Optische transceivers zijn geschikt voor glasvezelnetwerken

 

Datacenters vreten bandbreedte. Ik bedoel dat - letterlijk een week lang het netwerkverkeer van een faciliteit bekijkt en u zult zien waarom optischzendontvangerswerd de standaardoplossing in plaats van koper. De elektrische signaalconversie vindt plaats in deze kleine modules, waardoor bits worden omgezet in lichtpulsen die door glasvezels schieten met snelheden die koper nooit zou kunnen bereiken.

De meeste netwerkteams besteden niet genoeg tijd aan het nadenken over de golflengteselectie. Grote fout.

 

Multimode is nog steeds goedkoper (en dat doet ertoe)

 

 

850 nm golflengte werkt met multimode glasvezel. Je ziet het overal in datacenters omdat de kosten van de transceiver laag blijven en voor korte afstanden tussen racks prima werkt. Een 100G-module met 850 nm levert een bereik van ongeveer 100 meter op, soms iets meer, afhankelijk van de vezelkwaliteit. Op papier niet indrukwekkend, maar in een typisch datacenter met een warme/koude gangindeling is dat ruim voldoende.

De economie wordt interessant als je opschaalt. Single{1}}vezel met een golflengte van 1310 nm bereikt een bereik van 40 kilometer -, gebaseerd op specificaties van de fabrikant van walsun.com en anderen. Maar dit is wat de datasheets niet benadrukken: het vezelverlies bij 850 nm bedraagt ​​ongeveer 2,5 dB/km, terwijl bij 1310 nm slechts 0,4 dB/km verloren gaat volgens de ITU-T-normen (bjrofoc.com documenteert dit). Dus ja, voor campusnetwerken of andere straten die je oversteekt, heb je een enkele-modus nodig. Er is geen weg omheen.

 

Cisco en Finisar zijn nu feitelijk eigenaar van deze ruimte

 

De marktconcentratie verraste mij toen ik de cijfers zag. Volgens onderzoek van gminsights.com hebben Cisco Systems en Finisar Corporation volgens onderzoek van gminsights.com per 2023 - ruim 20% van de wereldwijde verkoop van optische transceivers in handen. Twintig procent klinkt niet enorm totdat je je herinnert hoe gefragmenteerd deze industrie vroeger was. Cisco's overname van Acacia in 2021 leverde hen coherente optische technologie op, wat hun agressieve overstap naar 400G ZR- en 800G-modules voor langeafstandstoepassingen verklaart.

Broadcom doet ook gedurfde voorspellingen. Ze zeggen 800 gigabit per seconde in 2025, en vervolgens 1,6 terabit per seconde in 2026 (emergenresearch.com berichtte over hun aankondigingen). Die snelheden lijken ambitieus. We zullen zien of het silicium en de optica daadwerkelijk op volume kunnen presteren.

SFP-derivaten waar je ook kijkt

Inplugbare modules met een kleine vorm-factor hebben het overgenomen omdat je ze hot- kunt verwisselen zonder de apparatuur uit te schakelen. SFP, SFP+, QSFP... de naamgeving is rommelig geworden, maar het concept is eenvoudig. Stop zoveel mogelijk optische interfaces in een lijnkaart. QSFP28 verpakt 100G in iets dat kleiner is dan je duim.

QSFP-DD gebruikt 8 elektrische rijstroken in plaats van 4, wat de dichtheid verdubbelt. Dezelfde basisvoetafdruk, 400G doorvoer. De natuurkunde maakt het lastig - om de signaalintegriteit op die rijstroken bij hoge snelheden te behouden en tegelijkertijd de hitte in zo'n klein pakket te beheersen. Maar het werkt.

CFP2 komt nog steeds voor in een aantal samenhangende implementaties, ze zijn omvangrijk vergeleken met QSFP-varianten. Als je echter 200G+ over honderden kilometers doet, loont de extra ruimte voor betere DSP-chips en thermisch beheer.

IoT heeft de wiskunde veranderd

29,3 miljard IoT-verbindingen wereldwijd tegen 2023 volgens Cisco's tracking (credenceresearch.com heeft de uitsplitsing). Dat is geen voorspelling, dat is al gebeurd. Elke slimme sensor, verbonden auto en industriële controller genereert datastromen die ergens in netwerken worden ingevoerd. De edge computing-uitbreiding om dit allemaal aan te kunnen, creëert de vraag naar kosteneffectieve 25G- en 100G-transceivers, omdat u ze met duizenden per site implementeert.

