A történelem során a nagy sebességű Ethernet interfészeket kezdetben a szolgáltatók sűrűségi és spektrális hatékonysági követelményei vezérelték. Az optikai modulok nagyban kezdődnek – általában egyszerre egy kártya. Több generáción keresztül minden sebességet két csomag egyikébe vontak össze: SFP és QSFP. És ahogy a kereslet jelentősen növekszik, a költségek és az energiafogyasztás is fokozatosan csökken.
A rézkábel és AOC nélküli 400 GbE ötéves növekedési üteme szintén 20-szor gyorsabb lesz, mint a 100 GbE (lásd az alábbi ábrát: a 100 GbE és a 400 GbE első öt évének összehasonlítása). Ez a lehetőség példátlan iparági befektetéseket ösztönöz a bevett vállalatok és startupok részéről.
400 GbEa gyors sávon
A 10 GbE tíz év alatt fejlődött a XENPAK-ról az SFP+-ra. A 100 GbE telepítette a CFP-t, a CPAK-ot és a CFP2-t, majd 5 éven belül átkerült a QSFP28-ra. A 100 GbE szintén szenvedett a CFP4 félrelépéseitől, de megtanulta azt a kulcsfontosságú leckét is, hogy az optikát szinkronizálni kell más platformok, hálózatok és vállalkozások céljaival. Ha nem, akkor idő- és pénzpocsékolás. A CFP4 mérete vonzó, de megszakítja a visszamenőleges kompatibilitást, és nem felel meg mindhárom célnak.
A 400 GbE nagy kapacitásának és alacsony költségének elérése kritikus fontosságú a hálózatüzemeltetők, chipgyártók, optikai gyártók, útválasztók és kapcsolók gyártói, valamint az optikai ökoszisztéma sok más tagja számára. Nevezetesen, a 400 GbE sikeres bevezetésének egyik oka a sebesség és a PMD konvergenciája volt az IEEE, az OIF és a többforrású protokoll (MSA) tagjai között. Sajnos az iparnak kezdetben két dugaszolható csomagolási modellje volt, ami az újrafejlesztéshez és a gyártáshoz vezetett. Ez a párhuzamosság csökkentheti a piac azon képességét, hogy kiterjessze a közös megoldásokat.
A két adó-vevő tokozási mód hátrányai
A 400 GbE sikeres bevezetésének kulcsfontosságú tényezői a költségek, a befektetések védelme és az ellátási lánc. Amikor a költség kritikus, fontos, hogy ne építsük túl a funkcionalitást. Az eredeti 100 GbE szabvány egymódusú optikai szálon alapult 10 km-en. Később az ipar rövid távolságokat fejlesztett ki a teljesítmény optimalizálása és a költségek csökkentése érdekében. A 400 GbE a gyorsabb teljes rendelkezésre állás és a kisebb méretek előnyeit élvezi – a kezdeti 1 métertől 10 km-ig 2019-ben és 100 km-ig 2020-ban.
Egy másik költségtényező a méretgazdaságosság elérése. Sajnos mindkét modul-beágyazási formátum megléte megakadályozza, hogy a piac teljes mértékben kihasználja a konzisztencia egyéb előnyeit. A karcsú gyártás elengedhetetlen a méretgazdaságossághoz, mivel a kereslet növeli a kibocsátást és ezáltal a költségeket. Így a közös gyártósor a kulcs, és a több tucat vállalattal rendelkező nagy ökoszisztémák profitálnak majd a szabványosításból. Az ökoszisztéma magában foglalja a gyártóberendezések, tesztberendezések, szoftvertervező eszközök, csatlakozók és ketrecek, termikus megoldások, megfelelőségi és tanúsító berendezések fejlesztőit. Tekintettel a 400 GbE korai várakozásaira és gyors növekedésére, fontos, hogy gyorsan elérjük a közösséget.
Miért olyan fontos a visszamenőleges kompatibilitás?
Az elmúlt évtizedben a nagyszámítógépes platformok és az optikai eszközök költségaránya jelentősen eltolódott az optikai eszközök felé, ez a tendencia a 400 GbE megjelenésével csak felgyorsul. A generációk közötti kompatibilitás segít ellensúlyozni ezt a tendenciát. 2019 végéig több mint 24 millió QSFP modul kerül telepítésre, több mint 8 milliárd dolláros beruházással. A 100 GbE QSFP iránti kereslet még a 400 GbE bevezetése után is erőteljesen növekedni fog, köszönhetően a 100 GbE szerverek megjelenésének, valamint a vállalatok és szolgáltatók számára megnövekedett sávszélességnek a hálózaton.
Nem elég új eszközöket hozzáadni és gyorsabban futni ugyanazon a hálózaton; a visszamenőleges kompatibilitás több szempontját is figyelembe kell venni, beleértve a meglévő modulok újrafelhasználását és a 100 GbE-be történő folyamatban lévő beruházást. Ezért csak a meglévő modulokat támogató új portok valósíthatók meg. Másodszor, a legújabb útválasztók és kapcsolók telepítésének költsége, teljesítménye és helyigénye meghaladta a 400 GbE funkcionalitás szükségességét. Ez lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy felkészüljenek a jövőbeli növekedésre, és profitáljanak az új hardverből anélkül, hogy azonnal be kellene ruházniuk az első generációs 400 GbE optikába. Végül meg kell védeni a hűtési architektúrával (például felülről lefelé vagy oldalról oldalra) kompatibilis, telepített útválasztókba és kapcsolókba történő beruházásokat. A QSFP-DD megoldja ezt a problémát a modulok és a radiátorok szétválasztásával, lehetővé téve a gazdarendszer igény szerinti testreszabását.
