Как настроить оптические модули в центрах обработки данных?

11 июля 6 года в Шэньчжэне успешно завершился 2022-й технологический саммит Департамента сетевых платформ. На этом саммите основное внимание было уделено четырем основным направлениям: исследования и разработки аппаратного обеспечения, аппаратное ускорение, сетевые продукты и сетевые операции. Он всесторонне продемонстрировал постоянное совершенствование возможностей исследований и разработок отдела сетевых платформ и результатов исследований.

Оптические модули и приложения

Впервые оптический модуль появился на технологической конференции. На конференции был рассмотрен процесс разработки оптических модулей от коммерческого использования до индивидуальной настройки. Он сосредоточился на будущем, уловил критические технологические пути и в то же время исследовал новые модели развития.

Оптический модуль представляет собой небольшую систему с полным набором функций и структурой. Входной электрический сигнал анализируется чипами, такими как DSP, затем поступает на чип драйвера, а затем управляет оптическим чипом для модуляции. Модулированный свет поступает в пассивную оптическую систему для связи, и, наконец, связанный свет поступает в оптоволоконную систему для передачи.

Оптические модули используются не только в центрах обработки данных, но и впервые используются в телекоммуникационных сетях, особенно в сетях передачи данных на большие расстояния. Однако с развитием центров обработки данных, в том числе с увеличением пропускной способности оборудования, в центрах обработки данных стали использоваться оптические модули. Поскольку скорость развития центров обработки данных намного выше, чем у традиционной телекоммуникационной отрасли, рост спроса на оптические модули в центрах обработки данных также намного превышает рост спроса на последние.

Применение оптических модулей

Рисунок 1:Применение оптических модулей

От коммерческого использования к закупкам

Для центра обработки данных ранняя сеть 40G является закрытой системой. Например, центр обработки данных покупает всю сетевую систему производителя традиционного оборудования, включая программное обеспечение, коммутационное оборудование и оптические модули. Стоимость коммерческих систем высока, и их нелегко эксплуатировать и обслуживать в случае возникновения проблем. Это важные причины, по которым центры обработки данных должны перейти от коммерческого использования к закупкам.

В сочетании с онлайн-приложением серверов 25G, 25G SFP28, и оптические модули 100G QSFP28 неизбежно столкнутся с проблемами в начале закупок. Первая проблема — адаптация между устройствами. Хотя при тестировании одного оптического модуля проблем не возникло, центр обработки данных столкнулся со многими проблемами совместимости оборудования на этапе закупки.

В дата-центре обнаружили, что модули разных производителей имеют разную производительность на каждом порту на разных устройствах, и производительность на разных устройствах тоже разная. Должна быть создана идеальная схема адаптации, чтобы сформировать сложную тестовую систему, чтобы гарантировать, что разные модули могут хорошо взаимодействовать. Часто бывает необходимо оптимизировать параметры порта один к одному.

Сквозной контроль качества/затрат

Рисунок 2: Сквозной контроль качества/затрат

Но будет выгодно, если купленными оптическими модулями можно будет очень тонко управлять. В период с 40 по 2015 год большое количество оптических модулей 2017G QSFP в центре обработки данных вышло из строя. Это в основном связано с тем, что системный интегратор передал все оптические модули на аутсорсинг, который имел лишь поверхностное представление об оптических модулях. Кроме того, интегратор зависит от производителя модуля, чтобы решить проблему качества оптического модуля.

Если вы объедините свои сценарии приложений, будете управлять техническим решением сквозного модуля, контролировать и оптимизировать его процесс, а также правильно внедрять системное решение по управлению качеством, вы сможете полностью избежать вышеперечисленных проблем. Благодаря непрерывной оптимизации и контролю модуля самоподсветки в течение 2-3 лет не только стоимость в центре обработки данных увеличивалась из года в год, но и систематически улучшалось качество, а частота отказов производственной среды снижалась. постоянно сокращался.

От закупки до настройки

Еще одно преимущество самостоятельной покупки оптических модулей заключается в том, что они могут удовлетворить разнообразные потребности в настройке, вызванные диверсифицированным развитием сетей центров обработки данных. Например, сценарии мониторинга 10-километрового спектра требуют соединения 10-километровых модулей. Из-за высокой стоимости интегрированных приемопередающих модулей центры обработки данных используют существующую модульную платформу для внесения незначительных улучшений для получения недорогих решений.

Другим примером является требование DCI о разделении света на 2 км. Весь проект очень прибыльный, но техническое решение очень сложное. Необходимо объединить сетевое окружение центра обработки данных и провести глубокую оптимизацию дизайна модулей, которая включает в себя серию апгрейдов на уровне оптической части модуля и чипа.

Удовлетворение различных индивидуальных потребностей

Рисунок 3: Удовлетворение различных индивидуальных потребностей

С запуском серверов 100G в пакетном режиме сеть 200G начинает массовое производство приложений. Оптические модули, используемые во всей сети, обновлены со 100G QSFP28 до 200G QSFP56 или 200G КСФП-ДД. Вся отраслевая цепочка похожа на «регби» с крупной серединой и малым концом. Во всей отрасли существует более 200 компаний, которые утверждают, что могут производить оптические модули, но на вершине отраслевой цепочки может быть не более 10 производителей микросхем, особенно тех, которые используют первоклассные технологии, такие как DSP.

