Yn hanesyddol, roedd rhyngwynebau Ethernet cyflym yn cael eu gyrru i ddechrau gan ofynion dwysedd ac effeithlonrwydd sbectrol darparwyr gwasanaeth. Mae modiwlau optegol yn dechrau'n fawr - un cerdyn ar y tro fel arfer. Dros sawl cenhedlaeth, mae pob cyflymder wedi'i gyfuno'n un o ddau becyn: SFP a QSFP. Ac wrth i'r galw gynyddu'n sylweddol, mae'r gost a'r defnydd o bŵer hefyd yn gostwng yn raddol.
Rhagwelir hefyd y bydd cyfradd twf pum mlynedd y 400GbE heb gebl copr ac AOC 20 gwaith yn gyflymach na chyfradd y 100GbE (gweler y ffigur isod: cymhariaeth o bum mlynedd gyntaf y 100GbE a'r 400GbE). Mae'r cyfle hwn yn sbarduno buddsoddiad diwydiant digynsail gan gwmnïau sefydledig a busnesau newydd.
400GbEar y lôn gyflym
Cymerodd y 10GbE ddeng mlynedd i esblygu o XENPAK i SFP+. Defnyddiodd y 100GbE CFP, CPAK, a CFP2, ac yna symudodd i QSFP28 o fewn 5 mlynedd. Dioddefodd y 100GbE hefyd o gamgymeriadau CFP4, ond dysgodd hefyd wers allweddol bod yn rhaid i opteg gael ei chydamseru â nodau eraill ar gyfer llwyfannau, rhwydweithiau a busnesau. Os na, mae'n wastraff amser ac arian. Mae maint CFP4 yn ddeniadol, ond mae'n torri cydnawsedd yn ôl ac nid yw'n cwrdd â'r tri nod.
Mae cyflawni capasiti uchel a chost isel ar gyfer y 400GbE yn hanfodol i weithredwyr rhwydwaith, gwneuthurwyr sglodion, gwerthwyr optegol, gwerthwyr llwybryddion a switshis, a llawer o aelodau eraill o'r ecosystem optegol. Yn nodedig, un o'r rhesymau dros gyflwyno'r 400GbE yn llwyddiannus oedd cydgyfeirio cyfradd a PMD ymhlith aelodau IEEE, OIF, a phrotocol aml-ffynhonnell (MSA). Yn anffodus, roedd gan y diwydiant ddau fodel pecynnu plygadwy i ddechrau, gan arwain at ailddatblygu a gweithgynhyrchu. Gall y dyblygu hwn leihau gallu'r farchnad i ymestyn atebion cyffredin.
Anfanteision y ddau ddull amgáu transceiver
Mae ffactorau allweddol ar gyfer lansiad llwyddiannus y 400GbE yn cynnwys cost, diogelu buddsoddiad a chadwyn gyflenwi. Pan fo cost yn hollbwysig, mae'n bwysig peidio â gor-adeiladu ymarferoldeb. Roedd y safon 100GbE wreiddiol yn seiliedig ar ffibr un modd 10 km. Yn ddiweddarach, datblygodd y diwydiant bellteroedd byr i wneud y gorau o bŵer a lleihau costau. Bydd y 400GbE yn elwa o ystod lawn gyflymach o argaeledd a meintiau llai - o'r 1m i 10km cychwynnol yn 2019 i 100km yn 2020.
Sbardun cost arall yw cyflawni arbedion maint. Yn anffodus, mae bodolaeth y ddau fformat amgáu modiwl yn atal y farchnad rhag manteisio'n llawn ar fanteision eraill cysondeb. Mae gweithgynhyrchu darbodus yn hanfodol ar gyfer arbedion maint, gan fod galw yn gyrru allbwn ac felly costau. Felly, llinell gynhyrchu a rennir yw'r allwedd, a bydd ecosystemau mawr gyda dwsinau o gwmnïau'n elwa o safoni. Mae'r ecosystem yn cynnwys datblygwyr offer gweithgynhyrchu, offer profi, offer dylunio meddalwedd, cysylltwyr a chewyll, datrysiadau thermol, offer cydymffurfio ac ardystio. O ystyried disgwyliadau cynnar a thwf cyflym y 400GbE, mae'n bwysig cyflawni cyffredinedd yn gyflym.
