Optischer 800G-Transceiver: Ein neues Laufwerk für DCI der nächsten Generation

Während die aktuelle Nachfrage nach den Komponentenherstellern bei optischen 400G-Modulen liegen mag, steht die optische 800G-Netzwerkanwendung kurz vor dem Weg zu Hochgeschwindigkeits-Ports mit hoher Dichte und DCI mit geringer Latenz. In diesem Artikel wurden der aktuelle Markt für optische Ethernet-Module, die DCI-Marktprognose für optische 800G-Module und die Spezifikation der 800G-Module von 2 800G-MSAs erörtert.

1. Aktueller Status des Marktes für optische Ethernet-Module

Der optische 400G-Transceiver ist seit einigen Jahren ein heißes Thema, steht jedoch aufgrund der hohen Kosten und der unausgereiften Technologie noch am Anfang der Bereitstellung. Laut den Statistiken von Lightcounting, einem Marktforschungsinstitut für optische Kommunikation, spielen optische 100G-Transceiver eine dominierende Rolle auf dem aktuellen Markt für optische Module, obwohl die Auslieferung von 200G- und 400G-Modulen allmählich ansteigt, wobei 400G-optische Module deutlicher zunehmen .

 

Δ Optisches Ethernet-Modul(10 GbE~2x400 GbE) Marktprognose

Es wird erwartet, dass im Jahr 800 optische 400G-Transceiver durch die Integration zweier optischer 2021G-Kanäle in einem optischen Modul auf den Markt kommen. Ein solches 800G-Glasfasermodul kann jedoch keine kostengünstige und leistungsstarke 800G-Verbindungslösung für Rechenzentren bieten. 

 

2. QSFP-DD800 MSA & 800G steckbares MSA

Da der Einsatz von optischen 400G-Transceivern im Gange ist, beginnt die Erforschung von optischen 800G-Modulen die Aufmerksamkeit der Industrie auf sich zu ziehen. Bis jetzt gibt es zwei MSA-Organisationen, die 800G-Module für QSFP-DD-Spezifikationen standardisieren, eine ist QSFP-DD800 MSA und die andere ist 800G Pluggable MSA.

Δ 8 Mitglieder von QSFP-DD800 MSA

 

● QSFP DD800 MSA

QSFP DD19 MSA wurde am 2019. September 800 gegründet und besteht aus 8 großen Industrieherstellern, von Herstellern optischer Module bis hin zu Systemherstellern. Dieses 800G MSA ist bestrebt, das aktuelle Design von 400 G QSFP-DD optische Module und Entwicklung eines optischen QSFP-DD-Moduls der neuen Generation mit insgesamt 8 Kanälen und Single-Link 100 Gbit/s.

 

Es wird erwartet, dass QSFP-DD800 MSA in den nächsten Monaten dieses Jahres seinen ersten MSA 800G-Standardentwurf fertigstellen wird, an dem seine 8 Mitglieder zusammenarbeiten, und andere Unternehmen sind willkommen, sich an der Verbesserung der MSA-Spezifikation zu beteiligen. Branchenprognosen prognostizieren, dass der 800G-Ethernet-Standard den Erfolg optischer Transceiver im QSFP-Formfaktor erben wird, da diese 8 Mitglieder das führende Unternehmen der Branche sind.

 

● QSFP-DD800 MSA-Spezifikation für optisches 800G-Modul

Gemäß dem QSFP-DD800-MSA-Standardprojekt wird erwartet, dass die Leistungsaufnahme des optischen QSFP-DD800-Moduls 24 W erreicht, wobei der Käfig und die Anschlüsse im Käfig mit den bestehenden QSFP-DD- und QSFP-Modulen kompatibel bleiben.

 

QSFP-DD800 MSA wird insbesondere die folgenden Aspekte definieren, einschließlich mechanischer Abmessungen von Modulen, 1×1-Oberflächenmontagekäfig, Steckverbindersignalverteilung, Modulmanagement, Wärmeableitungsdesign usw. Außerdem würde es spezifizieren, dass die optischen 800G-Module 2× . verwenden 1 Crimpkäfige mit BiPass/Flyover-Steckern und integrierten Steckern.

Δ Diagramm der optischen und elektrischen Steckverbinder, die in einem optischen 800G-Modul entwickelt wurden

Im Gegensatz zur vorherigen MSA-Organisation betonte diese QSFP-DD800-MSA, die aus einigen internationalen Herstellern besteht, dass 2 x 1-Crimpkäfige mit BiPass/Flyover-Steckverbindern entwickelt und in optischen 800G-Transceivern eingesetzt würden. Es gibt 2 Gründe für dieses Projekt. Einer besteht darin, den Verlust der elektrischen Verbindung zwischen dem ASIC und dem optischen Modul zu minimieren; der andere soll darauf hinweisen, dass die kabelbasierte Verbindungstopologie im Zeitalter der 112-Gbit/s-Datenrate weiter verbreitet sein wird. Auf der HW Full Connect Conference 2019 demonstrierte HW das Linecard-Design mit Cable Cage.

 

● 800G Pluggable MSA für 800G Glasfaser-Transceiver

Anders als das QSFP-DD800 MSA, das sich aus internationalen Herstellern zusammensetzt, wurde das 800G Pluggable MSA von chinesischen Herstellern auf der CIOEC (China International Optoelectronic Conference) am 5. September 2019 organisiert.

