كشف عالم 400ZR: تعزيز شبكات DCI باستخدام QSFP-DD وDWDM حتى 120 كم.

في بيئة البنية التحتية لاتصالات البيانات المتغيرة باستمرار، لم تكن هناك حاجة أكبر من أي وقت مضى لحلول الإرسال عالية الكفاءة وعالية السعة. إن تطوير تقنية 400ZR، جنبًا إلى جنب مع تحسين عامل الشكل QSFP-DD وتقنيات تقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM)، يوفر طريقة مبتكرة لتحسين أداء الشبكة على مسافات طويلة. تستكشف هذه الورقة تقنية 400ZR بالتفصيل، وتنظر في مبادئ تصميمها، وكيف تعمل أيضًا وأين يمكن استخدامها في DCIs - مع التأكيد بشكل أساسي على قدرتها على دعم نقل البيانات حتى 120 كيلومترًا. سيمنح هذا الفحص القراء رؤى حول إيجابيات وسلبيات اعتماد هذا المعيار الجديد، وبالتالي تمكين شبكات أكثر فعالية في عالمنا القائم على البيانات بشكل متزايد.

ما هو 400zr ولماذا هو مهم؟

فهم معيار 400ZR

الغرض من معيار 400ZR هو تمكين نقل البيانات عالي السرعة عبر الشبكات الضوئية بمعدل 400 جيجابت في الثانية. تم إنشاؤه بواسطة منتدى العمل البصري عبر الإنترنت (OIF)، وهو يسعى إلى تحقيق الاتساق في دمج البصريات المتماسكة في شبكات DCI الحضرية والطويلة المدى، من بينها أحدث تقنية 400ZR Coherent Technology. ومن المتوقع أن يتم تحقيق ذلك من خلال قابلية التشغيل البيني مع البنية التحتية الحالية، واستخدام تنسيقات التعديل الأكثر تقدمًا مثل PAM4، بالإضافة إلى دعم الأطوال الموجية المحسنة لأنظمة DWDM، من بين أشياء أخرى ضرورية للاتصال الناجح بين هذه الأجهزة أو المكونات التي تشكل مثل هذه الأنظمة. هناك ميزة أخرى مهمة لهذا المعيار تتعلق بطرق تصحيح الأخطاء القوية جنبًا إلى جنب مع خوارزميات معالجة الإشارات الرقمية المصممة لضمان التشغيل الموثوق حتى على مسافات تصل إلى 120 كم دون استخدام أي تضخيم بصري.

كيف تعمل أجهزة الإرسال والاستقبال 400ZR؟

من أجل تحقيق معدلات بيانات تصل إلى 400 جيجابت في الثانية، تستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال 400ZR تكنولوجيا بصريات متماسكة متطورة. تطبق هذه الأجهزة أيضًا تقنيات معالجة الإشارات الرقمية (DSP) لتحسين سلامة الإشارات المستقبلة والتعويض عن التشوهات التي تحدث بشكل أساسي بسبب إرسالها عبر أطوال ممتدة أو عبر أنواع وسائط مختلفة عما كان مقصودًا في الأصل. ولتحقيق هذه الغاية، يستخدمون نوعًا محددًا من التعديل يُعرف باسم PAM4، والذي يسمح بتشفير بتتين في رمز واحد، وبالتالي مضاعفة السعة المحققة من خلال كل مخطط تعديل عرض النبضة المستخدم سابقًا مع الاستفادة من تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الأكثر كثافة (DWDM)، مما يسمح قنوات متعددة محمولة في وقت واحد على ألياف مفردة وبالتالي الحفاظ على الموارد النادرة - عرض النطاق الترددي. علاوة على ذلك، تضمن دوائر اكتشاف الأخطاء المستخدمة داخل وحدات الإرسال والاستقبال هذه تسليمًا موثوقًا للمعلومات الصحيحة عن طريق التأكد من إمكانية تحديد كل بتة مرسلة وتصحيحها إذا لزم الأمر قبل أن تصل إلى جزء المستقبل المتصل عبر رابط يشتمل على عناصر مختلفة تنتمي إلى بنية الشبكة المنشأة بالفعل.

