Krzemowe chipy fotoniczne przeszły z laboratoriów badawczych do głównego nurtu-szybkich transceiverów optycznych. Ponieważ moduły 400G stają się standardem w hiperskalowych centrach danych, a wdrożenia 800G i 1,6T w klastrach AI przyspieszają, podstawowa technologia chipów nie jest już tylko problemem dla wyższego szczebla -, ale bezpośrednio kształtuje sposób projektowania kabli światłowodowych, zespołów MPO/MTP i budżetów łączy.
Niedawne postępy krajowych chińskich dostawców chipów w zakresie krzemowych urządzeń fotonicznych 200G, 400G i 800G dodały kolejny czynnik do śledzenia dla nabywców kabli i architektów sieci. Jako producent kabli światłowodowych współpracujący z operatorami, hiperskalerami i integratorami patrzymy na ten trend nie jak na historię chipów, ale jak na kwestięco to oznacza dla okablowania znajdującego się pod każdym-szybkim łączem.
Co to jest krzemowy chip fotoniczny 400G?
Krzemowy chip fotoniczny integruje elementy optyczne, modulatory, falowody, detektory i (w konstrukcjach heterogenicznych) - elementy optyczne -, falowody, detektory i (w konstrukcjach heterogenicznych) źródła lasera - na podłożu krzemowym przy użyciu procesów zgodnych z CMOS-. W porównaniu z tradycyjną optyką dyskretną zbudowaną na bazie fosforku indu (InP) lub arsenku galu (GaAs), fotonika krzemowa ma na celu ściślejszą integrację, niższą moc na bit i lepsze skalowanie w istniejących liniach półprzewodnikowych.
Krzemowy chip fotoniczny 400G zazwyczaj obsługuje 4×100G lub 1×400G na długość fali, w połączeniu z modulacją PAM4 i DSP, i stanowi silnik optyczny w QSFP-DD, OSFP i nowych formatach 800G/1,6T.
Dlaczego fotonika krzemowa ma znaczenie w-szybkich sieciach optycznych
Przejście w kierunku fotoniki krzemowej wynika z trzech czynników, które każdy operator centrum danych rozpozna: moc, gęstość i koszt w przeliczeniu na bit.
- Efektywność energetyczna.Klastry szkoleniowe AI skupiają ogromną przepustowość w jednym rzędzie szaf, a każdy wat wydany na optykę jest watem niedostępnym do obliczeń. Fotonika krzemowa stała się wiodącym podejściem do utrzymywania tendencji spadkowej mocy na gigabit na poziomie 400 G i więcej.
- Gęstość integracji.Dopasowanie większej liczby linii do tego samego modułu umożliwia transceiverom 800G i 1,6T dotarcie do panelu przedniego.
- Skala produkcji.Budowanie urządzeń fotonicznych na standardowych liniach płytek umożliwia wzrost wolumenu wraz z popytem ze strony sztucznej inteligencji i rozwiązań chmurowych-.
Aby uzyskać głębsze spojrzenie na to, jak prędkości transiwera wpływają na projekt sieci, zapoznaj się z naszą notatką ntModuły optyczne 800Gomawia typowe opcje interfejsu i miejsce, w którym każda z nich trafia do rzeczywistego wdrożenia.
Nacisk na krajowe krzemowe chipy fotoniczne 400G
Przez większą część ostatniej dekady-najwyższej klasy krzemowe chipy fotoniczne o przepustowości 400 G i większej były zdominowane przez dostawców z USA i Japonii. Ten obraz się zmienia. Chińscy dostawcy -, w tym Accelink Technologies i HG Original (Huagong Zhengyuan) - oświadczyli publicznie, że ich krzemowe urządzenia fotoniczne 200G, 400G i 800G osiągnęły etap produkcji i są projektowane jako elementy ich własnych silników i modułów optycznych.
Konkretne twierdzenia dotyczące wydajności, cen, zamówień klientów i godzin testów w danym miesiącu należy traktować ostrożnie, dopóki nie zostaną poparte dokumentami firmy, zbadanymi raportami lub raportami z dużej branży. To, co jest publicznie widoczne i co ma znaczenie dla warstwy okablowania, to szerszy kierunek: bardziej zróżnicowane dostawy fotoniki krzemowej, większa liczba silników optycznych 400 G i 800 G na rynku oraz szybsze wdrażanie-opartych na sztucznej inteligencji i chmurze-.
Ten kierunek ma konsekwencje wykraczające daleko poza sam chip.
Czy fotonika krzemowa 400G zmienia wymagania dotyczące kabli światłowodowych?
Samo pasmo światłowodowe - jedno-szkło jednomodowe lub wielomodowe - nie musi być wymyślane na nowo dla 400G. Rodzina IEEE 802.3standardy Ethernetudefiniuje 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 i powiązane interfejsy przez te same typy włókien, które są już wdrożone w większości centrów danych i sieci metropolitalnych.
