Transceptor óptico 800G: uma nova unidade para DCI de última geração

Embora a demanda atual pelas empresas de componentes possa ser em módulos ópticos 400G, o aplicativo de rede óptica 800G está prestes a embarcar na jornada de portas de alta velocidade e densidade e DCI de baixa latência. Este artigo discutiu o mercado atual de módulos ópticos Ethernet, a previsão de mercado DCI do módulo óptico 800G e as especificações dos módulos 800G de 2 MSAs de 800G.

1. Status Atual do Mercado de Módulos Óticos Ethernet

O transceptor óptico 400G se tornou um tema quente por alguns anos, mas ainda está no início da implantação devido ao alto custo e à tecnologia imatura. De acordo com as estatísticas emitidas pela Lightcounting, um instituto de pesquisa de marketing de comunicação óptica, os transceptores ópticos 100G desempenham um papel dominante no mercado de módulos ópticos atual, embora a remessa de módulos 200G e 400G esteja aumentando gradualmente, entre os quais módulos ópticos 400G aumentam de forma mais significativa .

 

∆ Módulo Ótico Ethernet(10GbE ~ 2x400GbE) Previsão do mercado

Espera-se que os transceptores ópticos 800G integrando dois canais ópticos 400G em um módulo óptico estejam no mercado em 2021. No entanto, tal módulo de fibra óptica 800G não pode fornecer uma solução de interconexão de data center 800G de baixo custo e alto desempenho. 

 

2. QSFP-DD800 MSA e 800G MSA plugável

Dado que a implantação de transceptores ópticos de 400G está em andamento, a exploração de módulos ópticos de 800G começa a atrair a atenção da indústria. Até agora, existem duas organizações MSA para padronizar módulos 800G para especificação QSFP-DD, uma é QSFP-DD800 MSA e a outra é 800G Pluggable MSA.

∆ 8 membros de QSFP-DD800 MSA

 

● QSFP DD800MSA

Estabelecido em 19 de setembro de 2019, o QSFP DD800 MSA consiste em 8 grandes fabricantes da indústria, de fabricantes de módulos ópticos a fabricantes de sistemas. Este 800G MSA está empenhado em continuar o design atual de 400G QSFP-DD módulos óticos e desenvolvimento de um módulo ótico QSFP-DD de nova geração com um total de 8 canais e link único 100Gbps.

 

Espera-se que o QSFP-DD800 MSA termine seu primeiro rascunho do padrão MSA 800G com a cooperação de seus 8 membros nos próximos meses este ano e outras empresas serão bem-vindas para aprimorar as especificações do MSA. As projeções da indústria prevêem que o padrão Ethernet 800G herdará o sucesso dos transceptores ópticos no formato QSFP, uma vez que esses 8 membros são a empresa líder na indústria.

 

● Especificação QSFP-DD800 MSA para Módulo Ótico 800G

De acordo com o projeto padrão QSFP-DD800 MSA, o consumo de energia do módulo óptico QSFP-DD800 deve chegar a 24W com sua gaiola e os conectores na gaiola permanecendo compatíveis com os módulos QSFP-DD e QSFP existentes.

 

QSFP-DD800 MSA definirá especificamente os seguintes aspectos, incluindo dimensões mecânicas de módulos, gaiola de montagem em superfície 1 × 1, distribuição de sinal de conector, gerenciamento de módulo, design de dissipação de calor, etc. Além disso, especificaria que os módulos ópticos 800G adotam 2 × 1 gaiola de crimpagem com conectores BiPass / Flyover e conectores integrados.

∆ Diagrama de conectores ópticos e elétricos projetados no módulo óptico 800G

Ao contrário da organização MSA anterior, este QSFP-DD800 MSA composto por alguns fabricantes internacionais enfatizou que gaiolas de crimpagem 2 x 1 com conectores BiPass/Flyover seriam desenvolvidas e aplicadas em transceptores ópticos 800G. Existem 2 razões para este projeto. Uma delas é minimizar a perda do link elétrico entre o ASIC e o módulo óptico; a outra é para indicar que a topologia de link baseada em cabo será mais amplamente usada na era da taxa de dados de 112 Gbps. Na HW Full Connect Conference em 2019, a HW demonstrou o design da placa de linha usando o Cable Cage.

 

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

Diferente do QSFP-DD800 MSA composto por fabricantes internacionais, o 800G Pluggable MSA foi organizado por fabricantes chineses na CIOEC (China International Optoelectronic Conference) realizada em 5 de setembro de 2019.