الدور الذي لعبته المنظمة الدولية للفرانكفونية فيما يتعلق بـ 400ZR

تتأثر جهود تطوير وتوحيد بروتوكول 400ZR بشكل كبير بمنتدى الربط الشبكي البصري (OIF). تجمع OIF بين اللاعبين في الصناعة للتعاون في المجالات الرئيسية التي ستشكل هذه الصناعة في المستقبل. وهي مسؤولة عن وضع المواصفات الفنية اللازمة لقابلية التشغيل البيني بين معدات البائعين المختلفين؛ إجراء اختبارات تهدف إلى تأكيد التوافق مع المتطلبات المعلنة مع ضمان إمكانية عمل التطبيقات المختلفة معًا بسلاسة دون ظهور أي مشكلات في التوافق؛ تعزيز التبني من أجل تسريع النشر داخل مراكز البيانات حيث قد تكون هناك حاجة إلى سرعات عالية على مسافات أقصر ولكن أيضًا عبر شبكات منطقة أوسع تتضمن قفزات متعددة بين المباني الواقعة بعيدًا عن بعضها البعض أو حتى البلدان التي تقع على بعد آلاف الأميال.

كيف يمكن أن يستفيد 400zr من الربط البيني لمركز البيانات (DCI)؟

تعزيز الروابط بين مراكز البيانات

يتم تحقيق ذلك من خلال تطبيق بروتوكول 400ZR الذي يعزز الاتصال بين مراكز البيانات. هذه الروابط سريعة ولها زمن وصول منخفض، وبالتالي تلبي الحاجة إلى المزيد من النطاق الترددي. تعمل هذه التقنية على تبسيط وتقليل تكلفة توصيل مراكز البيانات لأنها تسمح بالاتصالات الضوئية المباشرة عبر مسافات أكبر دون الحاجة إلى أجهزة إعادة توليد إلكترونية وسيطة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتيح النقل المتزامن لكميات متزايدة من المعلومات من خلال استخدام موارد الألياف الضوئية بكفاءة من خلال تقنيات التعديل المتقدمة بالإضافة إلى DWDM، وبالتالي تحسين موثوقية الشبكة وقدرتها بشكل عام. وبهذه الطريقة، يضمن 400ZR وجود تبادل سلس للبيانات، مما يؤدي إلى الكفاءة التشغيلية ودعم قابلية التوسع داخل البنى التحتية لـ DCI.

توفير الطاقة في DCI

هناك مجال آخر حيث يمكن توفير الطاقة في وحدات DCI من خلال اعتماد بروتوكولات 400ZR، مما يقلل عدد المكونات الإلكترونية المطلوبة. تتجاوز التوصيلات الضوئية عملية التجديد الإلكتروني مباشرة، مما يقلل بشكل كبير من تعزيز الإشارة واستخدام طاقة المعالجة. علاوة على ذلك، فإن كفاءات التشفير المستخدمة مع 400ZR تتيح معدلات أعلى لمزيد من المعلومات عبر أطوال موجية أقل، وبالتالي تعزيز الحفاظ على الطاقة بشكل أكبر. لا يؤدي هذا النهج إلى تقليل البصمة الكربونية المرتبطة بتشغيل DCI فحسب، بل يعمل أيضًا على مواءمة فعالية التكلفة مع الأهداف المستدامة أثناء التشغيل ككل.

ما هي عوامل الشكل المختلفة لأجهزة الإرسال والاستقبال 400zr؟

QSFP-DD و OSFP

يستخدم جهاز الإرسال والاستقبال الرباعي الصغير ذو الكثافة المزدوجة القابل للتوصيل (QSFP-DD) 8 قنوات تبلغ سرعة كل منها 50 جيجابت في الثانية لتمكين نقل البيانات بمعدل يصل إلى 400 جيجابت في الثانية. لقد تم تصميمه بتصميم مدمج يمكن تركيبه في مقابس QSFP الموجودة، مما يسهل على الأشخاص ترقية أجهزتهم عندما يعتمدون هذا المعيار الجديد لـ 400ZR.

