Избор на правилния 400g оптичен модул

 

Въпросът за форм-фактора, който няма да умре

 

QSFP-DD или OSFP. Всеки има мнение. Дебатите на OFC конференциите се нажежават по начини, които изненадват новодошлите в индустрията.

Ето практическата реалност: QSFP-DD спечели играта за обем. Обратната съвместимост със съществуващата QSFP28 инфраструктура се оказа неустоима за екипите за доставки, които вече бяха инвестирали сериозно в 100G окабеляване и шаси на комутатори. Можете буквално да поставите QSFP28 модул в QSFP-DD порт и той работи. Тази история за миграцията продаде много хардуер.

Поддръжниците на OSFP ще ви кажат-правилно-, че техният форм фактор се справя по-добре с термичните елементи. Допълнителният физически обем (приблизително 50% по-голям от QSFP-DD) позволява бюджети за мощност от 15-20W вместо по-строгия таван от 12-14W, срещу който QSFP-DD модулите се борят. Когато натискате кохерентна ZR оптика за метро DCI приложения, това пространство за височина е от огромно значение.

Но ето какво никой не споменава в маркетинговите материали: повечето корпоративни внедрявания не се нуждаят от ZR. Те се нуждаят от DR4 за 500-метровите листа-на гръбначния стълб, може би FR4 за 2-километровите връзки от-към-сграда. При тези нива на мощност QSFP-DD работи добре. Топлинните предимства на OSFP стават академични.

 

Варианти на обхвата и проблемът с азбучната супа

 

SR4, DR4, FR4, LR4, ER4, ZR-конвенцията за именуване технически има смисъл, след като я запомните, но гледането на младши инженер, опитващ се да определи спецификация на материалите за първи път, е болезнено.

SR4 ви дава 100 метра в многомодов режим. Използва 850nm VCSELs, MPO-12 конектор, работи с OM3/OM4 влакно, което вече е във вашия повдигнат под. Най-евтиният вариант досега. Това е, което внедрявате в една сграда на център за данни, когато разстоянията -от шкаф до шкаф остават под 100 метра.

DR4 се простира до 500 метра в единичен-режим с помощта на паралелна оптика-четири отделни влакна при 1310nm, всяко от които пренася 100Gbps. Все още използва MPO-12, но сега имате нужда от едно-режимна инсталация. Сладкото място за свързване-от лист до гръбначен стълб в по-големи съоръжения.

FR4 и LR4 използват мултиплексиране по дължина на вълната, за да притиснат всичките четири канала към една двойка влакна. FR4 достига 2 км, LR4 избутва до 10 км. Дуплексни LC конектори. Те струват повече, защото оптиката CWDM4 и мултиплексирането/демултиплексирането добавят сложност.

Объркването, което виждам най-често? Някой уточнява DR4, когато всъщност има нужда от FR4, защото е преброил нишките на влакната погрешно. DR4 изисква 8 влакна (4 TX, 4 RX). FR4 изисква 2 влакна (1 TX, 1 RX). Ако вашият интер-сграден тръбопровод има само 12-жилен ствол и планирате множество 400G връзки, математиката не работи с DR4.

И тогава има въпросът за пробив.

 

Режими за пробив: полезни, докато не станат

 

400G-DR4 модул може да достигне до 4x100G-DR връзки. На теория това осигурява гъвкавост на миграцията-купете 400G инфраструктура сега, използвайте я в режим 4x100G, докато изискванията за трафик оправдаят пълната 400G работа.

Маркетинговото представяне звучи страхотно. Реалността става по-объркана.

Пробивът изисква специфични конфигурации на влакна. Вашият пробив DR4-to-4x100G-DR се нуждае от 8 влакна от страната на 400G, разпръснати до четири дуплексни двойки от страната на 100G. Това не е пач кабел, който стоите в кабелното чекмедже. Това е персонализирано сглобяване, често с прекъсване на MPO-12 до 4xLC, и по-добре поръчайте правилния поляритет или ще прекарате една вечер с трасиращ влакно и много разочарование.

 

 

PAM4 промени всичко (не винаги към по-добро)

 

Оптиката преди 400G използва NRZ модулация. Две нива на сигнала. просто. Надежден. Лазерът е включен или изключен, високо или ниско. Очните диаграми изглеждаха чисти.

400G донесе PAM4: четири нива на сигнала, кодиращи два бита на символ. Получавате двойна скорост на предаване на данни, без да удвоявате символната скорост. Брилянтно решение на задача по физика.

Освен че PAM4 фундаментално промени характеристиките на грешката на оптичните връзки.

