Transceptor óptico 800G: una nueva unidad para DCI de próxima generación

Si bien la rampa actual en la demanda de las empresas de componentes puede estar en módulos ópticos de 400G, la aplicación de red óptica de 800G está a punto de embarcarse en el viaje de los puertos de alta velocidad, alta densidad y DCI de baja latencia. Este artículo analiza el mercado actual de módulos ópticos Ethernet, el pronóstico del mercado DCI del módulo óptico 800G y las especificaciones de los módulos 800G por 2 MSA 800G.

1. Estado actual del mercado de módulos ópticos Ethernet

El transceptor óptico de 400G se ha convertido en un tema candente durante un par de años, pero aún está en el inicio de su implementación debido al alto costo y la tecnología inmadura. Según las estadísticas publicadas por Lightcounting, un instituto de investigación de marketing de comunicación óptica, los transceptores ópticos 100G juegan un papel dominante en el mercado actual de módulos ópticos, aunque el envío de módulos 200G y 400G está aumentando gradualmente, entre los cuales los módulos ópticos 400G aumentan de manera más significativa. .

 

∆ Previsión del mercado de módulos ópticos Ethernet (10 GbE~2x400 GbE)

Se espera que los transceptores ópticos de 800G mediante la integración de dos canales ópticos de 400G en un módulo óptico estén en el mercado en 2021. Sin embargo, un módulo de fibra óptica de 800G de este tipo no puede ofrecer una solución de interconexión de centro de datos de 800G de bajo costo y alto rendimiento. 

 

2. QSFP-DD800 MSA y 800G enchufable MSA

Dado que el despliegue de transceptores ópticos de 400G está en marcha, la exploración de módulos ópticos de 800G comienza a atraer la atención de la industria. Hasta ahora, hay dos organizaciones de MSA para estandarizar módulos 800G para la especificación QSFP-DD, una es QSFP-DD800 MSA y la otra es 800G Pluggable MSA.

∆ 8 miembros de QSFP-DD800 MSA

 

● QSFP DD800 MSA

Fundada el 19 de septiembre de 2019, la QSFP DD800 MSA está compuesta por ocho importantes fabricantes del sector, desde fabricantes de módulos ópticos hasta fabricantes de sistemas. Esta MSA de 800G se compromete a continuar con el diseño actual de los módulos ópticos QSFP-DD de 400G y a desarrollar una nueva generación de módulos ópticos QSFP-DD con un total de ocho canales y un enlace único de 100 Gbps.

 

Se espera que QSFP-DD800 MSA termine su primer borrador de estándar MSA 800G con la cooperación de sus 8 miembros en los próximos meses de este año y otras empresas podrán unirse para mejorar la especificación de MSA. Las proyecciones de la industria pronostican que el estándar Ethernet 800G heredará el éxito de los transceptores ópticos en el factor de forma QSFP, ya que estos 8 miembros son la empresa líder en la industria.

 

● Especificación QSFP-DD800 MSA para módulo óptico 800G

De acuerdo con el proyecto estándar QSFP-DD800 MSA, se espera que el consumo de energía del módulo óptico QSFP-DD800 alcance los 24W con su jaula y conectores en la jaula siendo compatibles con los módulos QSFP-DD y QSFP existentes.

 

QSFP-DD800 MSA definirá específicamente los siguientes aspectos, incluidas las dimensiones mecánicas de los módulos, jaula de montaje en superficie 1 × 1, distribución de señal del conector, gestión de módulos, diseño de disipación de calor, etc. Además, especificaría que los módulos ópticos 800G adoptan 2 × 1 jaulas de crimpado con conectores BiPass / Flyover y conectores integrados.

∆ Diagrama de conectores ópticos y eléctricos diseñados en el módulo óptico 800G

A diferencia de la organización MSA anterior, este QSFP-DD800 MSA compuesto por bastantes fabricantes internacionales hizo hincapié en que se desarrollarían y aplicarían jaulas de crimpado 2 x 1 con conectores BiPass/Flyover en transceptores ópticos de 800G. Hay 2 razones para este proyecto. Una es minimizar la pérdida del enlace eléctrico entre el ASIC y el módulo óptico; el otro es para indicar que la topología de enlace basada en cable se utilizará más ampliamente en la era de la velocidad de datos de 112 Gbps. En la Conferencia HW Full Connect de 2019, HW demostró el diseño de la tarjeta de línea con Cable Cage.

 

● MSA conectable 800G para transceptor de fibra óptica 800G

A diferencia del QSFP-DD800 MSA compuesto por fabricantes internacionales, el 800G Pluggable MSA fue organizado por fabricantes chinos en la CIOEC (Conferencia optoelectrónica internacional de China) celebrada el 5 de septiembre de 2019.

