A migração para 400G/800G: Parte II

Figura 2: Cronograma do IEEE P802.3ck a partir de agosto de 2020

Muitos gestores de centros de dados consideram que a cronologia da IEEE P802.3ck atrasaria o calendário da indústria. Portanto, outras opções estão sendo consideradas. Uma opção (aplicar mais faixas [expansão]) já foi utilizada para atingir 400G. O 800G vem com a norma elétrica 100G, com produtos pré-padrão antecipados a serem enviados em 2021 unidades. Para atingir 1.6 T, os centros de dados podem escalar até faixas de 200G ou escalar para 16 faixas. Abordamos a eventual migração para 1.6 T no final.

Um desafio fundamental ao tentar alcançar o próximo patamar de velocidade é decidir se aumentar a quantidade de fibra ou usar multiplexagem para aumentar o número de comprimentos de onda de transporte de sinal por fibra. Novamente, é uma pergunta complicada.

O WDM é uma abordagem de centro de dados comum que utiliza diferentes comprimentos de onda de luz para criar vários caminhos de dados na mesma fibra. As duas tecnologias WDM de modo único populares são multiplexação de divisão de comprimento de onda grosseiro (CWDM) e multiplexação de divisão de comprimento de onda denso (DWDM). O CWDM é otimizado para menos canais e aplicações de alcance mais curto, tornando-o uma opção WDM de menor custo. O DWDM é otimizado para alcançar o máximo de capacidade possível numa única fibra, tornando-o caro e útil principalmente em redes de longo curso.

Exemplos de tecnologias Ethernet CWDM incluem CLR4, CWDM4 e FR4. Como o “4” sugeriria, essas tecnologias utilizam quatro comprimentos de onda, cada um transportando um canal de dados (1270 nm, 1290 nm, 1310 m e 1330 nm). Isto dá aos operadores do centro de dados a capacidade de suportar um maior rendimento através de ligações duplex de fibra ótica.

As opções WDM podem fornecer mais comprimentos de onda (FR8, por exemplo, usa oito comprimentos de onda). Os recursos adicionais exigem módulos ópticos de preço mais alto, mas aplicações de distância mais longa podem justificar o aumento de custo.

A tendência atual entre centros de dados e redes empresariais de maiores dimensões é a de uma arquitetura de malha de fibra densa que otimiza o tráfego leste-oeste (frequentemente tráfego norte-sul 10X), ainda uma orientação de folha de coluna, mas com menos camadas de rede e frequentemente com vista a velocidades mais elevadas de fixação do servidor. O maior volume de ligações é na extremidade onde os servidores estão ligados. Os servidores representam overhead; portanto, quanto menos switches (e menor a latência), melhor.

Hoje em dia, a maioria das redes vertebrais tem várias camadas ou níveis. O tamanho do centro de dados (número de servidores a ligar) determina o número de níveis de comutação de rede e o número máximo de comutadores de folha que se ligam aos comutadores. Muitas vezes, o nível mais baixo está situado na parte superior dos bastidores de servidor (ToR). Esse projeto foi ideal para switches menores (de baixo raio) em obsolescência, fornecendo menos anexos de servidor de baixa velocidade. Um switch ToR corresponderia aproximadamente ao número de servidores em um rack. Com todos os links dentro de um rack, as conexões curtas e de baixo custo entre o servidor e o switch ToR geralmente usam cabos de conexão de cobre (DACs) de baixo custo.

Mudar para switches radix mais altos significa que, mesmo que você ainda esteja usando o mesmo switch de 32 portas, há duas vezes mais faixas (oito por porta de switch) disponíveis para conectar servidores. Isto proporciona uma oportunidade intrigante. Com as chaves radix mais altas, agora você pode migrar para um projeto no qual várias chaves de folha ToR são substituídas por uma única chave de folha de nível 1. Este único switch pode agora suportar cerca de quatro gabinetes de servidores. O cabeamento estruturado conecta o número reduzido de switches de folha de servidor, seja end-of-row (EoR) ou middle-of-row (MoR). Eliminar os switches ToR significa menos saltos, menor latência da aplicação e um design mais barato e eficiente.

