Оптический трансивер 800G: новый привод для DCI нового поколения

В то время как текущий спрос на компоненты компании может быть связан с оптическими модулями 400G, приложение оптической сети 800G вот-вот отправится на путь высокоскоростных портов с высокой плотностью размещения и DCI с малой задержкой. В этой статье обсуждались текущий рынок оптических модулей Ethernet, прогноз рынка DCI для оптических модулей 800G и спецификации модулей 800G от 2 800G MSA.

1. Текущее состояние рынка оптических модулей Ethernet

Оптический трансивер 400G стал горячей темой в течение нескольких лет, но он все еще находится в начальной стадии развертывания из-за высокой стоимости и незрелости технологии. Согласно статистике, опубликованной Lightcounting, исследовательским институтом маркетинга оптической связи, оптические трансиверы 100G играют доминирующую роль на текущем рынке оптических модулей, хотя поставки модулей 200G и 400G постепенно увеличиваются, среди которых оптические модули 400G увеличиваются более значительно. .

 

∆ Прогноз рынка оптических модулей Ethernet (10GbE~2x400GbE)

Ожидается, что оптические трансиверы 800G за счет интеграции двух оптических каналов 400G в один оптический модуль появятся на рынке в 2021 году. Однако такой оптоволоконный модуль 800G не может обеспечить дешевое и высокопроизводительное решение для межсоединения центров обработки данных 800G. 

 

2. QSFP-DD800 MSA и 800G сменный MSA

Учитывая, что развертывание оптических приемопередатчиков 400G находится в стадии реализации, изучение оптических модулей 800G начинает привлекать внимание отрасли. На данный момент существует две организации MSA, которые стандартизируют модули 800G для спецификации QSFP-DD: одна — QSFP-DD800 MSA, а другая — 800G Pluggable MSA.

∆ 8 участников соглашения MSA QSFP-DD800

 

● КСФП DD800 MSA

Созданная 19 сентября 2019 года, ассоциация QSFP DD800 MSA объединяет 8 крупнейших производителей оборудования, от производителей оптических модулей до системных производителей. Эта ассоциация 800G MSA стремится продолжить разработку существующих оптических модулей QSFP-DD 400G и создать новое поколение оптических модулей QSFP-DD с 8 каналами и одноканальной передачей данных со скоростью 100 Гбит/с.

 

Ожидается, что QSFP-DD800 MSA завершит свой первый проект стандарта MSA 800G в сотрудничестве с 8 его членами в ближайшие несколько месяцев этого года, и другие компании будут приглашены к участию в улучшении спецификации MSA. Согласно отраслевым прогнозам, стандарт 800G Ethernet унаследует успех оптических трансиверов в форм-факторе QSFP, поскольку эти 8 участников являются ведущей компанией в отрасли.

 

● QSFP-DD800 Спецификация MSA для оптического модуля 800G

Согласно стандартному проекту QSFP-DD800 MSA, ожидается, что потребляемая мощность оптического модуля QSFP-DD800 достигнет 24 Вт, если его корпус и разъемы в корпусе остаются совместимыми с существующими модулями QSFP-DD и QSFP.

 

QSFP-DD800 MSA будет конкретно определять следующие аспекты, включая механические размеры модулей, кожух 1 × 1 для поверхностного монтажа, распределение сигналов разъема, управление модулями, конструкцию рассеивания тепла и т. Д. Кроме того, в нем будет указано, что оптические модули 800G имеют 2 × 1 обжимные клетки с разъемами BiPass / Flyover и встроенными разъемами.

∆ Схема оптических и электрических разъемов, разработанных в оптическом модуле 800G

В отличие от предыдущей организации MSA, эта QSFP-DD800 MSA, состоящая из нескольких международных производителей, подчеркнула, что обжимные каркасы 2 x 1 с разъемами BiPass/Flyover будут разработаны и применены в оптических трансиверах 800G. Есть 2 причины для этого проекта. Один из них — свести к минимуму потерю электрической связи между ASIC и оптическим модулем; другой — указать, что топология кабельных каналов будет более широко использоваться в эпоху скорости передачи данных 112 Гбит/с. На конференции HW Full Connect в 2019 году компания HW продемонстрировала конструкцию линейной карты с использованием Cable Cage.

 

● Подключаемый MSA 800G для оптоволоконного приемопередатчика 800G

В отличие от MSA QSFP-DD800, состоящего из международных производителей, подключаемый MSA 800G был организован китайскими производителями на CIOEC (Китайская международная оптоэлектронная конференция), состоявшейся 5 сентября 2019 года.

∆ 800G Pluggable MSA, созданный китайскими поставщиками оптических модулей или услуг.