To, co się zmienia, to to, jak bezlitosne staje się łącze. Wyższe szybkości transmisji symboli i modulacja PAM4 ograniczają budżet strat, zwiększają czułość na szum podziału trybów i dyspersję chromatyczną oraz kładą większy nacisk na jakość złącza niż kiedykolwiek wcześniej w przypadku 10G i 25G. W praktyce oznacza to trzy rzeczy dla warstwy okablowania:
- Tłumienie wtrąceniowe ma większe znaczenie.Niewielki dodatkowy dB na każdym panelu krosowym, splocie i interfejsie MPO, który był tolerowany przy 10G, może przerwać łącze 400G.
- Zasięg jest krótszy niż sugeruje arkusz specyfikacji.Prawdziwe łącza 400G/800G rzadko działają z absolutnym maksymalnym zasięgiem, ponieważ budżet jest wydawany na-rzeczywistą liczbę złączy i straty na zagięciach.
- W centrum danych dominuje optyka równoległa.Interfejsy DR4/SR4/SR8 opierają się na 8- lub 16-włóknowych łączach MPO, a nie na dupleksowych parach LC.
Wpływ na okablowanie centrum danych, MPO/MTP i światłowód o niskich{{0}stratach
Tryb jedno-w trybie wielomodowym przy 400G
W przypadku centrów danych o zasięgu mniejszym niż około 100 m światłowody wielomodowe OM4 i OM5 w połączeniu z transiwerami klasy SR- pozostają atrakcyjne pod względem kosztów. W przypadku zasięgu 500 m i więcej oraz w przypadku prawie wszystkich struktur klastrów AI i łączy DCI dominuje-tryb pojedynczy. Wielu operatorów standaryzuje obecnie technologię G.652.D o niskich{{8}stratach w-budynkach i rozważa G.654.E w segmentach o większym zasięgu.
Dwa odniesienia do produktów, które często pojawiają się w dyskusjach na temat projektów 400G/800G, to naszeŚwiatłowód jednomodowy-o niskich stratach G.652.Di naszeŚwiatłowód G.654.E o ultra-niskich-stratachdo zastosowań-w transporcie długodystansowym i DCI. W przypadku łączy wielomodowych o krótkim zasięgu,Włókno OM4pozostaje głównym narzędziem, a OM5 jest atrakcyjny tam, gdzie SWDM jest objęty zakresem.
MPO/MTP i optyka równoległa
Ponieważ większość interfejsów o krótkim-zasięgu 400G i 800G jest równoległych, łącza MPO-12 i MPO-16 stały się domyślną infrastrukturą dla sieci szkieletowych centrów danych. Zarządzanie polaryzacją (typ A, B lub C), końcówki przypięte i nieprzypięte, złącza APC o niskich-stratach dla trybu jednomodowego i czystość powierzchni końcowej decydują teraz o tym, czy łącze 400G działa prawidłowo, czy też trzeszczy przy błędach FEC.
Nasz przeglądProdukty MPO/MTPobejmuje pnie, uprzęże i moduły konwersji zwykle używane w tej warstwie oraz naszą uwagę ntRóżnice MPO i MTPto przydatny elementarz dla nabywców porównujących arkusze danych dostawców.
Arytmetyka budżetu strat
W przypadku interfejsów 400G-DR4 i podobnych budżet łącza operacyjnego po FEC jest na tyle mały, że dwie dodatkowe pary złączy MPO o przeciętnej jakości mogą pochłonąć cały margines. Określanie złączy o niskich-stratach w każdym punkcie przerwania - i weryfikacja za pomocą tłumienia wtrąceniowego i testowania OTDR - nie jest już opcjonalne. Nasz praktyczny przewodnik potestowanie kabli światłowodowychomawia, co należy sprawdzić przed włączeniem-szybkiego łącza.
Co kupujący kable powinni wziąć pod uwagę w przypadku sieci 400G i 800G
Z punktu widzenia producenta operatorzy i integratorzy, którzy uzyskują najczystszy wzrost wydajności w sieci 400G/800G-, zazwyczaj mają wspólną listę kontrolną:
- Wcześnie zablokuj budżet strat.Zdecyduj, który interfejs (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) jest objęty zakresem każdego łącza, a następnie-oblicz ponownie, ile par złączy i jaką długość włókien może obsłużyć okablowanie.
- Standaryzacja w zakresie jednego lub dwóch gatunków włókien.Mieszanie G.652.D, G.652.D o niskich-stratach i G.654.E bez jasnej reguły powoduje niedopasowanie-punktów spawów i zamieszanie w terenie.
- Traktuj polaryzację MPO jako decyzję projektową, a nie naprawę w terenie.Wybierz typ A, B lub C z przodu i udokumentuj go na każdym rysunku.
- Wymagaj dobrej jakości złącza-.APC dla trybu pojedynczego-jest teraz ustawieniem domyślnym; UPC jest dopuszczalne tylko wtedy, gdy pozwalają na to budżety na odbicie.
- Zaplanuj następny krok.Okablowanie jest amortyzowane przez 10+ lat; Transceivery działają znacznie szybciej. Instalacja zaprojektowana tylko dla 400G nie przyjmie z wdziękiem 800G lub 1,6T.