Figura 8: Chaves radix mais altas permitem projetos de EoR/MoR mais eficientes

A solução ideal para esta aplicação exigirá que o radix seja mantido com oito conexões por módulo óptico. A manutenção de custos mais baixos para esta opção é possibilitada pelo uso de ótica MM menos dispendiosa, bem como pelo novo suporte de aplicação 400GSR8 para oito conexões de servidor de 50 Gb acima de 100 m de cabeamento OM4. Olhando para o futuro, o desenvolvimento na norma 802.3db visa duplicar a velocidade da faixa para 100 Gb nesta mesma infraestrutura de MMF¹. Isto é ideal para módulos AI/ML de densidade mais elevada, que requerem velocidades de rede de servidor muito mais elevadas, mas não necessitam de ligações de rede mais longas que exijam óticas SM de custo mais elevado.

Volume de ligações

Qualquer discussão de volumes de ligações no centro de dados deve começar com os servidores omnipresentes - os elementos mais numerosos da rede. Nas configurações atuais, os servidores estão agora a ser ligados a 100G e superior. O caso de utilização de fibra para estes acessórios envolve óticas com base em VCSEL de custo mais baixo, que têm de ser implementadas em ambas as extremidades da ligação. Dado o grande número de servidores mesmo num centro de dados de tamanho moderado, o número combinado de portas óticas necessárias torna esta aplicação muito sensível aos custos.

No entanto, à medida que você se desloca para níveis de rede mais altos, o número de fibras diminui rapidamente com base na radix dos switches e em outras considerações arquitetônicas. Além disso, as distâncias muitas vezes excedem o limite de alcance curto de 100 m imposto ao modo múltiplo, tornando a tecnologia monomodo a única escolha viável.

A boa notícia é que o preço da óptica monomodo conectável continua a cair. Como resultado, estamos a ver Ethernet 100G a capturar uma maior quota do mercado de portas de comutadores de centros de dados. Mas a conversa sobre os tipos de transmissão deve ir muito além do custo da óptica conectável. Também deve incluir uma análise do custo total do canal, bem como o crescimento antecipado do centro de dados e o seu roteiro de migração. Considere as seguintes questões antes de tomar qualquer decisão.

A capacidade do centro de dados baseia-se na cablagem de fibra ótica física, que tem de se adaptar constantemente a novas óticas para aumentar a velocidade e a eficiência da transmissão de dados, preservando o máximo de sinais de dados possível. Os cabos e as ligações de fibra perdem uma determinada quantidade de sinal (leis da física), mas o seu desempenho tem continuado a melhorar. Atualmente, os componentes de perda ultrabaixa (ULL) são projetados para exceder os limites padrão da indústria, fornecendo suporte para avançar aplicações ópticas usando sistemas de cabeamento pré-terminados. Mas o que significa “perda-ultra-baixa”?

É uma afirmação comum que os sistemas pré-terminados têm um desempenho de perdas ultrarreduzido. Mas, sem nenhum padrão ULL, como se pode comparar o desempenho? Por outras palavras, se pagar pelo desempenho ULL, como sabe que está a receber o seu dinheiro?

Em anos passados, a evolução da largura de banda das aplicações Ethernet e do canal de fibra levou a uma tremenda redução dos orçamentos de perda de canal e do comprimento do canal. A Tabela 1 mostra que os requisitos de perda de inserção (IL) para os canais de cabeamento estão se tornando mais rigorosos para canais de modo único e de modo múltiplo. Tradicionalmente, os parâmetros de desempenho ótico dos troncos MPO pré-terminados e cassetes MPO/LC são expressos em termos de perda de inserção (IL) e perda de retorno (RL) das cassetes em dB (incluindo o conector do tronco). Atualmente, os sistemas com melhor desempenho no mercado afirmam um desempenho IL de 0,35 dB.

