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. .

 

Δ Оптический модуль Ethernet(10GbE ~ 2x400GbE) Прогноз рынка

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.

Δ 8 членов QSFP-DD800 MSA

 

● КСФП DD800 MSA

Основанная 19 сентября 2019 года компания QSFP DD800 MSA объединяет 8 основных промышленных производителей, от производителей оптических модулей до производителей систем. Этот 800G MSA призван продолжить текущую конструкцию 400G КСФП-ДД оптических модулей и разработка оптического модуля QSFP-DD нового поколения с 8 каналами и одноканальной 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.

Δ 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.

Δ Подключаемый модуль MSA 800G, созданный китайскими оптическими модулями или поставщиками 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.

Δ Текущие участники 800G Pluggable MSA 

3. Прогноз рынка оптических модулей 800G от DCI

LightCounting предсказал в своем Mega Оптика ЦОД Отчет, опубликованный в 2019 году, показал, что к 800/2023 году у сверхкрупных поставщиков облачных услуг будет потребность в модулях оптических приемопередатчиков 2024G, поскольку внутренний трафик в центре обработки данных постоянно растет. В то же время на рынке будут представлены чипы коммутации 51.2 Тбит/с.

Δ Эволюция оптической скорости на лямбда (Gb/s)

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 новейшего ЦАП / АЦП QSFP DD может достигать около 45 ГГц, что может использоваться для сигналов 200 Гбит / с на основе более совершенной модуляции сигнала PAM. Когда на одной длине волны оптического сигнала все еще есть Оптоволоконные модули 100 Гбит / с, существующие спецификации могут в основном покрыть это. По-прежнему существуют некоторые разногласия относительно конкретного применения 8x100G PSM8, 4x200G PSM4 или 4x200G CWDM4. Тем не менее, если будет разработан одноканальный оптический модуль 200 Гбит / с, вы сможете достичь пропускной способности 800 Гбит / с только с 4 каналами, что будет более рентабельным - сэкономив половину Кабель ЦАП / АЦП устройств.

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

 

5. Дальность передачи оптического модуля 800G

Есть интерфейс управления QSFP DD спецификации и стандарты для модулей оптоволоконных приемопередатчиков 400G с точки зрения ближнего, среднего и дальнего радиуса действия. Для когерентного оптического трансивера 800G также будут аналогичные требования для разных расстояний передачи. Но 800G Pluggable MSA будет ориентирован только на оптический модуль трех диапазонов передачи 100 м, 500 м и 2 км, которые также являются наиболее часто используемыми характеристиками в центрах обработки данных. Что касается применения на расстоянии 10-80 км и более 80 км, ожидается, что соответствующие стандарты будут сформулированы в организации спецификации IEEE 802.3.

Δ Подключаемый модуль MSA 800G: фокус на модуль ближнего действия - PSM8, PSM4, CWDM4

 

6. Technical Инновации для оптических модулей

Все исследования и исследования для Оптические трансиверы 800G имеют значение для совершенствования и зрелости технологии. К настоящему времени метод модуляции 16QAM применяется в оптических трансиверах 200G и 400G, а более сложный метод 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.

 

 

Δ FlexGrid, технология высокоскоростного соединения 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.

 

Δ Дорожная карта стандартного подключаемого модуля 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.