يعد Octal Small Form-factor Pluggable (OSFP) نوعًا آخر من أجهزة الإرسال والاستقبال التي يمكنها التعامل مع سرعات تصل إلى 400 جيجابت في الثانية. يحب QSFP-DDكما يتميز أيضًا بثمانية مسارات، تعمل كل منها بسرعة 50 جيجابت في الثانية، ولكنها مصممة لدعم مستويات طاقة أعلى وتغطية مسافات أطول. كونها أكبر حجمًا، تمنح وحدة OSFP ميزة على الوحدات الأخرى عندما يتعلق الأمر بتبديد الحرارة، مما يجعلها اختيارات مثالية للاستخدام في مراكز البيانات ذات السعة العالية حيث قد تكون موارد التبريد محدودة.

كيف يقارنون مع عوامل شكل جهاز الإرسال والاستقبال الأخرى

من خلال مقارنة هذين النوعين بأنواع أخرى مثل SFP28 أو CFP2، نجد بعض الاختلافات الملحوظة بين الخيارات الأربعة المتاحة اليوم. أولاً، بينما يدعم SFP28 حوالي 25 جيجابت في الثانية فقط لكل مسار، يمكن لكل من QSFP-DD وOSFP تقديم سرعات تصل إلى 400 جيجابت في الثانية عبر قنواتهما. من ناحية أخرى، تم تصميم CFP2 بحيث يسمح بالإشارات التي قطعت مسافات أبعد بكثير من أي عامل شكل آخر حتى الآن، مما يجعلها مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تحتاج إلى مناطق تغطية واسعة على الرغم من استهلاكها لكميات أكبر من الطاقة بشكل عام. ومع ذلك، عند النظر إلى كل شيء، عند استخدامها في المساحات الضيقة الموجودة داخل البيانات الحديثة، لا شيء يتفوق على هذه الوافدين الجدد لأنها ليست أسرع فحسب، بل تستهلك أيضًا طاقة أقل مقارنة بالتقنيات السابقة

ماذا تفعل اتفاقية تنفيذ OIF 400zr؟

أهم الأشياء في 400ZR IA

1. التقييس: تحدد هذه الاتفاقية ما يجب القيام به للتأكد من أن جميع أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية قصيرة المدى بسرعة 400 جيجابت في الثانية التي تصنعها شركات مختلفة تعمل معًا.
2. مواصفات أساسية تنص الصفقة على الشكل الذي يجب أن تبدو عليه الأجزاء المادية مثل الأسلاك أو الموصلات بالإضافة إلى احتياجات جودة الإشارة ومقاييس الأداء التي يجب أن تحدث لجهاز الإرسال والاستقبال 400ZR ليعمل بشكل صحيح داخل شبكات المناطق الحضرية.
3. العمل المشترك: يجب أن يعمل مع الأطر الموجودة التي ستساعده على التوافق بسلاسة مع بنيات مراكز البيانات الحالية.
4. الفعالية من حيث التكلفة: يوفر IA مخططًا لخفض التكاليف من خلال التصميمات والعمليات القياسية، وبالتالي تعزيز المنافسة السعرية بين الشركات المصنعة لأجهزة الإرسال والاستقبال.
5. كفاءة إستهلاك الطاقة في عمليات النشر البصري للجيل التالي 400ZR: يتم تقديم نصائح لتوفير الطاقة هنا بحيث يتم استخدام كمية أقل من الكهرباء بينما تظل معدلات نقل البيانات مرتفعة.
6. إثبات المستقبل: هناك إمكانية للتطورات والتغيرات الجديدة في احتياجات العملاء حتى لا تصبح هذه الأجهزة قديمة بعد وقت قصير من الشراء.