Tabela 1: Requisitos de perda de inserção para canais multimodo e monomodo

Estes valores de desempenho baseiam-se na configuração mostrada na Figura 12 concebida para uma aplicação 100GBase-SR4 utilizando atenuação de cabos especificada por normas internacionais.

Figura 12: Atenuação padrão para uma configuração de canal para uma aplicação 100GBase-SR4

As soluções SYSTIMAX ULL combinam um desempenho ótico excecional com abordagens estatísticas que asseguram um desempenho de perda ultrarreduzido para Il e RL.

A Calculadora de Desempenho de Fibra da CommScope pode ser utilizada para conceber canais de cablagem e verificar o funcionamento das aplicações, incluindo o comprimento máximo da ligação.

A configuração abaixo indica que, mesmo com seis cassetes seguidas, o comprimento do canal excede os comprimentos de aplicação padrão (consulte as aplicações marcadas).

A CommScope apoia o desempenho dos nossos produtos, com garantia para muitas aplicações óticas suportadas. A ferramenta de design da Calculadora de desempenho de fibra SYSTIMAX e as diretrizes de suporte de aplicações são específicas da Garantia de Aplicações SYSTIMAX.

Ao abrigo dos termos da Garantia alargada de 25-Year do produto e aplicação da CommScope (“Garantia do sistema”), a Especificação do sistema SYSTIMAX contém uma Garantia de aplicação que garante que a cablagem designada e as aplicações óticas irão cumprir as especificações de desempenho, conforme aqui estabelecido, de acordo com as Especificações de desempenho SYSTIMAX.

A Garantia do sistema e as Especificações SYSTIMAX fornecem detalhes dos termos e condições da Garantia do sistema e da Garantia da aplicação SYSTIMAX. A atual Garantia Alargada de 25-Year para Produtos e Aplicações está disponível aqui.

As especificações do sistema SYSTIMAX e a garantia da aplicação atuais podem ser encontradas em SYSTIMAX Application Assurance.

Em projetos de raiz, os designers de redes e instalações têm o luxo (e desafio) de criar infraestruturas de maior velocidade que podem chegar ao chão com 400G, 800G ou até 1.6T desde o primeiro dia. Então, o que precisa exatamente? Seguem-se algumas tendências e perspetivas a considerar ao conceber uma infraestrutura de maior velocidade de raiz.

Densidades dos portos: Para aplicações de switch de coluna folheada, o mercado prefere o mais alto radix (número de portas) por switch. Para obter o design mais eficiente, as redes minimizam o número de camadas de tecido de comutação (plano). As ASICs mais recentes suportam mais E/S, mas à medida que as velocidades aumentam, existe um compromisso entre a taxa de faixa e a radix. No entanto, o Radix é a chave para reduzir o número de switches para um determinado tamanho de rede. Como visto na Figura 14, um centro de dados de hiperescala típico contém cerca de 100.000 servidores; uma rede deste tamanho pode ser suportada com apenas dois níveis de comutadores de rede. Isto deve-se, em parte, a ASICs e módulos em rápida evolução, que permitem switches radix mais altos e redes de maior capacidade.

Figura 14: Maiores radix podem ajudar a reduzir o número de chaves

Tecnologias de transceptores: Conforme discutido na Parte I, os dois fatores de forma dominantes para 400G são QSFP-DD e OSFP. Ambas suportam até 32 portas num comutador de uma unidade (1RU) e aceitam conectores LC, MPO, SN (OSPF) e CS. As principais diferenças são que o QSFP-DD é retrocompatível com QSFP+ e QSFP28, enquanto o OSFP requer um adaptador para retrocompatibilidade. Os transceptores OSFP, que também são projetados para 800G, também podem ter mais vida útil. Cada E/S ASIC deve ser mapeada através do transceptor para uma porta óptica individual para manter o switch radix. A infraestrutura de cabeamento também deve mapear essas portas ópticas para links de servidor.

