Perspectivas de mercado do módulo óptico 400G e tecnologia de comutação

Em 2020, o mercado Ethernet de data center 100G está em pleno andamento, que é o principal campo de batalha para os principais fabricantes de módulos ópticos. Com a crescente maturidade dos produtos da série 100G dos principais fabricantes, o volume de remessas está subindo. Esses produtos variam de soluções tradicionais III-V a fotônica de silício. O limite técnico de 100G foi ultrapassado e se tornou o mainstream e a primeira escolha para a forte demanda por data centers. Não é mais sinônimo de módulos ópticos de ponta. A tecnologia está avançando rapidamente e espera-se que os módulos ópticos de 400G atendam às crescentes demandas de largura de banda de data centers ultragrandes. O módulo óptico 400G é amplamente reconhecido como uma solução que pode reduzir efetivamente os custos de largura de banda.

O 2020 Data Center White Paper divulgado pelo CAICT China Institute of Information and Communication prevê que os módulos ópticos de 400G serão implantados em larga escala em 2022.

1. Demanda Robusta fou Módulos Ópticos in tele mercado

De acordo com as estatísticas do ODCC, a implantação de data centers de micromódulos cresceu de 300 unidades em 2013 para 4,500 unidades até o final de 2017, equivalente a mais de 50,000 tamanhos de rack de 20A. Data centers modulares pré-fabricados concluíram a implantação de 9,100 gabinetes completos de 40A, equivalentes a 18,000 gabinetes padrão de 20A.

O data center modular concluiu a implantação de aproximadamente 70,000 racks padrão, com capacidade para mais de 1 milhão de servidores. Nos últimos 6 anos de operação, a PUE média foi reduzida em 0.2-0.4, e o custo operacional foi reduzido em 20%-40%. O efeito da economia de energia e redução de custos é muito óbvio, o que tem um forte efeito impulsionador e de liderança na modularização e no esverdeamento do setor de data center.

400G QSFP-DD SR8

Mais de 10 empresas, incluindo Arista Networks, DELL, EdgeCore, Mellanox e FiberMall, apresentaram módulos ópticos de 400G na OFC 2020. Atualmente, algumas empresas já enviaram módulos ópticos de 400G para testes de amostra e têm capacidade para produção em massa. Espera-se que os módulos ópticos de 400G sejam implantados em escala em 2022.

2. Perspectiva de Mercado do Módulo Óptico 400G

Como solução para o módulo óptico 400G no data center, OSFP e QSFP-DD são as duas principais formas de empacotamento. OSFP e QSFP-DD também fornecem oito canais de transmissão na interface elétrica e suportam sinal PAM25 de 4GBaud (50Gb/s), de modo que a transmissão de sinal de 8x50Gb/s=400Gb/s pode ser alcançada.

O OSFP é um pouco mais largo e mais longo que o QSFP-DD, ocupando assim mais área de superfície do PCB do switch. Cada painel 1U de um switch suporta 32 portas para OSFP e 36 portas para QSFP-DD. Portanto, em termos de capacidade de largura de banda do switch, o QSFP-DD pode fornecer mais quatro portas. QSFP-DD também tem compatibilidade com QSFP e QSFP28.

Destes dois pontos de vista, o futuro do QSFP-DD parece mais brilhante. No entanto, o tamanho menor do pacote QSFP-DD tem requisitos mais altos para o design do módulo, o que apresenta requisitos mais altos para o empacotamento do dispositivo interno do módulo, desempenho do módulo, consumo de energia e rendimento, o que pode levar a um aumento no custo do módulo. Atualmente, diferentes grupos de clientes têm requisitos para ambos os pacotes, e é difícil ver qual pacote tem a vantagem absoluta.

400G QSFP-DD FR4

Para atender às necessidades de diferentes clientes, foi realizado o desenvolvimento de produtos da família de módulos 400G QSFP-DD e OSFP. Acredita-se que o módulo óptico de 400G dará início a uma “primavera” quente em um futuro próximo.

A Cisco recentemente adicionou quatro modelos de 400 GbE à sua família Nexus de switches Ethernet e anunciou que eles serão testados em campo durante o ano e devem estar à venda no primeiro semestre do próximo ano. A Broadcom também lançou o chip 400G PAM-4 PHY BCM87400. Parece que a era do 400G está chegando.

3. Cisco Latestar Nexus400G Sbruxa

Os switches 400G da Cisco não apenas offCom taxas mais altas para os clientes, eles também trazem recursos poderosos para a mesa, disse Roland Acra, vice-presidente sênior, gerente geral de negócios de data center da Cisco. Isso inclui recursos como políticas ultrarrápidas, segmentação e lista de permissões, visibilidade em tempo real de pacotes, fluxos de dados e eventos, buffer inteligente para big data e cargas de trabalho de aprendizado de máquina e a capacidade de priorizar tráfego crítico sob demanda para atender às necessidades de modernas cargas de trabalho orientadas por dados e ambientes de nuvem. Esses Modelos 400G também continuar a política ultrarrápida do switch Nexus, segregação, visibilidade de pacotes em tempo real e muitos outros recursos.