Ahol lehetséges, az új generációnak meg kell próbálnia fenntartani a visszamenőleges kompatibilitást. A harmadik vagy akár negyedik generációs kompatibilitás kiterjesztése technikailag megerőltető, de értékes is. A befektetésvédelem és az új követelmények közötti egyensúly megteremtésének döntése soha nem egyszerű. 2017-ben és 2018-ban a 400 GbE, 800 GbE és még nagyobb sebességű tokozott formátumú konverziók szükségessége kérdéses. Általánosan elfogadott, hogy a kapszulázott formájú átalakításokat akkor kell elvégezni, amikor műszaki problémák vagy költségek miatt feltétlenül szükséges. A befektetésvédelem, a nagy sűrűség és a képességek teljes körének elérése kockázatot igényel, de a QSFP-DD mindezt kezelni tudja, lehetővé téve az iparág számára, hogy méretgazdaságossággal haladjon előre.
QSFP-DD kihívások és megoldások
A QSFP-DD-vel való visszamenőleges kompatibilitás számos kihívás megoldását igényli, beleértve az alkatrészek méretét és elrendezését, a modul- és rendszerhűtést, valamint az elektromos csatlakozókat, amelyek négy és nyolc csatornát támogatnak az 56G SerDes használatával. Ezek a tényezők egymással összefüggenek, és más rendszerelemek, például nagy teljesítményű ASIC figyelembe vételét igénylik. Természetesen ezek a mechanikai kihívások könnyebben megoldhatók az új típusú modulok esetében, amelyek megszakítják a kompatibilitást az előző generációkkal.
Az egyik legnyilvánvalóbb technikai kihívás a hűtés. A kezdeti 400 GbE PMD várhatóan 12 W-ot igényel, míg a QSFP28 csak körülbelül 4 W-ot támogat, így érthető, hogy egyesek miért nehezen tudják megtenni az ugrást. Az eredeti gól sikere még nagyobb ambíciót szült. A 2020-ra tervezett 400ZR/ZR+ koherens modul 20W-ot igényelhet. A folyamatos innováció, beleértve a rendszereket és a ketrectervezést, megmutatta, hogy ez lehetséges, és a szabványügyi szervezet hamarosan jóváhagyja ezeketmegoldások a QSFP-DD-hez. A 20 W támogatásának utolsó lépése egy radiátor hozzáadásával érhető el a modul elejére. Az alábbi ábrán látható módon.
További termikus szempont, hogy az optikai modulok nem tekinthetők zárt rendszernek; egy útválasztó, kapcsoló vagy szerver általános kialakításában kell működniük. Az OSFP-hez képest a QSFP modulok fontos jellemzője, hogy kisebb helyigényük nagyobb légbeszívást tesz lehetővé. Ez a tényező a rendszer többi részének előnyére válik, amint az jól látható a mindkét lehetőséget kínáló platformon.
Sok más terület is van, ahol a QSFP-DD-ben a befektetésvédelem elérése nagyszabású, iparági szintű együttműködést igényel. A 40G-tól a 400G-ig vezető út minden lépése jelentős technológiai fejlődést jelent, amelyek közül sokat valaha lehetetlennek tartottak. Ebben a szakaszban az emberek elkezdenek foglalkozni ezekkel a kihívásokkal a jövő Ethernet-sebessége tekintetében, ezért szkeptikusnak kell lennünk azzal a kezdeti érvvel kapcsolatban, hogy az ismétlődő QSFP elérte a határát.
Az ellátási lánc irányítása a hardverszállítók és a hálózatüzemeltetők sikerének kulcsfontosságú megkülönböztető tényezőjévé vált. Mivel a nagyméretű, méretezhető adatközpontok telepítése olyan nagy, a szállítók sokfélesége kritikus fontosságú, és ha a két moduláris beágyazási minta továbbra is fennáll, előfordulhat, hogy mindegyik szállítónak fel kell osztania az ellátási lánc kezelését.
A legjobb piaci lehetőség az ömlesztve, elfogadható áron történő szállítás. Amint a modul beágyazási mintája sikeresen beépült, a 400 GbE kibocsátás profitál majd a szállító összes közreműködőjének és több versenytársának optimalizálásából. Nem ismételhetjük meg a CFP4 tanulságait pusztán azért, hogy indokolatlan rövid távú kockázatcsökkentést hajtsunk végre.
Következtetés
A 400 GbE piacra dobása 2019-ben kezdődik, és gyorsan emelkedni fog. Az optikai modulok csomagolásának formájával kapcsolatos vita nagyjából lezárult, és hogy a rendszer gyártója a QSFP-DD-t választotta-e vagy mindkettőt, a hangsúly most a jövőbeli sebességekre helyeződött át. Hosszú távon a 400GbE elsősorban a QSFP-DD-t választja majd. Ahogy az ipar továbbra is integrálja a QSFP-DD-t, méretgazdaságosság jön létre, és a 400 GbE teljes potenciálját eléri.