Cabos e arquitetura: Os percursos dos cabos têm de ter em conta cabos com um número de fibras muito elevado, especialmente na rede principal e nas interligações do centro de dados. Aproveitar novos projetos de cabeamento com dimensões reduzidas, como 200 mícrones e fibra de fita rolável, ajudará a minimizar o roteamento de cabos e problemas de raio de curvatura. Independentemente do tamanho, os centros de dados de raiz têm de se preparar para arquiteturas de cloud. Isto envolve um caminho directo optimizado para a comunicação de servidor para servidor utilizando uma arquitectura "leaf-spine". Este design permite que as aplicações em qualquer dispositivo informático e de armazenamento trabalhem em conjunto de uma forma previsível e escalável, independentemente da sua localização física no centro de dados. O tecido tem redundância inerente, uma vez que vários recursos de comutação estão espalhados pelo centro de dados para ajudar a garantir uma melhor disponibilidade da aplicação. A largura de banda total do tecido pode ser calculada multiplicando o número de portas de borda pela velocidade das portas de borda ou o número de portas de coluna pela velocidade das portas de coluna. Se não houver subscrição em excesso, estes dois números serão os mesmos.

Muitas instalações existentes foram projetadas como perda baixa ou perda ultra baixa usando troncos MPO de subunidade de oito, 12 ou 24 fibras. No entanto, as aplicações 400G e 800G são otimizadas usando 16 fibras para o transceptor. Embora os projetos baseados em 16 fibras simplifiquem a migração e as borbulhas para aplicações de campo verde, as instalações existentes construídas com troncos de subunidades de oito, 12 ou 24 fibras podem ainda suportar as aplicações octetais mais rápidas.

Algumas coisas a considerar ao decidir que configuração faz mais sentido são: desempenho de perda de canal, contagens de fibra entre terminais, tipo de fibra (SM, OM4, OM5), polaridade, comprimentos e sexo do cabo tronco MPO.

O desempenho do canal, incluindo IL e RL, deve ser testado e documentado usando equipamento de teste portátil para atender aos requisitos da aplicação SM e MM. Pode ser executada uma aplicação CommScope como a Calculadora de Desempenho da Fibra SYSTIMAX para verificar o desempenho do canal como ponto de partida.

Doze cabos tronco de subunidade de fibra estão disponíveis desde a década de 1990. Na época, eram eficazes para aplicações duplex. À medida que a indústria passou de aplicações duplex para multipar com conectores MPO, foram adicionadas subunidades de 16 fibras com oito, 24 e (mais recentemente). Estas são adições bem-vindas, uma vez que o suporte para as novas aplicações octetais requer contagens de fibra suficientes entre pontos finais. Em alguns casos, os centros de dados podem alavancar a sua cablagem existente para satisfazer as novas exigências, assumindo que a contagem agregada de fibras no canal entre locais permite a transição. Se a contagem de fibras entre os locais estiver alinhada com agrupamentos de 16 ou oito fibras, a transição para as portas de rede pode ser feita usando cabos de vetor de ruptura.

Como exemplo, um canal verificado que consiste em 144 fibras em um cabo tronco entre painéis com portas LC duplex, pois a interface frontal pode terminar em um transceptor usando um cabo vetorial de oito conectores LC duplex para MPO16 (Figura 15). O canal de 144 fibras pode suportar até nove desses cabos de vetor em um RU. Opções adicionais de vetor, gerenciando esses canais de fibra, também podem habilitar a conectividade. Da mesma forma, as portas de 16 fibras podem romper com portas de servidor duplex na extremidade mais distante.