Количество последующих сторон приложений или конечных пользователей намного меньше, чем количество производителей оптических модулей, что свидетельствует о хаотической отраслевой структуре. Отсюда вытекают и некоторые другие проблемы: неясный и неконкретный спрос, неясная стоимость чипа. Первая цель оптических модулей — разрушить эту экологию, то есть центры обработки данных и производители чипов напрямую обсуждают требования к спецификации и стоимости (потреблению) для достижения реальной сквозной конкурентоспособности по стоимости.

Центр обработки данных также запустил многосторонний режим JDM, то есть центр обработки данных напрямую выдвигает требования к спецификациям, а некоторые настраиваемые функции производителя чипов оптимизируются или перерабатываются в соответствии с потребностями центра обработки данных. Схема модуля разрабатывается совместно дата-центром и производителями модулей, а последний отвечает за производство.

«разрушить экологию»

Рисунок 4: «сломать экологию»

Вступая в стадию самоисследования, наиболее важным вопросом для центров обработки данных является то, как добиться максимальной отдачи при проектировании и выборе решений. «Свет» и «электричество» принципиально различаются по свойствам передачи. Свет обладает некоторыми особыми свойствами, такими как характеристики оптической мощности при различных температурах, характеристики полосы пропускания при различных токах и характеристики длины волны при различных условиях. В режиме саморазвития центр обработки данных может постоянно способствовать оптимизации решения в сочетании с системными спецификациями и делать электронный чип более подходящим для света, чтобы обеспечить большие технические преимущества.

Оптические модули часто воспринимаются как стандартные продукты, потому что форма оболочки и спецификации интерфейса ввода и вывода определены. Однако внутренняя оптическая упаковка особенная, с различными форм-факторами. У каждого производителя свой дизайн и индивидуальное производственное оборудование.

Если центр обработки данных хочет быстро спроектировать и изготовить модуль собственной разработки, перед центром обработки данных встанет проблема выбора платформы. В режиме саморазвитого оптического модуля, в полной мере использующем зрелые 100G QSFP28 Платформа для упаковки оптических модулей и одновременная целевая модернизация являются лучшим решением для удовлетворения требований стабильности качества, эффективности разработки и низкой стоимости.

Изучение следующего этапа

Сеть центра обработки данных обновляется каждые 2–3 года. Судя по дорожным знакам коммутационного чипа, комплексная сеть 112G появится в 2023 году. В последнее время люди обсуждают разработку сети следующего поколения на основе 112 Гбит/с, включая сетевые карты и коммутационное оборудование.

На уровне оптических модулей центр обработки данных также провел некоторые технические исследования за последние два года. От 100G до 400G и 800G энергопотребление модуля будет продолжать расти. В то же время BER (коэффициент битовых ошибок) также столкнется с экспоненциальной деградацией. Решение этих проблем требует увеличения объема работ по проектированию и оптимизации на уровне микросхемы и даже участия в разработке микросхемы. Оптическая упаковка также столкнется с рядом проблем, и необходимо изучить различные новые решения для улучшения оптической интеграции. В схеме передачи центр обработки данных также должен продолжать изучение, чтобы соответствовать требованиям сетевого сценария центра обработки данных.

Эволюция курса

Рисунок 5: Эволюция скорости

Расстояние передачи сигнала является основным атрибутом аппаратного обеспечения межсоединений, а также ключевым ограничением, которое необходимо обсуждать каждый раз, когда центры обработки данных обсуждают будущие технические решения и тенденции развития. При постоянном повышении базовой скорости физическое расстояние от компьютерного зала или IDC до центра обработки данных сильно не изменится.

Поэтому при выборе модуля или технического решения для соединения двух устройств итерация должна происходить с итерацией технологии передачи. В эволюции «дистанции» есть три интерфейса. Со стороны ближнего доступа «оптический» входит, а «медный» выходит. Из внутреннего соединения комнаты IDC он одномодовый, а не многомодовый. С точки зрения соединения DCI, это непрерывное погружение когерентной технологии.

В вышеупомянутых аспектах центр обработки данных также сделал некоторые усовершенствованные макеты, включая доступ к сетевой карте 112 Гбит / с, и центр обработки данных развертывается на основе технологии TAC 112 Гбит / с и соответствующей разработки сотрудничества чипов. Что касается соединения внутри помещения IDC, модуль MM SR может не соответствовать соединению в помещении центра обработки данных (строительный полигон), особенно межкомнатному соединению. Здесь центр обработки данных также исследует одномодовые решения вместо многорежимных, особенно были предприняты некоторые совместные попытки разработки однорежимного полностью интегрированного чипового решения. Выбор и замена IMDD и когерентного, центр обработки данных, как ожидается, прибудет в 1.6T или одноволновой 400G КСФП-ДД поколение, поэтому будущий центр обработки данных будет выполнять некоторые работы в области Coherent-lite, особенно алгоритм oDSP.

Начиная с чип

Ключевое отличие оптического модуля от традиционных электрических устройств/оборудования заключается в том, что он обладает не только «электрическими», но и «оптическими» характеристиками, поэтому он должен соответствовать как закону Мура в микроэлектронике, так и закону Мура в оптоэлектронике. С тенденцией проникновения света и отступления меди мир постоянно интегрирует основные оптоэлектронные ресурсы. Производители во главе с гигантами в области традиционных электронных микросхем также расширяют свою деятельность в области оптоэлектроники, чтобы подготовиться к будущей тенденции оптоэлектронной интеграции. Точно так же центры обработки данных также должны что-то делать, чтобы решать одну задачу за другой. Развитие 112Gbps может быть долгим процессом. Система 400G, основанная на 112G Serdes, — это наилучшая возможность для центров обработки данных, которую можно развернуть сейчас и изучить в будущем.

Оставьте комментарий

Наверх