تكامل معايير OpenZR و400ZR من أجل قابلية التشغيل البيني والتعاون مع البائعين

يعتمد نجاح أجهزة الإرسال والاستقبال 400ZR على إمكانية التشغيل البيني التي تسمح لها بالاتصال عبر شبكات الشركات المصنعة المختلفة. تتطلب اتفاقية تنفيذ OIF 400ZR من البائعين العمل معًا بطريقة تمكن الأجهزة من موردين مختلفين من العمل كنظام واحد دون أي عوائق. يضمن هذا الجهد المشترك الالتزام بالمتطلبات الفنية المحددة وبالتالي توحيد الطرق لتحسين الموثوقية وكذلك الأداء على مستوى النظام. تساعد مثل هذه الاتفاقية من خلال إعطاء الأولوية لقابلية التشغيل البيني أيضًا على إنشاء العديد من أنواع المنتجات المتوافقة التي تعزز الابتكار في سوق أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية بسرعة 400 جيجابت في الثانية حيث يتوفر للعملاء العديد من الخيارات للاختيار من بينها.

آثار 400ZR IA للمنظمة الدولية للفرانكفونية على النشر

يتأثر النشر بشكل كبير باتفاقية التنفيذ (IA) لـ OIF 400 ZR. وهذا يسرع وقت النشر لأن هذا يعني أن المشغلين يمكنهم استخدام مكونات جاهزة تلبي المعايير المحددة مسبقًا. علاوة على ذلك، يتم قضاء ساعات أقل في استكشاف الأخطاء وإصلاحها بسبب انخفاض مشاكل عدم التوافق مما يسمح بكفاءة تشغيلية أكبر. هناك شيء آخر يجعل النشر سريعًا وهو الفعالية من حيث التكلفة، مما يجعل من الممكن لمشغلي الشبكات هؤلاء إدارة الاستثمار المالي المطلوب عند تبني التقنيات الجديدة. بالإضافة إلى ذلك، يضمن الاستعداد للمستقبل أن تظل الاستثمارات مرنة بدرجة كافية، مع حماية التقنيات الناشئة من التقادم بسرعة كبيرة خلال عمرها الإنتاجي.

كيف يمكنك تحسين شبكتك باستخدام 400zr؟

خطوات التحضير لنشر 400ZR

للتحضير بشكل صحيح لنشر 400ZR، هناك عدد من الخطوات التي يجب أخذها بعين الاعتبار. هذه الخطوات هي كما يلي:

1. تقييم الشبكة: قم بتقييم البنية التحتية الحالية من حيث قدرتها على تلبية متطلبات 400ZR وتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى إجراء أي ترقيات خاصة عندما يتعلق الأمر باستخدام الألياف الضوئية ذات النطاق الواحد.
2. اختيار المكون: اختر أجهزة الإرسال والاستقبال والألياف الضوئية التي تتوافق مع معايير 400ZR وفي نفس الوقت تلبي متطلبات الأداء التي تحددها شبكتك.
3. التدرجية: قم بتصميم إطار عمل للنشر ليس فقط قادرًا على دعم النمو المستقبلي ولكن أيضًا مواكبة التطورات في التكنولوجيا وفقًا لجهود توحيد المعايير التي تبذلها المنظمة الدولية للفرانكفونية.
4. اختبار التشغيل البيني: قم بإجراء اختبارات شاملة بين المكونات المختلفة من البائعين لضمان التكامل السلس دون التسبب في العديد من المشكلات أثناء مرحلة التنفيذ.
5. تحليل التكاليف لتنفيذ تقنيات 400ZR وFuture 800G: إجراء تحليل التكلفة والفوائد من أجل تخصيص الأموال بشكل صحيح لشراء الأجزاء المختلفة المطلوبة لهذا المشروع مع الأخذ في الاعتبار توفير النفقات التشغيلية على مدى فترات طويلة.
6. التدريب والدعم: تدريب الموظفين الفنيين على التكنولوجيا وراء 400ZR؛ إنشاء خطة دعم ما بعد النشر التي تسلط الضوء على أفضل الممارسات التي تم تحقيقها من خلال عمليات النشر الناجحة من بين أمور أخرى تتعلق بأنشطة الصيانة بعد اكتمال التثبيت بناءً على ما نجح بشكل جيد في مكان آخر.

