Perspectivas del mercado de módulos ópticos 400G y tecnología de conmutación

En 2020, el mercado de Ethernet de centros de datos de 100G está en pleno apogeo, que es el principal campo de batalla para los principales fabricantes de módulos ópticos. Con la creciente madurez de los productos de la serie 100G de los principales fabricantes, el volumen de envíos está aumentando. Estos productos van desde soluciones tradicionales III-V hasta fotónica de silicio. Se ha cruzado el umbral técnico de 100G y se ha convertido en la corriente principal y la primera opción para la fuerte demanda de centros de datos. Ya no es sinónimo de módulos ópticos de alta gama. La tecnología avanza rápidamente y se espera que los módulos ópticos de 400G satisfagan las crecientes demandas de ancho de banda de los centros de datos ultragrandes. El módulo óptico 400G es ampliamente reconocido como una solución que puede reducir efectivamente los costos de ancho de banda.

El Libro Blanco del Centro de Datos 2020 publicado por el Instituto de Información y Comunicación de China CAICT predice que los módulos ópticos 400G se implementarán a gran escala en 2022.

1. Demanda robusta fo módulos ópticos in tel mercado

Según las estadísticas de la ODCC, la implementación de centros de datos de micromódulos ha crecido de 300 unidades en 2013 a 4,500 unidades a fines de 2017, lo que equivale a más de 50,000 20 tamaños de rack 9,100A. Los centros de datos modulares prefabricados han completado el despliegue de 40 gabinetes completos de 18,000A, equivalentes a 20 gabinetes estándar de XNUMXA.

El centro de datos modular ha completado la implementación de aproximadamente 70,000 1 racks estándar, con una capacidad de más de 6 millón de servidores. Durante los últimos 0.2 años de operación, el PUE promedio se redujo entre 0.4 y 20, y el costo operativo se redujo entre un 40 % y un XNUMX %. El efecto del ahorro de energía y la reducción de costos es muy obvio, lo que tiene un fuerte efecto de conducción y liderazgo en la modularización y la ecologización de la industria del centro de datos.

400G QSFP-DD SR8

Más de 10 empresas, incluidas Arista Networks, DELL, EdgeCore, Mellanox y FiberMall, presentaron módulos ópticos de 400G en OFC 2020. En la actualidad, algunas empresas ya han enviado módulos ópticos de 400G para pruebas de muestra y tienen capacidad para la producción en masa. Se espera que los módulos ópticos de 400G se implementen a escala en 2022.

2. Perspectiva de mercado del módulo óptico 400G

Como solución para el módulo óptico 400G en el centro de datos, OSFP y QSFP-DD son las dos formas principales de empaquetado. OSFP y QSFP-DD también brindan ocho canales de transmisión en la interfaz eléctrica y admiten una señal PAM25 de 4 GBaud (50 Gb/s), por lo que se puede lograr una transmisión de señal de 8x50 Gb/s = 400 Gb/s.

El OSFP es un poco más ancho y largo que el QSFP-DD, por lo que ocupa más área de superficie de PCB del interruptor. Cada panel de 1U de un conmutador admite 32 puertos para OSFP y 36 puertos para QSFP-DD. Por lo tanto, en términos de capacidad de ancho de banda del conmutador, QSFP-DD puede proporcionar cuatro puertos más. QSFP-DD también tiene compatibilidad con versiones anteriores de QSFP y QSFP28.

Desde estos dos puntos de vista, el futuro de QSFP-DD parece más brillante. Sin embargo, el tamaño más pequeño del paquete QSFP-DD tiene requisitos más altos para el diseño del módulo, lo que plantea requisitos más altos para el empaque del dispositivo interno del módulo, el rendimiento del módulo, el consumo de energía y el rendimiento, lo que puede conducir a un aumento del costo del módulo. Actualmente, diferentes grupos de clientes tienen requisitos para ambos paquetes y es difícil ver qué paquete tiene la ventaja absoluta.

400G QSFP-DD FR4

Para satisfacer las necesidades de los diferentes clientes, se ha llevado a cabo el desarrollo de productos de la familia de módulos 400G QSFP-DD y OSFP. Se cree que el módulo óptico 400G marcará el comienzo de una cálida "primavera" en un futuro próximo.

Cisco agregó recientemente cuatro modelos de 400 GbE a su familia Nexus de conmutadores Ethernet y anunció que se probarán en el campo durante el año y se espera que salgan a la venta en la primera mitad del próximo año. Broadcom también ha lanzado el chip 400G PAM-4 PHY BCM87400. Parece que se acerca la era de los 400G.

3. Cisco Lprueba Nexus400G Sbruja

Los switches 400G de Cisco no solo offComo los clientes cobran tarifas más altas, también aportan potentes características a la mesa, dijo Roland Acra, vicepresidente sénior y gerente general de Data Center Business de Cisco. Esto incluye funciones como políticas ultrarrápidas, segmentación y listas blancas, visibilidad en tiempo real de paquetes, flujos de datos y eventos, almacenamiento en búfer inteligente para cargas de trabajo de big data y aprendizaje automático, y la capacidad de priorizar el tráfico crítico bajo demanda para satisfacer las necesidades de cargas de trabajo modernas basadas en datos y entornos de nube. Estas Modelos 400G también continúe con la política ultrarrápida, la segregación, la visibilidad de paquetes en tiempo real y muchas otras funciones del conmutador Nexus.