Figura 15: Portas de chave de 16 fibras conectadas através do canal tradicional

Como exemplo, a Figura 16 mostra um canal verificado consistindo em 144 fibras em um cabo tronco entre painéis com portas LC duplex como interface frontal.

Figura 16: Portas de chave de 16 fibras divididas em portas de servidor duplex

Existem também aplicações 400G e 800G que dividem oito vias de 50G ou 100G em aplicações de 2 x 4 vias para implementações 200G ou 400G. Para estas aplicações, as ligações para troncos MPO8 legados podem utilizar conjuntos de matriz MPO16 a 2x MPO8, conforme apresentado na Figura 17.

Figura 17: 2x vetor MPO8-to-MPO16

Outra forma de permitir que os conjuntos de conversão utilizem totalmente a fibra existente é terminando os cabos tronco em pacotes adaptadores em linha. Isto é eficiente para utilizar fibras existentes, mas pode apresentar desafios de gestão de cabos. Se não for implementado corretamente, os comprimentos de ruptura e os locais da porta podem reter a capacidade. Certifique-se de que as portas estão localizadas dentro de um rack ou armário para permitir a utilização total.  

Precaução com ligações fixas e não fixas: Como um transceptor baseado em MPO tem pinos de alinhamento internos, seu equipamento de conexão ou cabo de patch deve ser não fixado no lado do equipamento. Se utilizar cabos de conversão MPO, utilize um adaptador para ligar a extremidade oposta do cabo ao cabo principal. Se as conexões do cabo tronco também forem fixadas, os cabos de conversão devem ser não fixados em não fixados. Se os cabos tronco não forem fixados, a extremidade correspondente do cabo do equipamento deve ser fixada. Os técnicos terão de garantir que a extremidade adequada está ligada a cada lado para evitar possíveis danos óticos devido a um cabo fixo.

Uma palavra sobre polaridade: Embora a indústria tenha mudado para a polaridade do Método B pela sua simplicidade na conectividade duplex e multifibras, outros esquemas de polaridade legados ainda são implementados em centros de dados. Se o desempenho e as contagens de fibra do canal instalado atenderem às necessidades da aplicação, cabos de transição personalizados podem ser usados para conectar a transceptores de alta velocidade.

802,3 mil milhões

A IEEE introduziu vários novos padrões que permitem aplicações 400G. Foi tomada uma decisão importante de introduzir um novo esquema de modulação, PAM4. O PAM4 permite que as faixas elétricas e óticas progridam para velocidades mais elevadas do que eram práticas com a modulação NRZ tradicional. O PAM4 duplica eficazmente as taxas de faixa—25G a 50G—bem como o número de faixas—quatro a oito. Como resultado, os transceptores ópticos 400G agora são padronizados.

802,3 cm

Esta norma, que aborda 400G sobre MMF, introduziu suporte para quatro pares (400GBASE-SR4.2) e oito pares (400GBASE-SR8). Ambas as aplicações utilizam VCSELs, que continuam a fornecer uma maior largura de banda, ao mesmo tempo que mantêm um custo mais baixo e designs de energia em comparação com as alternativas SMF. SR4.2 e SR8 também usam os transceptores MMF de curta distância de 100 m projetados para links de servidores de alta velocidade e alto volume. Isto é notável porque, à medida que as velocidades aumentam, os cabos de cobre devem tornar-se mais curtos. Ao mesmo tempo, os recursos de radix mais altos ajudam a reduzir as camadas de rede ao eliminar switches TOR. Uma conexão óptica ao servidor MMF de baixo custo suporta esse projeto e economiza dinheiro.

802,3ck (rascunho)

Com a introdução do PAM4, um passo seguinte para suportar velocidades mais elevadas é aumentar a taxa de faixa dos sinais elétricos e óticos para 100G. Este é o foco do padrão de 802,3ck pendente. Quando concluído, este padrão terá um impacto positivo no custo por bit para aplicações 400G e permitirá módulos 800G (a taxa MAC 800G está sendo proposta através do grupo de estudo IEEE Beyond 400G). Esta norma está a aproximar-se da conclusão e deve estar completa em 2022.