Pam mae cydnawsedd tuag yn ôl mor bwysig?
Dros y degawd diwethaf, mae'r gymhareb cost rhwng llwyfannau prif ffrâm a dyfeisiau optegol wedi symud yn sylweddol tuag at ddyfeisiau optegol, tuedd a fydd ond yn cyflymu gyda dyfodiad y 400GbE. Mae cydnawsedd rhwng cenedlaethau yn helpu i wrthbwyso'r duedd hon. Erbyn diwedd 2019, bydd mwy na 24 miliwn o fodiwlau QSFP yn cael eu defnyddio, gyda buddsoddiad o fwy na $8 biliwn. Hyd yn oed gyda chyflwyniad y 400GbE, bydd y galw am y QSFP 100GbE yn parhau i dyfu'n gryf, diolch i ymddangosiad gweinyddwyr 100GbE a lled band cynyddol ar draws y rhwydwaith ar gyfer mentrau a darparwyr gwasanaeth.
Nid yw'n ddigon ychwanegu dyfeisiau newydd a rhedeg yn gyflymach ar yr un rhwydwaith; rhaid ystyried agweddau lluosog ar gydnawsedd yn ôl, gan gynnwys ailddefnyddio modiwlau presennol a'r buddsoddiad parhaus yn y 100GbE. Felly, dim ond porthladdoedd newydd sy'n cefnogi modiwlau presennol y gellir eu gweithredu. Yn ail, mae manteision cost, pŵer ac ôl troed defnyddio'r llwybryddion a'r switshis diweddaraf yn rhagflaenu'r angen am ymarferoldeb 400GbE. Mae hyn yn caniatáu i weithredwyr baratoi ar gyfer twf yn y dyfodol ac elwa o galedwedd newydd heb orfod buddsoddi ar unwaith yn yr opteg 400GbE cenhedlaeth gyntaf. Yn olaf, mae angen diogelu buddsoddiadau mewn llwybryddion gosodedig a switshis sy'n gydnaws â'r bensaernïaeth oeri (er enghraifft, o'r top i'r gwaelod, neu ochr i ochr). Mae QSFP-DD yn datrys y broblem hon trwy wahanu modiwlau a rheiddiaduron, gan alluogi'r system westeiwr i gael ei haddasu yn ôl yr angen.
Lle bo modd, dylai'r genhedlaeth newydd geisio cynnal cydnawsedd tuag yn ôl. Mae ymestyn cydnawsedd trydydd cenhedlaeth neu hyd yn oed bedwaredd genhedlaeth yn dechnegol anodd, ond hefyd yn werthfawr. Nid yw'r penderfyniad i gydbwyso amddiffyniad buddsoddiad yn erbyn gofynion newydd byth yn syml. Yr hyn sydd dan sylw yn 2017 a 2018 yw'r angen am drawsnewidiadau ffurf wedi'u hamgáu ar 400GbE, 800GbE a chyflymder uwch fyth. Derbynnir yn gyffredinol y dylid trawsnewid ffurflenni wedi'u hamgáu pan fo'n gwbl angenrheidiol oherwydd problemau technegol neu gost. Er mwyn diogelu buddsoddiad, dwysedd uchel, ac ystod lawn o alluoedd mae angen risg, ond gall QSFP-DD fynd i'r afael â hyn oll, gan alluogi'r diwydiant i symud ymlaen gydag arbedion maint.
Heriau ac atebion QSFP-DD
Mae cydnawsedd yn ôl â QSFP-DD yn gofyn am fynd i'r afael ag amrywiaeth o heriau, gan gynnwys maint a chynllun cydrannau, oeri modiwl a system, a chysylltwyr trydanol sy'n cefnogi pedair ac wyth sianel gan ddefnyddio 56G SerDes. Mae'r ffactorau hyn yn rhyngberthynol ac mae angen ystyried cydrannau system eraill, megis ASIC pŵer uchel. Wrth gwrs, mae'r heriau mecanyddol hyn yn haws i'w datrys ar gyfer mathau newydd o fodiwlau sy'n torri cydnawsedd â chenedlaethau blaenorol.