• Nexus 9316D-GX, un conmutador de 1RU y 16 puertos que se adapta bien a las aplicaciones tipo ridge de Application Centric Architecture ACI.

• Nexus 93600CD-GX, 1RU, 28 puertos de 100 GbE y 8 puertos de 400 GbE, que admiten aplicaciones de arquitectura de hoja de columna vertebral.

• Nexus 3408-S, 4RU, 8 ranuras, compatible con 128 puertos de 100 GbE o 32 puertos de 400 GbE.
• Nexus3432D-S, 1RU, 32 puertos 10/40/100/400GbE y fan-out 2x200GbE y 4x50/100GbE.

El nuevo conmutador Nexus de Cisco offes la forma más completa y personalizable para que los clientes utilicen 400G. Sus ventajas incluyen:

Diseñado para los entornos más exigentes: El nuevo conmutador 400G está diseñado para ofrecer las potentes funciones por las que se conoce la cartera de conmutadores Nexus, a la máxima velocidad de cable. Esto incluye telemetría avanzada para una visibilidad más profunda de las aplicaciones, análisis en tiempo real y capacidades de resolución de problemas, así como capacidades de almacenamiento en caché inteligentes específicamente ajustadas para escalar lateralmente el tráfico de aplicaciones.

Además, los clientes pueden integrar el conmutador con la Infraestructura centrada en aplicaciones (ACI), Tetration y Cisco Network Assurance Engine líderes de Cisco. Esto los ayudará a aumentar aún más la agilidad de las aplicaciones, mejorar la seguridad y la automatización del centro de datos y brindar capacidades de 400G a las redes basadas en la intención.

Diseñado para proporcionar opciones al cliente y una flexibilidad excepcional: Las opciones de implementación flexibles permiten a las empresas de todos los tamaños satisfacer fácilmente sus necesidades y cargas de trabajo específicas. Ya sea una empresa de Internet, una red operativa o basada en la intención de alta densidad, o una aplicación especialmente diseñada, los clientes pueden elegir la opción más adecuada para satisfacer sus necesidades.

Durabilidad: Cisco está trabajando activamente con socios y organizaciones de terceros para impulsar la estandarización y la interoperabilidad para 400G. Cisco trabajó con socios de soluciones de prueba e interconexión para demostrar módulos ópticos lambda de 100G rentables para 400G en pruebas recientes de interoperabilidad de la industria de 400G.

Cisco comenzará las pruebas de campo tempranas (EFT) con los clientes en diciembre de 2018 y les dará a las organizaciones de TI tiempo de planificación para comenzar las pruebas lo antes posible. Los nuevos switches Cisco Nexus estuvieron completamente disponibles en la primera mitad de 2019.

Chip Broadcom 400G PAM-4 PHY

Mientras tanto, tras el anuncio anterior de que su chip de conmutación TomaHawk 12.8 3GbE de 400 Tbps entró en producción de volumen completo, Broadcom presentó el 8 de noviembre su chip PAM7PHY de 400 nm y 4 G, el BCM87400, para arquitecturas de centro de datos y nube. El chip se basa en el último Centenario de 7nm de Broadcom 112G PAM-4 plataforma DSP y offOfrece una caja de cambios 400G 8:4 de primera clase y un rendimiento de bajo consumo para garantizar implementaciones de enlaces de 400 GbE en súper centros de datos y redes en la nube.

La familia de dispositivos BCM87400 cuenta con la capacidad de plataforma de transceptor PHY de 400 GbE PAM4 PHY de un solo chip de mayor rendimiento y menor consumo de energía de la industria para impulsar canales cuádruples PAM56 de 112 Gb/s basados ​​en 4 GBauD en enlaces ópticos DR4/FR4/LR4.

En el modo de 400 GbE, el BCM87400 puede convertir ocho canales de 53 Gb/s (basado en PAM26 de 4 Gbaud) a cuatro canales de 106 Gb/s (basado en PAM53 de 4 Gbaud) en el lado del sistema. El BCM87400 se suma a la plataforma de tecnología PAM4 PHY líder en el mercado y es el primero en demostrar un ejemplo efectivo de un transceptor 400G PAM-4 PHY que opera en un proceso CMOS de 7nm.

Más características del modelo BCM87400

1. El rendimiento y la potencia del DSP "líder en la industria" hacen que el módulo óptico DR4/FR4 cumpla con los estándares IEEE y las especificaciones de MSA.
2. Compatibilidad con módulo óptico DR/FR para aplicaciones de interruptores tradicionales
3. Las interfaces del cliente cumplen con las especificaciones CEI-28G/56G LR y admiten canales de larga distancia (LR)
4. 4. Cumple con el estándar IEEE 802.3bs KP4 y la operación de derivación FEC de extremo a extremo
5. Una arquitectura PAM4 que admite múltiples frentes ópticos, como EMLDML y fotónica de silicio
6. La interoperabilidad de los conmutadores ASIC y ASSP de Broadcom se puede optimizar mediante el uso de arquitecturas PAM28 y NRZ SerDes de 4 Gbaudios.

Campo de aplicación:

1. Red de centro de datos en la nube ultra grande
2. Infraestructura cableada
3. Módulo óptico QSFP-DD/PSFP de 400 Gb/s