Dari segi sejarah, antara muka Ethernet berkelajuan tinggi pada mulanya didorong oleh keperluan kepadatan dan kecekapan spektrum penyedia perkhidmatan. Modul optik bermula besar - biasanya satu kad pada satu masa. Sepanjang beberapa generasi, setiap halaju telah digabungkan menjadi satu daripada dua pakej: SFP dan QSFP. Dan apabila permintaan meningkat dengan ketara, kos dan penggunaan kuasa juga berkurangan secara beransur-ansur.
Kadar pertumbuhan lima tahun 400GbE tanpa kabel tembaga dan AOC juga diramalkan 20 kali lebih pantas daripada 100GbE (lihat rajah di bawah: perbandingan lima tahun pertama 100GbE dan 400GbE). Peluang ini memacu pelaburan industri yang tidak pernah berlaku sebelum ini oleh syarikat dan syarikat permulaan.
400GbEdi lorong laju
10GbE mengambil masa sepuluh tahun untuk berkembang daripada XENPAK kepada SFP+. 100GbE menggunakan CFP, CPAK dan CFP2, dan kemudian berpindah ke QSFP28 dalam masa 5 tahun. 100GbE juga mengalami kesilapan langkah CFP4, tetapi juga mempelajari pengajaran penting bahawa optik mesti disegerakkan dengan matlamat lain untuk platform, rangkaian dan perniagaan. Jika tidak, ia membuang masa dan wang. Saiz CFP4 adalah menarik, tetapi ia memecahkan keserasian ke belakang dan tidak memenuhi ketiga-tiga matlamat.
Mencapai kapasiti tinggi dan kos rendah untuk 400GbE adalah penting untuk pengendali rangkaian, pembuat cip, vendor optik, vendor penghala dan suis, dan ramai ahli ekosistem optik yang lain. Terutama, salah satu sebab kejayaan pelancaran 400GbE ialah penumpuan kadar dan PMD di kalangan ahli IEEE, OIF dan protokol berbilang sumber (MSA). Malangnya, industri pada mulanya mempunyai dua model pembungkusan boleh pasang, yang membawa kepada pembangunan semula dan pembuatan. Penduaan ini mungkin mengurangkan keupayaan pasaran untuk melanjutkan penyelesaian biasa.
Kelemahan dua mod enkapsulasi transceiver
Faktor utama kejayaan pelancaran 400GbE termasuk kos, perlindungan pelaburan dan rantaian bekalan. Apabila kos kritikal, adalah penting untuk tidak membina fungsi secara berlebihan. Standard 100GbE asal adalah berdasarkan gentian mod tunggal 10 km. Kemudian, industri membangunkan jarak pendek untuk mengoptimumkan kuasa dan mengurangkan kos. 400GbE akan mendapat manfaat daripada rangkaian penuh ketersediaan yang lebih pantas dan saiz yang lebih kecil - daripada 1m awal hingga 10km pada 2019 hingga 100km pada 2020.
Pemacu kos lain ialah mencapai skala ekonomi. Malangnya, kewujudan kedua-dua format enkapsulasi modul menghalang pasaran daripada memanfaatkan sepenuhnya faedah konsistensi yang lain. Pembuatan tanpa lemak adalah penting untuk skala ekonomi, kerana permintaan mendorong pengeluaran dan dengan itu kos. Oleh itu, barisan pengeluaran dikongsi adalah kunci, dan ekosistem besar dengan berpuluh-puluh syarikat akan mendapat manfaat daripada penyeragaman. Ekosistem termasuk pembangun peralatan pembuatan, peralatan ujian, alat reka bentuk perisian, penyambung dan sangkar, penyelesaian terma, pematuhan dan peralatan pensijilan. Memandangkan jangkaan awal dan pertumbuhan pesat 400GbE, adalah penting untuk mencapai persamaan dengan cepat.
Mengapa keserasian ke belakang sangat penting?
Sepanjang dekad yang lalu, nisbah kos antara platform kerangka utama dan peranti optik telah berubah dengan ketara ke arah peranti optik, satu arah aliran yang hanya akan meningkat dengan ketibaan 400GbE. Keserasian antara generasi membantu mengimbangi arah aliran ini. Menjelang akhir 2019, lebih daripada 24 juta modul QSFP akan digunakan, dengan pelaburan lebih daripada $8 bilion. Walaupun dengan pengenalan 400GbE, permintaan untuk QSFP 100GbE akan terus berkembang dengan kukuh, hasil daripada kemunculan pelayan 100GbE dan peningkatan lebar jalur merentas rangkaian untuk perusahaan dan penyedia perkhidmatan.
Ia tidak mencukupi untuk menambah peranti baharu dan berjalan lebih pantas pada rangkaian yang sama; pelbagai aspek keserasian ke belakang mesti dipertimbangkan, termasuk penggunaan semula modul sedia ada dan pelaburan berterusan dalam 100GbE. Oleh itu, hanya port baharu yang menyokong modul sedia ada boleh dilaksanakan. Kedua, kelebihan kos, kuasa dan jejak menggunakan penghala dan suis terkini mendahului keperluan untuk fungsi 400GbE. Ini membolehkan pengendali bersedia untuk pertumbuhan masa hadapan dan mendapat manfaat daripada perkakasan baharu tanpa perlu segera melabur dalam optik 400GbE generasi pertama. Akhir sekali, terdapat keperluan untuk melindungi pelaburan dalam penghala dan suis yang dipasang yang serasi dengan seni bina penyejukan (contohnya, dari atas ke bawah, atau sisi ke sisi). QSFP-DD menyelesaikan masalah ini dengan mengasingkan modul dan radiator, membolehkan sistem hos disesuaikan mengikut keperluan.