Un o'r heriau technegol mwyaf amlwg yw oeri. Disgwylir i'r PMD 400GbE cychwynnol fod angen 12W, tra bod y QSFP28 yn cefnogi tua 4W yn unig, felly mae'n ddealladwy pam mae rhai yn ei chael hi'n anodd gwneud y naid. Roedd llwyddiant y gôl wreiddiol yn ysgogi mwy fyth o uchelgais. Efallai y bydd angen 20W ar y modiwl cydlynol 400ZR/ZR+, sydd wedi'i gynllunio ar gyfer 2020. Mae arloesi parhaus, gan gynnwys systemau a dylunio Cawell, wedi dangos bod hyn yn bosibl, a bydd y sefydliad safonau yn cymeradwyo'r rhain yn fuan.atebion ar gyfer QSFP-DD. Cyflawnir y cam olaf wrth gefnogi 20W trwy ychwanegu rheiddiadur i flaen y modiwl. Fel y dangosir yn y ffigur isod.
Ystyriaeth thermol arall yw na ellir ystyried modiwlau optegol yn system gaeedig; rhaid iddynt weithredu yn nyluniad cyffredinol llwybrydd, switsh, neu weinydd. O'i gymharu ag OSFP, nodwedd bwysig o fodiwlau QSFP yw bod eu hôl troed llai yn caniatáu ar gyfer cymeriant aer mwy. Mae'r ffactor hwn o fudd i weddill y system, fel y gellir ei weld yn glir yn y platfform sy'n cynnig y ddau opsiwn.
Mae yna lawer o feysydd eraill lle mae angen cydweithredu ar raddfa fawr ledled y diwydiant er mwyn diogelu buddsoddiad yn QSFP-DD. Mae pob cam yn y daith o 40G i 400G yn cynrychioli cynnydd technolegol sylweddol, y credwyd bod llawer ohonynt yn amhosibl ar un adeg. Ar hyn o bryd, mae pobl yn dechrau mynd i'r afael â'r heriau hyn ar gyfer cyflymder Ethernet yn y dyfodol, felly dylem fod yn amheus o'r ddadl gychwynnol bod QSFP ailadroddus wedi cyrraedd ei derfyn.
Mae rheoli'r gadwyn gyflenwi wedi dod yn ffactor gwahaniaethu allweddol ar gyfer llwyddiant cyflenwyr caledwedd a gweithredwyr rhwydwaith. Oherwydd bod y defnydd o ganolfannau data graddadwy ar raddfa fawr mor fawr, mae amrywiaeth gwerthwyr yn hollbwysig, ac os bydd y ddau batrwm amgáu modiwlaidd yn parhau, efallai y bydd yn rhaid i bob gwerthwr wahanu rheolaeth y gadwyn gyflenwi.
Yr opsiwn gorau yn y farchnad yw cyflenwi swmp am gost dderbyniol. Unwaith y bydd y patrwm amgáu modiwl wedi'i integreiddio'n llwyddiannus, bydd y cyflwyniad 400GbE yn elwa o optimeiddio'r holl gyfranwyr a chystadleuwyr lluosog yn y gwerthwr. Ni allwn ailadrodd gwersi CFP4 dim ond er mwyn ceisio lleihau risg yn y tymor byr heb gyfiawnhad.
Casgliad
Mae lansiad y 400GbE yn dechrau yn 2019 a bydd yn dringo'n gyflym. Mae'r ddadl ynghylch ffurf pecynnu modiwl optegol drosodd i raddau helaeth, ac a yw gwerthwr y system wedi dewis QSFP-DD neu'r ddau, mae'r ffocws bellach wedi symud i gyflymder yn y dyfodol. Yn y tymor hir, bydd y 400GbE yn dewis QSFP-DD yn bennaf. Wrth i'r diwydiant barhau i integreiddio QSFP-DD, bydd arbedion maint yn dod i'r amlwg a bydd y 400GbE yn cyrraedd ei lawn botensial.