∆ MSA conectable de 800G fabricado por proveedores chinos de módulos ópticos o servicios

El proveedor de servicios OTT Tencent, los proveedores de sistemas HW y H3C, los fabricantes de dispositivos y módulos ópticos Wuhan Guangxun/Hisense/Luxshare Precision, etc., participan activamente en esta organización de MSA. El establecimiento de 800G Pluggable MSA también ha atraído la atención de organizaciones de estándares como IEEE.

∆ Miembros actuales de 800G Pluggable MSA

3. Pronóstico del mercado DCI de módulos ópticos 800G

LightCounting predijo en su informe Mega Data Center Optics Report, publicado en 2019, que los proveedores de servicios en la nube de gran tamaño tendrían demanda de módulos transceptores ópticos de 800G para el año 2023/2024, siempre y cuando el tráfico interno en el centro de datos continuara creciendo. Al mismo tiempo, también se introducirían en el mercado chips de conmutación de 51.2 Tbps.

∆ La evolución de la velocidad óptica por Lambda (G b / s )

4. Implementación del módulo óptico 800G

A la larga, es indiscutible que la demanda de un transceptor óptico de 800G se mantiene. Sin embargo, cuestiones como la viabilidad de la tecnología, la implementación específica y el costo de los módulos ópticos de 800G se han convertido en el nuevo enfoque de la industria.

 

Desde un punto de vista técnico, el ancho de banda del último DAC/ADC QSFP DD puede alcanzar aproximadamente 45 GHz, lo que permite el uso de señales de 200 Gbps mediante modulación PAM más avanzada. Si la longitud de onda única de la señal óptica se utiliza en módulos de fibra de 100 Gbps , las especificaciones existentes lo cubren prácticamente. Aún existe cierta controversia sobre la aplicación específica de 8x100G PSM8, 4x200G PSM4 o 4x200G CWDM4. Sin embargo, si se desarrolla un módulo óptico de 200 Gbps de enlace único, se puede lograr una capacidad de ancho de banda de 800G con solo 4 canales, lo que resulta más rentable, ahorrando la mitad de los dispositivos de cable DAC/ADC.

∆ Implementación del módulo óptico 8x100GbE PSM8, 4x200G PSM4 y CWDM4

 

5. Distancia de transmisión del módulo óptico 800G

Existen especificaciones y estándares de interfaz de gestión QSFP DD para los módulos transceptores de fibra óptica de 400G en términos de corto, medio y largo alcance. Para el transceptor óptico coherente de 800G, también habrá requisitos similares para diferentes distancias de transmisión. Sin embargo, el MSA conectable de 800G se centrará únicamente en el módulo óptico de los tres rangos de transmisión de 100 m, 500 m y 2 km, que son las especificaciones más utilizadas en los centros de datos. En cuanto a la aplicación de distancias de transmisión de 10 a 80 km y superiores a 80 km, se espera que la organización de especificación IEEE 802.3 formule los estándares correspondientes.

∆ MSA conectable de 800G: Enfoque en el módulo de corto alcance: PSM8, PSM4, CWDM4

 

6. TTécnico Innovación para módulos ópticos

Toda la investigación y exploración de transceptores ópticos de 800G es fundamental para el avance y la madurez de la tecnología. Actualmente, la técnica de modulación 16QAM se ha aplicado en los transceptores ópticos de 200G y 400G, y es probable que la más compleja 64QAM se utilice en los módulos de 400G y 800G.

 

El proceso de fabricación del chip dentro del módulo óptico también se actualizará del proceso actual de 16nm al último de 7nm. Además, el diseño de enlace pasivo y los algoritmos de ajuste de señal en la PCB se mejorarán en consecuencia. Pero para los módulos ópticos, es fundamental lograr un equilibrio entre el costo, el rendimiento y el consumo de energía.

 

 

∆ FlexGrid, tecnología de interconexión de alta velocidad para módulos ópticos coherentes

 

7. Hoja de ruta del estándar 800G MSA

Según la hoja de ruta de 800G Pluggable MSA, la versión estándar Spec1.0 MSA se introduciría en el cuarto trimestre de 4. Además, el estándar especificado por la organización QSFP-DD2020 MSA se completaría en 800, lo que indicaba que habría 2020 copias de especificaciones detalladas para módulos ópticos 2G. Como resultado, la transición a 800G se está llevando a cabo gradualmente, impulsando la conectividad del centro de datos de próxima generación a una nueva era.

 

∆ Hoja de ruta del estándar MSA conectable de 800G

 

Conclusión

Desde el año 2020, el desarrollo de las tecnologías 5G, AI e IoT no solo brindará una nueva experiencia de usuario a los usuarios finales, sino que también estimulará un rápido aumento en el tráfico de datos a todo el mundo en línea. Por lo tanto, la investigación y el desarrollo de módulos ópticos 800G, incluso 1.6T, se convertirá en un tema nuevo y candente siempre que aumente la demanda de interconexión en el ancho de banda de big data dentro y entre los centros de datos.