Перспективы рынка оптических модулей 400G и технологии коммутаторов

В 2020 году рынок Ethernet для центров обработки данных 100G находится в самом разгаре, что является основным полем битвы для крупных производителей оптических модулей. По мере повышения зрелости продуктов крупных производителей серии 100G объем отгрузки растет. Эти продукты варьируются от традиционных решений III-V до кремниевой фотоники. Технический порог 100G был преодолен, и он стал основным и первым выбором для высокого спроса на центры обработки данных. Это больше не является синонимом высококачественных оптических модулей. Технологии развиваются быстрыми темпами, и ожидается, что оптические модули 400G смогут удовлетворить растущие потребности в пропускной способности сверхбольших центров обработки данных. Оптический модуль 400G широко известен как решение, позволяющее эффективно снизить затраты на пропускную способность.

В Белой книге центров обработки данных 2020 года, опубликованной Китайским институтом информации и коммуникаций CAICT, прогнозируется широкомасштабное развертывание оптических модулей 400G в 2022 году.

1. Устойчивый спрос fили оптические модули in tрынок

Согласно статистике ODCC, развертывание микромодульных центров обработки данных выросло с 300 единиц в 2013 году до 4,500 единиц к концу 2017 года, что эквивалентно более чем 50,000 20 стоек 9,100A. В сборных модульных центрах обработки данных завершено развертывание 40 18,000 комплектных шкафов на 20 А, что эквивалентно XNUMX XNUMX стандартных шкафов на XNUMX А.

В модульном центре обработки данных завершено развертывание примерно 70,000 1 стандартных стоек с емкостью более 6 миллиона серверов. За последние 0.2 лет эксплуатации средний показатель PUE снижен на 0.4-20, а эксплуатационные расходы снижены на 40-XNUMX%. Эффект энергосбережения и снижения затрат очень очевиден, что оказывает сильное стимулирующее и ведущее влияние на модульность и экологизацию индустрии центров обработки данных.

400G QSFP-DD SR8

Более 10 компаний, в том числе Arista Networks, DELL, EdgeCore, Mellanox и FiberMall, представили оптические модули 400G на OFC 2020. В настоящее время некоторые компании уже отправили оптические модули 400G для тестирования образцов и имеют возможности для массового производства. Ожидается, что оптические модули 400G будут широко развернуты в 2022 году.

2. Перспективы рынка оптических модулей 400G

В качестве решения для оптического модуля 400G в центре обработки данных OSFP и QSFP-DD являются двумя основными формами упаковки. OSFP и QSFP-DD также обеспечивают восемь каналов передачи на электрическом интерфейсе и поддерживают сигнал PAM25 со скоростью 4 Гбод (50 Гбит/с), поэтому может быть достигнута передача сигнала 8x50 Гбит/с = 400 Гбит/с.

OSFP немного шире и длиннее, чем QSFP-DD, поэтому занимает большую площадь поверхности печатной платы коммутатора. Каждая панель коммутатора высотой 1U поддерживает 32 порта для OSFP и 36 портов для QSFP-DD. Таким образом, с точки зрения пропускной способности коммутатора, QSFP-DD может предоставить еще четыре порта. QSFP-DD также имеет обратную совместимость с QSFP и QSFP28.

С этих двух точек зрения будущее QSFP-DD кажется более светлым. Однако меньший размер пакета QSFP-DD предъявляет более высокие требования к конструкции модуля, что выдвигает более высокие требования к корпусу внутреннего устройства модуля, производительности модуля, энергопотреблению и выходу, что может привести к повышению стоимости модуля. В настоящее время разные группы клиентов предъявляют требования к обоим пакетам, и трудно понять, какой пакет имеет абсолютное преимущество.

400 г QSFP-DD FR4

Чтобы удовлетворить потребности различных клиентов, была проведена разработка продуктов семейства модулей 400G QSFP-DD и OSFP. Считается, что оптический модуль 400G ознаменует теплую «весну» в ближайшем будущем.

Cisco недавно добавила четыре модели 400GbE к своему семейству Ethernet-коммутаторов Nexus и объявила, что они пройдут полевые испытания в течение года и поступят в продажу в первой половине следующего года. Broadcom также выпустила чип BCM400 PHY 4G PAM-87400. Похоже, наступает эпоха 400G.

3. Cisco Lтест Nexus400G Sведьма

Коммутаторы Cisco 400G не просто предлагают клиентам более высокие скорости, они также привносят мощные функции, сказал Роланд Акра, старший вице-президент, генеральный менеджер, Data Center Business, Cisco. Сюда входят такие функции, как сверхбыстрые политики, сегментация и белые списки, видимость пакетов, потоков данных и событий в реальном времени, интеллектуальная буферизация для больших данных и рабочих нагрузок машинного обучения, а также возможность приоритизировать критически важный трафик по требованию для удовлетворения потребностей современных рабочих нагрузок, управляемых данными, и облачных сред. Эти Модели 400G также сохраните сверхбыструю политику коммутатора Nexus, разделение, видимость пакетов в реальном времени и многие другие функции.