Dla operatorów planujących skoordynowaną-rozbudowę oferujemy naszerozwiązania w zakresie łączności dla centrów danychprzegląd opisuje, w jaki sposób warstwy łącza głównego, łaty i modułu są zwykle określane razem, a także naszeokablowanie światłowodowe centrum danychstrona obejmuje konkretne rodziny produktów stosowane we wdrożeniach hiperskali i klastrów AI.
Co to oznacza dla branży
Jeśli krajowe dostawy fotoniki krzemowej będą nadal rosły na poziomie 400 G i będą rosły w kierunku 800 G, można spodziewać się trzech dalszych skutków:
- Presja cenowa modułów optycznych zmniejsza się po stronie chipów, uwalniając budżet na-okablowanie i złącza wyższej jakości-, czyli dokładnie tam, gdzie-szybkie łącza najczęściej zawodzą w terenie.
- Przejście na 800 G i 1,6 T ulega kompresji, ponieważ większa część łańcucha dostaw to produkcja-masowa, równoległa, a nie seryjna.
- Operatorzy klastrów AI, którzy są najbardziej agresywnymi konsumentami nowej optyki, zyskują drugie źródło kluczowych komponentów, co poprawia ich horyzonty planowania-rozbudowy infrastruktury.
Żaden z tych wyników nie zmienia fizyki samego włókna. Zmieniają się tempo, w jakim kupujący muszą być gotowi na okablowanie dopasowane do optyki.
Często zadawane pytania
P: Czy fotonika krzemowa 400G sprawi, że moje istniejące okablowanie OS2 stanie się przestarzałe?
O: Nie. 400GBASE-wszystkie porty DR4, FR4 i LR4 działają na standardowym włóknie jednomodowym-klasy G.652-. Istniejąca instalacja OS2 pozostaje użyteczna, chociaż budżety łączy i jakość złączy stają się coraz ważniejsze. Starsze instalacje ze złączami o dużych stratach lub nadmierną liczbą splotów mogą wymagać naprawy, a nie wymiany.
P: Czy powinienem zaktualizować moją instalację wielomodową z OM3 do OM4 lub OM5?
O: W przypadku nowych wersji OM4 stanowi praktyczną podstawę dla krótkiego-zasięgu 400G w trybie wielomodowym. OM5 (szerokopasmowy tryb wielomodowy) warto rozważyć tam, gdzie dostępne są interfejsy oparte na SWDM-lub gdzie potrzebny jest zapas dla przyszłych opcji o krótkim-zasięgu. OM3 generalnie nie jest właściwym wyborem dla tkaniny typu greenfield 400G.
P: Jaka jest różnica między MPO-12 i MPO-16?
Odp.: MPO-12 zdominowało optykę równoległą od 40G QSFP+ do 400G-DR4. Wprowadzono MPO-16 (i MPO-2×16) w celu obsługi 8-liniowych interfejsów, takich jak 400GBASE-SR8 i 800GBASE-SR8 w jednym złączu. Nowe kompilacje klastrów AI coraz częściej odwołują się do MPO-16 oprócz MPO-12.
P: Czy tańsze dostawy krzemu fotonicznego oznaczają tańszy kabel światłowodowy?
O: Pośrednio. Obniżki kosztów modułów uwalniają budżet projektu, który często jest ponownie inwestowany w-wyższą jakość światłowodów i złącza o niskich-stratach, zamiast być przekazywany bezpośrednio do zestawienia materiałów. Całkowity koszt posiadania okablowania generalnie poprawia się na poziomie złącza i montażu, a nie na samym surowym włóknie.
P: Jakie testy powinienem przeprowadzić przed włączeniem łącza 400G?
Odp.: Tłumienie wtrąceniowe od końca do końca, tłumienie odbicia dla trybu pojedynczego-, ślady OTDR dotyczące jakości spawów i złączy oraz kontrola-czoła czołowego w każdym MPO i LC. W przypadku dłuższych zakresów jednego-modu, dyspersja chromatyczna i pomiar PMD mogą być również istotne, w zależności od typu transceivera.
Streszczenie
Fotonika krzemowa 400G nie jest przelotnym nagłówkiem -, jest to podstawowy silnik wypychający technologie 800G i 1,6T do głównego nurtu wdrożeń centrów danych i klastrów AI. Bardziej zróżnicowany łańcuch dostaw fotoniki krzemowej, obejmujący ciągły postęp ze strony chińskich dostawców, raczej przyspiesza tę transformację niż zasadniczo ją przekierowuje.
Dla nabywców kabli światłowodowych wniosek jest prosty: żyła światłowodu nie uległa zmianie, ale tolerancja dla niechlujnego okablowania uległa zmianie. Węższe budżety strat, więcej równoległej optyki i szybsza częstotliwość zwiększania prędkości – wszystko to powoduje, że specyfikacja okablowania skupia się na komponentach o niskich-stratach, dokładnym planowaniu polaryzacji MPO i zdyscyplinowanym testowaniu łączy. Operatorzy, którzy wdrożą tę dyscyplinę w swoich zakładach, będą teraz wykorzystywać optykę kolejnych dwóch generacji przy znacznie mniejszej liczbie przeróbek niż ci, którzy optymalizują wyłącznie pod kątem dzisiejszego transceivera.