التأكد من أنه يعمل مع ما هو موجود بالفعل

1. قم بإجراء فحص التوافق: قم بمقارنة تكوين الأجهزة والبرامج الحالية مع مواصفات 400ZR لتحديد المواضع التي لا ترقى فيها.
2. تقييم الواجهة: تحقق مما إذا كانت أجهزة الإرسال والاستقبال والموصلات الحالية يمكنها دعم إشارة 400ZR دون توهين كبير.
3. دراسة المسارات الضوئية: التحقق من وجود توافق الطول الموجي بين أنواع مختلفة من الألياف من حيث أدائها، مثل الفقد والتشتت، والذي ينبغي تحسينه للتكنولوجيات المتماسكة الجديدة مثل 400ZR.
4. مراجعة تصميم الشبكة: قم بتكييف بنية الشبكة الحالية بحيث تلبي متطلبات نشر 400ZR مع ضمان الحفاظ على السعة الكافية بالإضافة إلى الحفاظ على مستويات الأداء طوال الوقت.
5. التعاون مع الموردين: تواصل مع الموردين الذين يقدمون المعدات المستخدمة في الموقع في الوقت الحاضر للتأكد مما إذا كانت ستكون هناك أي مشاكل تتعلق بقابلية التشغيل البيني بين منتجات هؤلاء البائعين وتلك المتعلقة بتقنية 400 ZR؛ حل هذه القضايا وفقًا لذلك من خلال المفاوضات أو الوسائل الأخرى التي تراها الأطراف المعنية مناسبة.

كيفية جعله يستخدم المزيد من النطاق الترددي

1. تحليل حركة المرور: افحص من أين تأتي معظم حركة المرور ومتى تأتي ولماذا خلال ساعات الذروة، وحدد أيضًا الاختناقات المحتملة التي قد تحدث عند دمج أنظمة الجيل التالي بقدرات 400 ZR.
2. تقديم خدمة الجودة لشبكات الجيل التالي المستندة إلى معايير جودة الخدمة التي تدعمها تقنيات 400ZR: إنشاء بروتوكولات تضمن خدمات عالية الجودة مع إعطاء الأولوية للتطبيقات الحرجة وبالتالي ضمان الاستخدام الفعال للموارد وخاصة إدارة النطاق الترددي داخل الشبكات التي تتمتع بميزات متقدمة يوفرها هذا المعيار
3. أحمال التوازن: ضمان التوزيع المتوازن لأحمال العمل عبر المسارات أو الأجهزة المختلفة وبالتالي تحسين معدلات الإنتاجية وبالتالي تقليل مستويات الازدحام التي تحدث داخل البنية التحتية للشبكة التي تدعم تدفقات حركة المرور المتوافقة مع الإصدارات المحسنة التي تم تحقيقها من خلال إستراتيجيات موازنة التحميل التي تم تمكينها عبر أجهزة متعددة/p>
4. أدوات التحسين: توظيف تقنيات ضغط البيانات مع آليات إزالة الإرسال التي تهدف إلى تقليل عمليات الإرسال الزائدة وبالتالي الاستفادة من جميع عروض النطاق الترددي المتاحة التي يمكن تحقيقها من خلال حلول التحسين المنفذة عبر الشبكات المطلوبة لدعم السرعات الأعلى التي يوفرها 400ZR
5. استمر في مراقبة النطاق الترددي للتكنولوجيا المتماسكة: ينبغي فرض المراقبة المستمرة فيما يتعلق باستخدام عرض النطاق الترددي بالإضافة إلى الأداء العام الذي تظهره أي شبكة تستخدم أجهزة متوافقة متماسكة مثل 400 ZR حتى يمكن إجراء التعديلات اللازمة في الوقت المناسب.

مصادر مرجعية

عامل شكل صغير قابل للتوصيل

الطول الموجي المقسم

إيثرنت

الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما هو 400ZR، وما أهميته لربط مراكز البيانات؟

ج: بالنسبة لمراكز البيانات، يعد 400ZR معيارًا للواجهة يسمح باتصالات عالية السعة من نقطة إلى نقطة فيما بينها. وهو يدعم سرعات مستقبلية تصل إلى 400 جيجابت في الثانية باستخدام معالجة الإشارات الرقمية المتماسكة للنقل لمسافات طويلة عبر وصلات الألياف الضوئية أحادية الامتداد.

