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 .

 

Previsão de mercado para módulos ópticos Ethernet ( 10GbE~2x400GbE)

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 da QSFP-DD800 MSA

 

● QSFP DD800MSA

Fundada em 19 de setembro de 2019, a QSFP DD800 MSA é composta por 8 grandes fabricantes do setor, desde fabricantes de módulos ópticos até fabricantes de sistemas. Esta MSA de 800G está comprometida em dar continuidade ao design atual dos módulos ópticos QSFP-DD de 400G e desenvolver uma nova geração de módulos ópticos QSFP-DD com um total de 8 canais e enlace único de 100 Gbps.

 

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 MSA plugável fabricado por fornecedores chineses de módulos ópticos ou serviços

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 da MSA conectável de 800G

3. Previsão de Mercado DCI de Módulos Óticos 800G

A LightCounting previu em seu relatório Mega Data Center Optics, divulgado em 2019, que os grandes provedores de serviços em nuvem teriam demanda por módulos transceptores ópticos de 800G até 2023/2024, desde que o tráfego interno nos data centers continuasse crescendo. Simultaneamente, chips de comutação de 51.2 Tbps também seriam lançados no mercado.

∆ Evolução da velocidade óptica por Lambda (G b / 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 dos mais recentes DAC/ADC QSFP DD pode atingir cerca de 45 GHz, o que permite seu uso para sinais de 200 Gbps com base em modulação PAM mais avançada. Considerando que o comprimento de onda único do sinal óptico ainda se aplica a módulos de fibra de 100 Gbps , as especificações existentes são basicamente suficientes. Ainda existe alguma controvérsia quanto à aplicação específica de módulos 8x100G PSM8, 4x200G PSM4 ou 4x200G CWDM4. Contudo, se um módulo óptico de 200 Gbps de enlace único puder ser desenvolvido, será possível atingir uma capacidade de largura de banda de 800 Gbps com apenas 4 canais, o que será mais econômico, reduzindo pela metade o número de dispositivos de cabo DAC/ADC.

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

 

5. Distância de transmissão do módulo óptico 800G

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

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

 

6. Technical Inovação para Módulos Óticos

Toda a pesquisa e exploração de transceptores ópticos de 800G são significativas para o aprimoramento e amadurecimento da tecnologia. Atualmente, a técnica de modulação 16QAM já foi aplicada em transceptores ópticos de 200G e 400G, e a mais complexa 64QAM provavelmente será utilizada em módulos de 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 Ópticos 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 MSA plugável de 800G

 

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.