∆ 800G Pluggable MSA Formado por Módulo Ótico Chinês ou Fornecedores de Serviço 

O fornecedor de serviços OTT Tencent, os fornecedores de sistemas HW e H3C, os fabricantes de dispositivos e módulos ópticos Wuhan Guangxun/Hisense/Luxshare Precision, etc. estão todos envolvidos ativamente nesta organização MSA. O estabelecimento do 800G Pluggable MSA também atraiu a atenção de organizações de padrões como o IEEE.

∆ Membros atuais do 800G Pluggable MSA 

3. Previsão de Mercado DCI de Módulos Óticos 800G

LightCounting previsto em seu Mega Óptica de Data Center Relatório divulgado em 2019 de que fornecedores de serviços em nuvem ultragrandes teriam uma demanda por módulos transceptores ópticos de 800G até o ano de 2023/2024, desde que o tráfego interno no data center esteja crescendo continuamente. Ao mesmo tempo, chips de comutação de 51.2 Tbps também serão introduzidos no mercado.

∆ A Evolução da Velocidade Ótica por Lambda (Gb/s)

4. Implementação do Módulo Ótico 800G

A longo prazo, é indiscutível que a demanda por um transceptor óptico de 800G está se mantendo. No entanto, questões como a viabilidade da tecnologia, implementação específica e o custo dos módulos ópticos 800G tornaram-se o novo foco da indústria.

 

Do ponto de vista técnico, a largura de banda do QSFP DD DAC / ADC mais recente pode chegar a cerca de 45 GHz, o que pode ser usado para sinais de 200 Gbps com base em modulação de sinal PAM mais avançada. Quando o comprimento de onda único do sinal óptico ainda é para Módulos de fibra 100Gbps, as especificações existentes podem basicamente cobri-lo. Ainda há alguma controvérsia quanto à aplicação específica de 8x100G PSM8, 4x200G PSM4 ou 4x200G CWDM4. No entanto, se um módulo óptico de 200 Gbps de link único puder ser desenvolvido, você poderá atingir a capacidade de largura de banda de 800 G com apenas 4 canais, o que será mais econômico - economizando metade do Cabo DAC / ADC dispositivos.

∆ Implementação de 8x100GbE PSM8, 4x200G PSM4 e módulo óptico CWDM4

 

5. Distância de transmissão do módulo óptico 800G

Há interface de gerenciamento QSFP DD especificações e padrões para os módulos transceptores de fibra óptica 400G em termos de curto alcance, médio alcance e longo alcance. Para o transceptor óptico coerente 800G, também haverá requisitos semelhantes para diferentes distâncias de transmissão. Mas o 800G Pluggable MSA focará apenas no módulo óptico das três faixas de transmissão de 100m, 500m e 2km, que também são as especificações mais usadas em data centers. Quanto à aplicação de distância de transmissão de 10 a 80 km e acima de 80 km, espera-se que os padrões correspondentes sejam formulados na organização de especificação IEEE 802.3.

∆ 800G conectável MSA com foco no módulo de curto alcance - PSM8, PSM4, CWDM4

 

6. Technical Inovação para Módulos Óticos

Toda a pesquisa e exploração para Transceptores ópticos 800G são significativos para a melhoria e maturidade da tecnologia. Até agora, a técnica de modulação 16QAM foi aplicada no transceptor óptico 200G e 400G e o 64QAM mais complexo provavelmente será usado nos módulos 400G e 800G.

 

O processo de fabricação do chip dentro do módulo óptico também será atualizado dos atuais 16nm para o mais recente processo de 7nm. Além disso, o projeto de link passivo e os algoritmos de ajuste de sinal no PCB serão melhorados de acordo. Mas para módulos ópticos, é crucial encontrar um equilíbrio entre custo, desempenho e consumo de energia.

 

 

∆ FlexGrid, tecnologia de interconexão de alta velocidade para módulos óticos coerentes

 

7. Roteiro do padrão 800G MSA

De acordo com o roteiro do 800G Pluggable MSA, a versão padrão Spec1.0 MSA seria introduzida no quarto trimestre de 4. Além disso, o padrão especificado pela organização QSFP-DD2020 MSA seria concluído em 800, o que indicava que haveria 2020 cópias de especificações detalhadas para módulos ópticos 2G. Como resultado, a transição para 800G está ocorrendo gradualmente, levando a conectividade do data center de próxima geração para uma nova era.

 

∆ Roteiro do padrão 800G plugável MSA

 

Conclusão

Desde o ano de 2020, o desenvolvimento de tecnologias 5G, IA e IoT não só trará uma experiência de usuário totalmente nova para os usuários finais, mas também estimulará um rápido aumento no tráfego de dados para todo o mundo online. Portanto, a pesquisa e o desenvolvimento de módulos ópticos 800G até 1.6T se tornarão um tópico novo e quente, enquanto a demanda de interconexão em largura de banda de big data dentro e entre data centers estiver aumentando.