802,3cu

802.3cu introduziu módulos 100G e 400G (agora baseados em pistas 100G) e adicionou opções DR, FR, LR, ER. As opções de nomenclatura incluem agora a contagem de faixas; 400GBASE-FR4 define quatro faixas de 100G ao longo de quatro comprimentos de onda utilizando duas fibras com um alcance de 2 km (o F). O grupo de trabalho não conseguiu acordar um alcance de 10 km (para o LR4) e concordou numa distância máxima de 6 km. Portanto, uma nova nomenclatura (400GBASE-LR4-6) foi criada na qual “6” significa 6 km, em comparação com o comum “L”, o que significa um alcance de 10 km.

Embora a norma 802.3cu tenha sido concluída antes da norma 802.3ck, a vista a longo prazo vê faixas elétricas 100G correspondentes a faixas óticas 100G. Isto irá reduzir a necessidade de correspondência da taxa da caixa de engrenagens, necessária para as normas 25G e 50G. Espera-se que a interface ótica comum se coalesça a 100G no futuro, facilitando a retrocompatibilidade em várias gerações ASIC.

802.3db (rascunho):

No momento da redação, a força-tarefa de 802,3 dB continua a adicionar implementações de MMF que aumentam as de 802,3 cm. Estas novas implementações aumentam as taxas de faixa para 100G com uma contagem de faixa de oito - definindo o palco para 400G e 800G acima de 100 m de OM4. As ligações do servidor MMF são um foco principal. Dado o elevado volume destas ligações, o custo da ótica é importante. Como muitos servidores para links de Tier 1 (folha) provavelmente estarão em linha e muito curtos, 802,3db busca otimizar aplicações de menos de 50 m. A adição de “VR” à nomenclatura identifica o alcance de 50 m, enquanto SR continuará a indicar alcance de 100 m. As aplicações previstas incluem 400GBASE-SR4 utilizando oito fibras, com a ótica QSFP-DD a permanecer em oito faixas para corresponder à capacidade de E/S ASIC. Assim, serão utilizadas implementações de 16 fibras para SR4 2X400G. Também está disponível uma capacidade de 800G. Mas, como não há IEEE 800G MAC no momento, este padrão ainda não abordará o 800GBASE-SR8.

Com velocidades de porta de chave dupla de E/S 100G, as mesmas estratégias de cabeamento de 400G e MMF de largura de banda mais alta podem suportar a transição para módulos 800G. O MSA 800G Pluggable está aproveitando a introdução de módulos octotais e faixas elétricas 100G para desenvolver acordos de implementação para aplicações ópticas 800G. Os engenheiros estão se movendo rapidamente para adicionar suporte para opções de ruptura como 2x400, 4x200 e 8x100; ainda assim, as aplicações que exigem um MAC 800G são limitadas neste momento.

A IEEE lançou um grupo de estudo para ajudar na transição para o próximo patamar de taxas de Ethernet mais altas. 800G está certamente no mapa, e um caminho para 1.6T e além também está a ser explorado. À medida que o trabalho começa, são introduzidos muitos novos objetivos. Existe uma ampla participação no setor neste grupo de estudo, incluindo os maiores operadores de rede que veem os padrões conforme necessário para o ecossistema de rede.

É muito possível que estas normas sejam utilizadas para desenvolver novas estratégias de módulos para atingir 1.6 T. O Optical Internetworking Forum (OIF) está agora trabalhando em um motor óptico 3.2T, uma versão miniaturizada de um transceptor otimizado para ficar “co-embalado” ao lado da comutação ASIC.