Jika boleh, generasi baharu harus cuba mengekalkan keserasian ke belakang. Memperluaskan keserasian generasi ketiga atau bahkan keempat adalah menuntut secara teknikal, tetapi juga bernilai. Keputusan untuk mengimbangi perlindungan pelaburan terhadap keperluan baharu tidak pernah mudah. Isu pada 2017 dan 2018 ialah keperluan untuk penukaran bentuk terkapsul pada 400GbE, 800GbE dan juga kelajuan yang lebih tinggi. Secara amnya diterima bahawa penukaran bentuk berkapsul hendaklah dibuat apabila benar-benar perlu disebabkan masalah teknikal atau kos. Mencapai perlindungan pelaburan, ketumpatan tinggi dan rangkaian penuh keupayaan memerlukan risiko, tetapi QSFP-DD boleh menangani semua ini, membolehkan industri bergerak ke hadapan dengan skala ekonomi.
Cabaran dan penyelesaian QSFP-DD
Keserasian ke belakang dengan QSFP-DD memerlukan menangani pelbagai cabaran, termasuk saiz dan susun atur komponen, penyejukan modul dan sistem serta penyambung elektrik yang menyokong empat dan lapan saluran menggunakan SerDes 56G. Faktor ini saling berkaitan dan memerlukan pertimbangan komponen sistem lain, seperti ASIC berkuasa tinggi. Sudah tentu, cabaran mekanikal ini lebih mudah diselesaikan untuk jenis modul baharu yang memecahkan keserasian dengan generasi sebelumnya.
Salah satu cabaran teknikal yang paling jelas ialah penyejukan. PMD 400GbE awal dijangka memerlukan 12W, manakala QSFP28 hanya menyokong kira-kira 4W, jadi dapat difahami mengapa ada yang sukar untuk membuat lonjakan. Kejayaan matlamat asal mendorong cita-cita yang lebih besar. Modul koheren 400ZR/ZR+, yang dirancang untuk 2020, mungkin memerlukan 20W. Inovasi berterusan, termasuk sistem dan reka bentuk Cage, telah menunjukkan bahawa ini adalah mungkin, dan organisasi piawaian akan meluluskannya tidak lama lagipenyelesaian untuk QSFP-DD. Langkah terakhir dalam menyokong 20W dicapai dengan menambahkan radiator pada bahagian hadapan modul. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Satu lagi pertimbangan terma ialah modul optik tidak boleh dianggap sebagai sistem tertutup; mereka mesti beroperasi dalam reka bentuk keseluruhan penghala, suis atau pelayan. Berbanding dengan OSFP, ciri penting modul QSFP ialah jejaknya yang lebih kecil membolehkan pengambilan udara yang lebih besar. Faktor ini memberi manfaat kepada seluruh sistem, seperti yang dapat dilihat dengan jelas dalam platform yang menawarkan kedua-dua pilihan.
Terdapat banyak bidang lain di mana mencapai perlindungan pelaburan dalam QSFP-DD memerlukan kerjasama seluruh industri berskala besar. Setiap langkah dalam perjalanan dari 40G hingga 400G mewakili kemajuan teknologi yang ketara, kebanyakannya pernah dianggap mustahil. Pada peringkat ini, orang ramai mula menangani cabaran ini untuk kelajuan Ethernet masa hadapan, jadi kita harus ragu-ragu dengan hujah awal bahawa QSFP berulang telah mencapai hadnya.
Menguruskan rantaian bekalan telah menjadi faktor pembezaan utama bagi kejayaan pembekal perkakasan dan pengendali rangkaian. Oleh kerana penggunaan pusat data berskala berskala besar adalah sangat besar, kepelbagaian vendor adalah kritikal dan jika kedua-dua corak pengkapsulan modular berterusan, setiap vendor mungkin perlu memisahkan pengurusan rantaian bekalan.
Pilihan pasaran terbaik ialah membekalkan secara pukal pada kos yang boleh diterima. Setelah corak enkapsulasi modul berjaya disepadukan, pelancaran 400GbE akan mendapat manfaat daripada pengoptimuman semua penyumbang dan berbilang pesaing dalam vendor. Kita tidak boleh mengulangi pelajaran CFP4 hanya untuk meneruskan pengurangan risiko jangka pendek yang tidak wajar.
Kesimpulan
Pelancaran 400GbE bermula pada 2019 dan akan meningkat dengan pantas. Perdebatan mengenai bentuk pembungkusan modul optik sebahagian besarnya telah berakhir, dan sama ada vendor sistem telah memilih QSFP-DD atau kedua-duanya, tumpuan kini telah beralih kepada kelajuan masa hadapan. Dalam jangka panjang, 400GbE terutamanya akan memilih QSFP-DD. Memandangkan industri terus menyepadukan QSFP-DD, skala ekonomi akan muncul dan 400GbE akan mencapai potensi penuhnya.