س: كيف يمكن لـ 400ZR الاستفادة من روابط DWDM؟

ج: من خلال زيادة قدرة نقل البيانات، يتم استخدام وصلات DWDM مع 400ZR. ترسل هذه التقنية إشارات متعددة عبر كابل ألياف ضوئية واحد لتحسين عرض النطاق الترددي مع تمكين الاتصالات لمسافات طويلة داخل شبكات المترو ومراكز البيانات حتى مسافات تصل إلى 80 كم.

س: ما هو عامل الشكل الذي تأتي به وحدة 400ZR؟

ج: تأتي وحدة 400ZR بتصميم QSFP-DD (رباعي الشكل صغير الحجم وقابل للتوصيل بكثافة مزدوجة) والذي يسمح بالتكامل السهل في البنية التحتية للشبكة الحالية بالإضافة إلى تسهيل عمليات النشر عالية الكثافة.

س: ما هي المسافات النموذجية التي يمكن لـ 400ZR تغطيتها؟

ج: على الرغم من القدرة على توفير اتصالات بين المرافق واسعة النطاق ومواقع المؤسسات أو بين مراكز البيانات وشبكات المترو، فإن نطاق النشر لهذا النوع يقع في الغالب ضمن ألياف أحادية النطاق تتراوح من بضعة أمتار إلى حوالي مائة وعشرين كيلومترًا؛ يمكن أيضًا دعم النطاقات المتعددة وفقًا للاحتياجات المحددة.

س: ما هي معايير التشغيل البيني التي يلتزم بها 400ZR؟

ج: يمكن لمشغلي مراكز البيانات الذين يبحثون عن طرق لدمج بيئات الشبكات غير المتجانسة أن يفعلوا ذلك بأمان مع العلم أن معايير MSA (اتفاقية متعددة المصادر) قد تم الالتزام بها من خلال هذه المواصفات وبالتالي ضمان التوافق بين معدات البائعين المختلفين.

س: كيف يعمل تصحيح الأخطاء الأمامية (FEC) على تحسين أداء 400ZR؟

ج: من أجل تصحيح الأخطاء التي قد تحدث أثناء نقل المعلومات عند السفر لمسافات طويلة؛ وهذا يعني أن الاتصال الموثوق به بين المرسل والمتلقي سيتم دائمًا ومن ثم التأكد من وصول جميع البيانات المرسلة إلى وجهتها سليمة، وقد تم وضع تصحيح الأخطاء الأمامية (FEC) ضمن وحدات 400ZR.

س: ما الذي يجعل 400ZR مناسبًا للتطبيقات المستندة إلى Ethernet؟

ج: يمكن لأجهزة الشبكات المستندة إلى Ethernet مثل المحولات أو أجهزة التوجيه أن تتكامل بسهولة مع 400ZR نظرًا لأن كلاهما يدعم 400GE (400 Gigabit Ethernet)؛ مما يجعله مثاليًا للاستخدام في مشاريع بناء مراكز البيانات التي تتطلب اتصال إيثرنت عالي السرعة.

س: كيف يرتبط مفهوم نظام الخط المفتوح بـ 400ZR؟

ج: الفكرة وراء وجود نظام خط مفتوح عند التعامل مع أي شيء متعلق بـ 400ZR هي أنه يجب أن تكون هناك مرونة وحياد بين مختلف المكونات والتقنيات المعنية؛ وهذا يسمح بتوسيع نطاق تكوينات الشبكة لأعلى/لأسفل وفقًا للاحتياجات المتغيرة دون الحاجة إلى الارتباط بمنتج بائع واحد بالضرورة.

س: ما هو دور المنظمة الدولية للفرانكفونية في توحيد 400ZR؟

أ: تم إطلاقه رسميًا من قبل منتدى الشبكات البصرية (OIF) في مارس من العام الماضي، ولا يمكن التقليل من شأن العمل الذي قاموا به لتوحيد هذه المواصفات؛ حيث كانت مشاركتهم بمثابة حافز نحو تحقيق القواسم المشتركة اللازمة لتعزيز التبني والتطوير حول هذا النوع من التكنولوجيا.