Os consórcios do acordo de múltiplas fontes (MSA) da indústria estão envolvidos em esforços contínuos para acelerar o desenvolvimento e a adoção de novas tecnologias de rede. Em alguns casos, como adicionar implementações 800G, os esforços de MSA podem resultar no desenvolvimento de novas tecnologias antes da conclusão dos padrões da indústria.

MSA conectável 800G

Em setembro de 2019, foi formado um MSA conectável 800G. O trabalho IEEE em VCSELs 100G ainda está em andamento, por isso o MSA optou por trabalhar em uma substituição monomodo de baixo custo para as populares opções de MMF SR 8x100G. O objetivo é fornecer uma solução SR8 800G de baixo custo e de mercado inicial que permita aos centros de dados suportar aplicações de servidor de baixo custo. O conectável 800G suportaria o aumento de radixes de switch e a diminuição das contagens de servidores por rack

Figura 18: Módulos 8x100, 2x400 GbE

400G BiDi MSA

Em julho de 2018, o BiDi MSA 400G foi formado para promover a adoção de transceptores ópticos 400G interoperáveis para transporte bidirecional de 100 m sobre MMF. Em setembro de 2019, o MSA anunciou a publicação da versão 1.0 da sua especificação 400G-BD4.2 para uma interface óptica 400G acima de 100 m de MMF. A especificação utiliza BiDi 100G para aplicações Ethernet e é compatível com a infraestrutura de cabeamento MMF paralela amplamente implementada. A 400G-BD4.2 aborda aplicações de curto alcance, incluindo as alcances críticas de alto volume em centros de dados modernos entre switches. Embora estes sejam importantes passos em frente, não fazem avançar a tecnologia para além da norma IEEE 802.3cm.

Figura 19: 400G MMF Bi-Di e SMF

MSA Lambda 100G

Em outubro de 2020, o 100G Lambda MSA Group anunciou a sua especificação 400 Gigabit Ethernet que suporta transmissão PAM4-enabled, 100G-per-wavelength até 10 km. A norma 400G-LR4-10 é para ligações duplex monomodo até 10 km. BaseiaPAM4-modulated 100G. Entre outras coisas, garante a interoperabilidade de vários fornecedores para transceptores ópticos em vários fatores de forma. Atualmente, o 100G Lambda MSA Group está a abordar especificações de extensão para além de 10 km.

Figura 20: Lâmpada única PAM4 QSFP

MSA DE OSFP

O OSFP MSA foi criado em novembro de 2016 para se concentrar na definição de um fator de forma de módulo conectável compatível com a próxima geração para aplicações de rede de alta velocidade. Em maio de 2021, o grupo lançou a especificação OSFP 4.0 para módulos OSFP 800G. Embora o módulo OSFP tenha sido projetado desde o início para suportar 800G, a especificação OSFP 4.0 adiciona suporte para módulos de ruptura 400G e 100G octotais com opções de conector de fibra SN/MDC octológico, duplo LC, duplo Mini-LC, duplo MPO e octológico.

Figura 21: Módulo OSFP-LS

MSA DE QSFP-DD

Em maio de 2021, o grupo QSFP-DD MSA lançou a revisão 6.0 de sua especificação de hardware QSFP-DD/QSFP-DD800/QSFP112. As revisões atualizam o QSFP-DD e introduzem o QSFP-DD800 e o QSFP112. Outras alterações incluem suporte para interfaces de host elétricas 100G e adição de definições de placas e mecânicas QSFP-DD800 e QSFP112. Também adiciona temporização elétrica e de gestão QSFP112 e suporta uma potência nominal do módulo superior de 25 watts.

Figura 22: Transceptor QSFP-DD

Muitos dos grandes operadores de centros de dados veem uma necessidade urgente de aumentar a eficiência da rede, ao mesmo tempo que definem prazos de implementação que são extremamente desafiantes. O problema do poder continua suspenso na indústria e a ter impacto em todas as decisões. O consumo de energia é um imposto pesado que as redes impõem às aplicações do centro de dados e tornar-se-á mais pesado à medida que consideramos as velocidades futuras da rede. Aumentar a capacidade de ligação é uma ferramenta importante utilizada para melhorar a eficiência, mas, claro, a tecnologia para o fazer precisa de evoluir continuamente. A Figura 23 mostra as melhorias de custos e energia que são esperadas à medida que as velocidades migram mais.