 

 

Traditionele leveranciers van telecomapparatuur bleven proberen dure modules van carrier-kwaliteit te verkopen die waren ontworpen voor een levensduur van 25- jaar. Edge-operators geven daar niets om; ze willen voldoende betrouwbaarheid tegen lage kosten. Verschillende prioriteiten.

 

Het stroomverbruik loopt snel op

 

400G QSFP-DD-modules trekken elk 12-14 watt. Klinkt niet zo veel. Vermenigvuldig dat met 256 poorten in een chassis en je hebt opeens te maken met 3+ kilowatt alleen voor de optica, afgezien van de ASIC-stroom van de switch of de overheadkoeling. Exploitanten van datacenters houden het energieverbruik per rack obsessief bij, omdat elektriciteit geld kost en warmte dure koelinfrastructuur vereist.

Temperatuurclassificaties zijn belangrijker dan de specificaties suggereren. Een module met een classificatie van 0-70 graden werkt prima in serverruimtes met klimaatbeheersing. Plaats hem in een buitenkast of fabrieksvloer en kijk hoe hij kapot gaat als de omgevingstemperatuur stijgt. Transceivers met een groter temperatuurbereik bestaan, maar zijn duurder en leveranciers hebben ze niet altijd op voorraad.

 

Waar normen botsen

 

IEEE verwerkt Ethernet-specificaties. OIF schrijft uitvoeringsovereenkomsten. Meerdere MSA's definiëren vormfactoren. ITU-T publiceert aanbevelingen voor telecom. Deze organisaties coördineren niet altijd goed en soms spreken specificaties elkaar op subtiele manieren tegen.

Ik heb interoperabiliteitsproblemen opgelost waarbij twee "standaarden-compatibele" modules van verschillende leveranciers niet goed op elkaar aansluiten. Het probleem was terug te voeren op timingmarges - beide modules werkten binnen de specificaties, maar aan tegenovergestelde uiteinden van het tolerantievenster. Uiteindelijk heb je compatibiliteitsmatrices van leveranciers nodig, ook al is alles zogenaamd gestandaardiseerd. Frustrerend maar dat is de realiteit.

Hyperscalers hebben de industrie omgedraaid

 

 

Amazon, Google, Microsoft en Meta zetten transceivers in op een schaal die traditionele telecombedrijven klein doet lijken. Het bouwen van honderden datacenters wereldwijd betekent verschillende inkoopbenaderingen - directe relaties met de fabrikant, aangepaste specificaties, de bereidheid om componenten te gebruiken die goed genoeg zijn in plaats van-overontworpen voor maximale betrouwbaarheid. Hierdoor veranderden de ontwerpprioriteiten van fabrikanten hard. Lagere kosten per bit werden belangrijker dan 25-jarige MTBF-cijfers.

Je kunt dit zien aan hoe snel 400G-modules het marktvolume bereikten in vergelijking met eerdere snelheidssprongen. De hyperscalers hadden ze nodig, hadden de implementatieschaal om de ontwikkeling te financieren en waren niet geïnteresseerd in het wachten op traditionele goedkeuringscycli voor telecom.

Co-verpakte optica zou de volgende kunnen zijn. In plaats van inplugbare modules zou je optische componenten rechtstreeks met schakel-ASIC's kunnen integreren, waardoor verliezen in het elektrische pad worden verminderd. Maar je verliest de hotswap-mogelijkheid, wat riskant lijkt. Intel is hard aan het pushen op het gebied van siliciumfotonica, en ook verschillende Chinese fabrikanten. De belofte is een lager vermogen en lagere kosten door alles op siliciumsubstraten te plaatsen in plaats van op exotische III-V-halfgeleiders. Wacht nog steeds om te zien of het op productieschaal presteert.

De markt voor optische transceivers bereikte in 2023 wereldwijd een waarde van 10 miljard dollar en de groei vertraagt ​​niet. Meer datacenters, meer IoT-eindpunten, AI-trainingsclusters die enorme bandbreedte nodig hebben... de vraag blijft stijgen. Of we binnenkort daadwerkelijk 800G- en 1,6T-snelheden nodig hebben of dat het alleen maar leveranciers zijn die dure nieuwe apparatuur willen verkopen, we zullen het wel ontdekken.