việc bảo tồn nó có tốn kém hơn việc từ bỏ hay không, điều đó hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ dự đoán mà bạn tin rằng các yêu cầu về lưu lượng truy cập của mình sẽ vẫn duy trì.

Hầu hết các kỹ sư mà tôi biết đã ngừng tin vào những yêu cầu về giao thông có thể dự đoán được vào khoảng năm 2022.