Figura 23: Uma velocidade mais elevada reduz o número de ligações necessárias e reduz a potência por bit para redes de centros de dados.

A óptica em pacote conjunto (CPO) representa uma grande oportunidade de reduzir os requisitos de energia para alguns joules pico e definir um caminho para velocidades de E/S ópticas 3.2 T mais altas. Chegar lá significa resolver alguns desafios técnicos difíceis e reinventar a cadeia de abastecimento da rede e como funciona. Se tudo estiver no lugar, poderíamos ver CPOs disponíveis comercialmente em 2025; caso contrário, esse cronograma pode ser recuado.

Figura 24: QSFP-XD 16 faixas com 100G por faixa

Por outro lado, há um caminho que veria módulos conectáveis evoluirem para atender a essas velocidades de rede sem a necessidade de CPO. A apresentação de Andy Bechtolsheim no OFC 221 preparou o palco para uma competição entre a CPO e os pluggables com a introdução a um novo MSA OSFP-XD. Com base na especificação do módulo OSFP 800G, o OSFP-XD MSA duplica a contagem de faixas de oito para 16. Estas faixas irão operar a 100G e fornecer uma capacidade de módulo de 1.6T. A ideia é que o desafio elétrico ASIC-to-module pode ser resolvido com tecnologia conhecida. A estimativa de potência é de ≈10 pJ, colocando-a dentro do intervalo alvo para a geração de 1.6 T. O tempo de lançamento no mercado é mais rápido e com menos risco quando comparado com a CPO.

Figura 25: O OSFP MSA introduziu a especificação de próxima geração “OSFP-XD” ou densidade extra com 16 E/S elétricas e capacidade esperada de 200G/faixa

Como mostrado na Figura 26, chegar a 3.2 T irá provavelmente necessitar de faixas elétricas/ópticas de 200G (16 * 200G). Se a taxa de faixa não aumentar, então o número de fibras paralelas ou comprimentos de onda teria de duplicar - e ambas estas opções não são desejáveis (e talvez inviáveis).

Considere que aumentar as taxas de faixa elétrica é um trabalho difícil. O grupo de trabalho IEEE802.3ck tem trabalhado nesta norma elétrica 100G desde maio de 2019 e espera-se atualmente que conclua o seu trabalho no final de 2022. Um novo projeto IEEE assumirá as próximas etapas, incluindo sinalização elétrica de 200G. Este trabalho será provavelmente muito desafiante e as estimativas atuais sugerem que esta tecnologia pode estar pronta em 2025.

Independentemente do caminho inicial — módulos conectáveis ou CPO — as E/S elétricas 200G parecem ser uma etapa necessária. Os defensores da CPO veem o seu caminho para o 200G como o próximo passo natural, dadas as vantagens da sua arquitetura. Aqueles que defendem a abordagem do módulo, no entanto, acreditam que podem dimensionar o OSFP-XD para ser compatível com 200G. Na sua opinião, a redução nos números dos nós permite que o objetivo geral seja cumprido, uma vez que os avanços de silício irão reduzir os requisitos de energia.

À primeira vista, o número de potenciais parceiros de infraestrutura que competem pela sua empresa parece bastante grande. Não faltam provedores dispostos a vender fibra e conectividade para você. Mas, à medida que você olha mais de perto e considera o que é crítico para o sucesso de longo prazo da sua rede, as escolhas começam a diminuir. Isso porque é preciso mais do que fibra e conectividade para alimentar a evolução da sua rede... muito mais. É aí que a CommScope se destaca.