Поставщик услуг OTT Tencent, поставщики систем HW и H3C, производители оптических модулей и устройств Wuhan Guangxun/Hisense/Luxshare Precision и другие активно участвуют в этой организации MSA. Создание 800G Pluggable MSA также привлекло внимание организаций по стандартизации, таких как IEEE.

∆ Текущие члены 800G Pluggable MSA

3. Прогноз рынка оптических модулей 800G от DCI

В своем отчете Mega Data Center Optics Report, опубликованном в 2019 году, компания LightCounting прогнозировала, что к 2023/2024 году у сверхкрупных поставщиков облачных услуг возникнет спрос на оптические трансиверные модули 800G, поскольку внутренний трафик в центрах обработки данных будет постоянно расти. Одновременно с этим на рынок будут выведены коммутационные чипы со скоростью 51.2 Тбит/с.

∆ Эволюция оптической скорости на единицу лямбда ( Гбит / с )

4. Внедрение оптического модуля 800G

В долгосрочной перспективе бесспорно сохраняется спрос на оптический трансивер 800G. Однако такие вопросы, как технологическая осуществимость, конкретная реализация и стоимость оптических модулей 800G, стали новым направлением в отрасли.

 

С технической точки зрения, полоса пропускания новейших ЦАП/АЦП QSFP DD может достигать около 45 ГГц, что позволяет использовать их для сигналов 200 Гбит/с на основе более совершенной модуляции сигнала PAM. Когда речь идет об одномодовом оптическом сигнале, используемом в волоконно-оптических модулях 100 Гбит/с , существующие спецификации в основном это покрывают. Однако до сих пор существуют разногласия относительно конкретного применения 8x100G PSM8, 4x200G PSM4 или 4x200G CWDM4. Тем не менее, если удастся разработать одноканальный оптический модуль 200 Гбит/с, можно будет достичь пропускной способности 800 Гбит/с всего с 4 каналами, что будет более экономично – вдвое меньше будет использоваться кабелей ЦАП/АЦП.

∆ Внедрение 8x100GbE PSM8, 4x200G PSM4 и оптического модуля CWDM4

 

5. Дальность передачи оптического модуля 800G

Существуют спецификации и стандарты интерфейса управления QSFP DD для волоконно-оптических приемопередающих модулей 400G, охватывающие ближнюю, среднюю и дальнюю зоны передачи. Для когерентных оптических приемопередатчиков 800G также будут аналогичные требования к различным дальности передачи. Однако стандарт 800G Pluggable MSA будет ориентирован только на оптические модули с тремя диапазонами дальности передачи: 100 м, 500 м и 2 км, которые также являются наиболее распространенными спецификациями в центрах обработки данных. Что касается применения на дальности 10-80 км и более 80 км, ожидается, что соответствующие стандарты будут разработаны в рамках организации IEEE 802.3.

∆ 800G Подключаемый модуль MSA с акцентом на модули ближнего действия: PSM8, PSM4, CWDM4

 

6. Technical Инновации для оптических модулей

Все исследования и разработки оптических трансиверов 800G имеют важное значение для совершенствования и развития технологии. К настоящему времени модуляция 16QAM применяется в оптических трансиверах 200G и 400G, а более сложная модуляция 64QAM, вероятно, будет использоваться в модулях 400G и 800G.

 

Процесс производства чипа внутри оптического модуля также будет модернизирован с текущего 16-нм до новейшего 7-нм процесса. Кроме того, конструкция пассивной линии связи и алгоритмы настройки сигнала на печатной плате будут соответствующим образом улучшены. Но для оптических модулей крайне важно найти баланс между стоимостью, производительностью и энергопотреблением.

 

 

∆ FlexGrid, высокоскоростная технология межсоединений для когерентных оптических модулей.

 

7. Дорожная карта стандарта 800G MSA

Согласно дорожной карте 800G Pluggable MSA, стандартная версия Spec1.0 MSA будет представлена ​​в четвертом квартале 4 года. Кроме того, стандарт, указанный организацией QSFP-DD2020 MSA, будет завершен в 800 году, что означает, что будет 2020 копии подробных спецификаций оптических модулей 2G. В результате переход на 800G происходит постепенно, обеспечивая возможность подключения центров обработки данных следующего поколения к новой эре.

 

∆ План развития подключаемого стандарта MSA 800G

 

Заключение

С 2020 года развитие технологий 5G, искусственного интеллекта и Интернета вещей не только принесет конечным пользователям совершенно новые возможности, но и будет стимулировать быстрое увеличение трафика данных во всем онлайн-мире. Таким образом, исследования и разработка оптических модулей 800G и даже 1.6T станут новой и горячей темой, пока растет потребность в межсетевых соединениях с пропускной способностью больших данных внутри и между центрами обработки данных.