Δ 800G Pluggable MSA, hergestellt von chinesischen optischen Modul- oder Serviceanbietern 

Der OTT-Dienstleister Tencent, die Systemlieferanten HW und H3C, die optischen Modul- und Gerätehersteller Wuhan Guangxun/Hisense/Luxshare Precision usw. engagieren sich alle aktiv in dieser MSA-Organisation. Die Einrichtung des 800G Pluggable MSA hat auch die Aufmerksamkeit von Standardisierungsorganisationen wie IEEE auf sich gezogen.

Δ Aktuelle Mitglieder von 800G Pluggable MSA 

3. DCI-Marktprognose für optische 800G-Module

LightCounting in seinem Mega vorhergesagt Optik für Rechenzentren 2019 veröffentlichter Bericht, dass ultragroße Anbieter von Cloud-Diensten bis zum Jahr 800/2023 eine Nachfrage nach optischen 2024G-Transceiver-Modulen haben würden, solange der interne Datenverkehr im Rechenzentrum kontinuierlich wächst. Gleichzeitig werden auch Switching-Chips mit 51.2 Tbps auf den Markt gebracht.

Δ Die Entwicklung der optischen Geschwindigkeit pro Lambda (Gb/s)

4. Implementierung des optischen 800G-Moduls

Langfristig ist unbestritten, dass die Nachfrage nach einem optischen 800G-Transceiver anhält. Themen wie die technologische Machbarkeit, die spezifische Implementierung und die Kosten der 800G-Optikmodule sind jedoch zum neuen Fokus der Branche geworden.

 

Aus technischer Sicht kann die Bandbreite des neuesten QSFP DD DAC/ADC etwa 45 GHz erreichen, die für 200 Gbps-Signale basierend auf fortschrittlicher PAM-Signalmodulation verwendet werden kann. Wenn die einzelne Wellenlänge des optischen Signals noch für 100 Gbit/s Glasfasermodule, können die bestehenden Spezifikationen diese grundsätzlich abdecken. Es gibt noch einige Kontroversen bezüglich der spezifischen Anwendung von 8x100G PSM8, 4x200G PSM4 oder 4x200G CWDM4. Wenn jedoch ein optisches Single-Link-Modul mit 200 Gbit/s entwickelt werden kann, können Sie mit nur 800 Kanälen eine Bandbreite von 4 G erreichen, was kostengünstiger ist und die Hälfte der DAC/ADC-Kabel Geräte.

∆ Implementierung von 8 x 100 GbE PSM8, 4 x 200 G PSM4 und CWDM4 Optikmodul

 

5. Übertragungsentfernung des optischen 800G-Moduls

Es gibt QSFP DD-Verwaltungsschnittstelle Spezifikationen und Standards für die 400G-Glasfaser-Transceiver-Module in Bezug auf Nah-, Mittel- und Langstrecken. Für den kohärenten optischen 800G-Transceiver gelten auch ähnliche Anforderungen für unterschiedliche Übertragungsentfernungen. Das 800G Pluggable MSA wird sich jedoch nur auf das optische Modul der drei Übertragungsreichweiten von 100 m, 500 m und 2 km konzentrieren, die auch die am häufigsten verwendeten Spezifikationen in Rechenzentren sind. Was die Anwendung von 10–80 km und über 80 km Übertragungsentfernung betrifft, so wird erwartet, dass die entsprechenden Standards in der IEEE 802.3-Spezifikationsorganisation formuliert werden.

Δ 800G Pluggable MSA Fokus auf das Nahbereichsmodul-PSM8, PSM4, CWDM4

 

6. Technisch Innovation für optische Module

Die ganze Forschung und Erforschung für Optische 800G-Transceiver sind für die Technologieverbesserung und -reife von Bedeutung. Inzwischen wurde die 16QAM-Modulationstechnik in den optischen 200G- und 400G-Transceivern angewendet, und das komplexere 64QAM wird wahrscheinlich in den 400G- und 800G-Modulen verwendet.

 

Der Chipherstellungsprozess innerhalb des optischen Moduls wird ebenfalls vom aktuellen 16-nm- auf den neuesten 7-nm-Prozess aufgerüstet. Darüber hinaus werden das passive Link-Design und die Signal-Tuning-Algorithmen auf der Leiterplatte entsprechend weiter verbessert. Bei optischen Modulen ist es jedoch entscheidend, ein Gleichgewicht zwischen Kosten, Leistung und Stromverbrauch zu finden.

 

 

Δ FlexGrid, Hochgeschwindigkeits-Verbindungstechnologie für kohärente optische Module

 

7. Roadmap des 800G MSA-Standards

Gemäß der Roadmap von 800G Pluggable MSA würde die Spec1.0 MSA-Standardversion im vierten Quartal 4 eingeführt. Außerdem würde der von der QSFP-DD2020 MSA-Organisation spezifizierte Standard im Jahr 800 fertiggestellt, was darauf hindeutete, dass es 2020 Kopien der detaillierten Spezifikationen für optische 2G-Module. Infolgedessen erfolgt der Übergang zu 800G schrittweise und führt die Konnektivität von Rechenzentren der nächsten Generation in eine neue Ära.

 

Δ Roadmap des steckbaren 800G MSA-Standards

 

Zusammenfassung

Seit dem Jahr 2020 wird die Entwicklung von 5G-, KI- und IoT-Technologien nicht nur den Endnutzern ein völlig neues Benutzererlebnis bringen, sondern auch einen rasanten Anstieg des Datenverkehrs in die gesamte Online-Welt anregen. Daher wird die Forschung und Entwicklung von 800G- und sogar 1.6T-Optikmodulen ein neues und heißes Thema werden, solange der Verbindungsbedarf an Big-Data-Bandbreite innerhalb und zwischen Rechenzentren steigt.