• Nexus 9316D-GX, um switch de 1 RU e 16 portas que se adapta bem aos aplicativos do tipo ridge da ACI de arquitetura centrada em aplicativos.

• Nexus 93600CD-GX, 1RU, 28GbE de 100 portas e 8GbE de 400 portas, que oferecem suporte a aplicativos de folha de arquitetura de folha de coluna.

• Nexus 3408-S, 4RU,8 slots, com suporte para 128 portas de 100 GbE ou 32 portas de 400 GbE.
• Nexus3432D-S, 1RU, 32 portas 10/40/100/400GbE e fan-out 2x200GbE e 4x50/100GbE.

O novo switch Nexus da Cisco offé a maneira mais abrangente e personalizável para os clientes usarem 400G. Suas vantagens incluem:

Construído para os ambientes mais exigentes: o novo switch 400G foi projetado para oferecer os recursos poderosos pelos quais o portfólio de switches Nexus é conhecido, em velocidade total. Isso inclui telemetria avançada para maior visibilidade de aplicativos, análise em tempo real e recursos de solução de problemas, bem como recursos de armazenamento em cache inteligentes ajustados especificamente para dimensionar lateralmente o tráfego de aplicativos.

Além disso, os clientes podem integrar o switch com a Application Centric Infrastructure (ACI), Tetration e Cisco Network Assurance Engine da Cisco. Isso os ajudará a aumentar ainda mais a agilidade dos aplicativos, melhorar a segurança e a automação do data center e trazer recursos de 400G para redes baseadas em intenção.

Projetado para fornecer escolha do cliente e excelente flexibilidade: As opções flexíveis de implantação permitem que empresas de todos os tamanhos atendam facilmente às suas necessidades e cargas de trabalho específicas. Seja uma empresa de Internet, uma rede operacional de alta densidade ou baseada em intenção, ou um aplicativo específico, os clientes podem escolher a opção mais adequada para atender às suas necessidades.

Durabilidade: a Cisco está trabalhando ativamente com parceiros e organizações terceirizadas para impulsionar a padronização e a interoperabilidade para 400G. A Cisco trabalhou com parceiros de soluções de interconexão e teste para demonstrar módulos ópticos lambda de 100 G econômicos para 400 G em testes recentes de interoperabilidade do setor de 400 G.

A Cisco iniciará os primeiros testes de campo (EFT) com os clientes em dezembro de 2018 e dará às organizações de TI tempo de planejamento para iniciar os testes o mais rápido possível. Os novos switches Cisco Nexus ficaram totalmente disponíveis no primeiro semestre de 2019.

Chip PHY Broadcom 400G PAM-4

Enquanto isso, após o anúncio anterior de que seu chip de comutação TomaHawk 12.8 3GbE de 400 Tbps entrou em produção em volume total, a Broadcom lançou em 8 de novembro seu chip PAM7PHY de 400 nm 4G, o BCM87400, para arquiteturas de data center e nuvem. O chip é baseado no mais recente 7nm Centenario da Broadcom 112G PAM-4 plataforma DSP e off400G 8:4 de primeira classe e desempenho de baixo consumo de energia para garantir implantações de link 400GbE em super data centers e redes em nuvem.

A família de dispositivos BCM87400 apresenta o mais alto desempenho e o menor consumo de energia da indústria com capacidade de plataforma de transceptor PAM400 PHY de 4 GbE de chip único para acionar canais quádruplos PAM56 de 112 Gb/s baseados em 4 GBauD em links ópticos DR4/FR4/LR4.

No modo 400 GbE, o BCM87400 pode converter oito canais de 53 Gb/s (baseado em PAM26 de 4 Gbaud) para quatro canais de 106 Gb/s (baseado em PAM53 de 4 Gbaud) no lado do sistema. O BCM87400 se soma à plataforma de tecnologia PAM4 PHY líder de mercado e é o primeiro a demonstrar um exemplo efetivo de um transceptor PAM-400 PHY 4G operando em um processo CMOS de 7nm.

Mais recursos do modelo BCM87400

1. O desempenho e a potência do DSP “líder do setor” fazem com que o módulo óptico DR4/FR4 atenda aos padrões IEEE e às especificações MSA.
2. Suporta módulo óptico DR/FR para aplicações de switch tradicionais
3. As interfaces do cliente estão em conformidade com as especificações CEI-28G / 56G LR e suportam canais de longa distância (LR)
4. 4. Cumpra com o padrão IEEE 802.3bs KP4 e operação de bypass FEC de ponta a ponta
5. Uma arquitetura PAM4 que suporta várias frentes ópticas, como EMLDML e fotônica de silício
6. A interoperabilidade de ASICs e ASSPs de switch Broadcom pode ser otimizada usando arquiteturas PAM28 de 4 Gbaud e NRZ SerDes.

Campo de aplicação:

1. Rede de data center em nuvem ultra grande
2. Infraestrutura cabeada
3. Módulo óptico QSFP-DD/PSFP de 400 Gb/s