• Nexus 9316D-GX, 1-портовый коммутатор высотой 16RU, который хорошо вписывается в приложения типа гребня архитектуры ACI, ориентированной на приложения.

• Nexus 93600CD-GX, 1RU, 28 портов 100GbE и 8 портов 400GbE, которые поддерживают конечные приложения с архитектурой Spine-Leaf.

• Nexus 3408-S, 4RU, 8 слотов, поддерживает 128 портов 100GbE или 32 порта 400GbE.
• Nexus3432D-S, 1RU, 32 порта 10/40/100/400GbE и разветвление 2x200GbE и 4x50/100GbE.

Новый коммутатор Cisco Nexus предлагает наиболее полный и настраиваемый способ использования 400G для клиентов. Его преимущества включают:

Создан для самых требовательных условий: Новый коммутатор 400G обеспечивает мощные функции, которыми славится портфолио коммутаторов Nexus, на полной скорости передачи данных. Это включает в себя расширенную телеметрию для более глубокого обзора приложений, аналитику в реальном времени и возможности устранения неполадок, а также интеллектуальные возможности кэширования, специально настроенные для горизонтального масштабирования трафика приложений.

Кроме того, заказчики могут интегрировать коммутатор с ведущей инфраструктурой Cisco, ориентированной на приложения (ACI), Tetration и Cisco Network Assurance Engine. Это поможет им еще больше повысить гибкость приложений, улучшить безопасность и автоматизацию центров обработки данных, а также внедрить возможности 400G в сети на основе намерений.

Разработано, чтобы предоставить клиенту возможность выбора и исключительную гибкость: гибкие варианты развертывания позволяют компаниям любого размера легко удовлетворять свои конкретные потребности и рабочие нагрузки. Будь то интернет-компания, операционная сеть высокой плотности или сеть, основанная на намерениях, или специализированное приложение, клиенты могут выбрать наиболее подходящий вариант для удовлетворения своих потребностей.

Долговечность: Cisco активно работает с партнерами и сторонними организациями над стандартизацией и функциональной совместимостью 400G. Cisco работала с партнерами по межсетевым соединениям и тестированию, чтобы продемонстрировать экономичные лямбда-оптические модули 100G для 400G в недавнем отраслевом тестировании функциональной совместимости 400G.

Cisco начнет ранние полевые испытания (EFT) с клиентами в декабре 2018 года и предоставит ИТ-организациям время для планирования, чтобы начать испытания как можно скорее. Новые коммутаторы Cisco Nexus стали полностью доступны в первой половине 2019 года.

Физический чип Broadcom 400G PAM-4

Между тем, после предыдущего объявления о том, что ее коммутационный чип TomaHawk 12.8 3GbE со скоростью 400 Тбит/с запущен в серийное производство, Broadcom 8 ноября представила свой 7-нм чип PAM400PHY 4G, BCM87400, для центров обработки данных и облачных архитектур. Чип основан на новейшем 7-нм Centenario от Broadcom. 112Г ПАМ-4 Платформа DSP предлагает первоклассную коробку передач 400G 8:4 и производительность с низким энергопотреблением для обеспечения развертывания каналов связи 400GbE в суперцентрах обработки данных и облачных сетях.

Семейство устройств BCM87400 отличается самой высокой в ​​отрасли производительностью и самым низким энергопотреблением. Однокристальная платформа приемопередатчика 400GbE PAM4 PHY может управлять четырьмя каналами PAM56 со скоростью 112 Гбит/с на основе 4GBauD в оптических каналах DR4/FR4/LR4.

В режиме 400GbE BCM87400 может преобразовывать восемь каналов со скоростью 53 Гбит/с (на основе PAM26, 4 Гбод) в четыре канала со скоростью 106 Гбит/с (на основе PAM53, 4 Гбит/с) на стороне системы. BCM87400 является дополнением к ведущей на рынке технологической платформе PAM4 PHY и первым демонстрирует эффективный пример трансивера PAM-400 PHY 4G, работающего на 7-нм CMOS-процессе.

Дополнительные характеристики модели BCM87400

1. «Лучшие в отрасли» характеристики DSP и мощность обеспечивают соответствие оптического модуля DR4/FR4 стандартам IEEE и спецификациям MSA.
2. Поддержка оптического модуля DR/FR для традиционных коммутационных приложений
3. Пользовательские интерфейсы соответствуют спецификациям CEI-28G/56G LR и поддерживают каналы дальней связи (LR)
4. 4. Соответствует стандарту IEEE 802.3bs KP4 и сквозному обходу FEC.
5. Архитектура PAM4, которая поддерживает несколько оптических фронтов, таких как EMLDML и кремниевая фотоника.
6. Совместимость ASIC и ASSP коммутаторов Broadcom можно оптимизировать, используя архитектуры PAM28 и NRZ SerDes со скоростью 4 Гбод.

Область применения:

1. Сверхбольшая сеть облачных центров обработки данных
2. Проводная инфраструктура
3. Оптический модуль QSFP-DD/PSFP 400 Гбит/с