С NRZ имахте приблизително 9,5 dB марж на шума между нивата на сигнала. С PAM4 това пада до около 4,8 dB. Теоретичното наказание SNR е приблизително 10dB-изчислено като 20×log₁₀(1/3), ако искате точната математика. Това не е тънка разлика. Това е драстично намаляване на шумоустойчивостта.

Ето защо Forward Error Correction стана задължителна за 400G. Не е задължително. Не е „препоръчително за по-дълги разстояния“. Задължително.

FEC режийните добавят латентност-с цел около 100 наносекунди в спецификациите 802.3-и изразходват допълнителната честотна лента, която повишава действителните скорости на линията до 425Gbps вместо чистите 400. По-важното е, че това означава, че вашата 400G връзка винаги работи с не-нулева пред-FEC битова честота на грешки, която получава коригиран до ефективно нулев пост-FEC.

Pre-FEC BER около 2,4×10⁻⁴ се счита за приемливо за DR4. Това би било катастрофално за 100G връзка. За 400G с Reed-Solomon FEC е добре. Скоростта на загуба на кадри след-FEC все още достига целта от 10⁻¹².

Но ето какво привлича хората: когато FEC не може да се справи-когато преди-FEC грешките надвишават това, което алгоритъмът за корекция може да обработи-неуспехът не е изящен. Връзката не се влошава бавно. Пада от скала. В един момент всичко изглежда добре в таблото за наблюдение, в следващия момент виждате непоправими грешки в рамката и загуба на пакети.

Мръсни конектори, които 100G връзка би толерирала? Те ще убият 400G връзка. Маргинално влакно с леко повишено затихване? Същата история. Коригирането на грешки маскира проблемите, докато изведнъж това не стане.

 

Термални кошмари

 

32-портов 400G комутатор, изцяло запълнен с FR4 модули, генерира 320-384 W топлина само от трансивърите. Това е преди да броим ASIC на комутатора, захранвания, вентилатори. Общата системна мощност може да достигне 1500-2000 W в 1RU шаси.

Изчисленията на плътността на стелажа, които са работили за 100G внедрявания, се нуждаят от пълна ревизия.

Самите модули имат работни температурни диапазони-обикновено от 0 градуса до 70 градуса за търговски клас. Звучи разумно, докато не разберете, че „температурата на модула“ се измерва в кутията и кутията се намира във въздушния поток, който вашият превключвател осигурява. В напълно заредено шаси с портовете отгоре и отдолу, заети от подобни горещи модули, този въздушен поток не е страхотен.

Виждал съм внедрявания, при които модулите в центъра на лицевата плоча работят с 8-10 градуса по-горещи от модулите в краищата. Една и съща околна среда, същото натоварване от трафика, драматично различни топлинни условия, базирани единствено на физическото положение.

Дизайнът на оребрения радиатор на OSFP помага тук. Ребрата увеличават повърхността за конвективно охлаждане, а OSFP MSA определя изискванията за въздушния поток, на които дизайнерите на комутатори трябва да отговарят. QSFP-DD разчита повече на термичния дизайн на доставчика на комутатора, който варира значително в качеството.

Някои от внедряванията на AI/ML клъстери са преминали към течно охлаждане точно поради тази причина. Контурите за директно{1}}към-охлаждане на чипове или настройките за пълно потапяне елиминират изцяло ограниченията на въздушния поток. Но това е фундаментално инфраструктурно решение, а не нещо, което решавате, като изберете различна оптика.

 

 

Въпросът за-трансивъра на трета страна

 

OEM трансивърите от Cisco или Juniper струват три до пет пъти повече от еквивалентните модули на трети страни. Понякога повече. Разликата в цената е достатъчно значителна, за да се появи в дискусиите за обществени поръчки дори в организации, които обикновено стандартизират само един доставчик.

Трета-страна работи добре през повечето време. Спецификациите на MSA съществуват точно за да позволят оперативна съвместимост на множество-доставчици. Съвместим QSFP-DD модул е ​​съвместим QSFP-DD модул, независимо от това чие лого се появява на етикета.

През повечето време.

Крайните кутии ще ви накарат да поставите под съмнение тази увереност. Превключете актуализации на фърмуера, които внезапно маркират преди това-работеща оптика на трети-страни като неподдържана. DOM/DDM данни, които се попълват неправилно, защото съпоставянето на EEPROM не съвпада напълно с това, което превключвателят очаква. Прекъснати прекъсвания на връзката, които се случват само с определени комбинации от доставчици при специфични модели на трафик.

Ситуацията с поддръжката усложнява техническата несигурност. Обадете се на Cisco TAC с проблем с връзката и те ще ви попитат за вашата оптика. Ако използвате модули на трети-страни, разговорът често свършва дотук. „Сменете с поддържани трансивъри и се обадете обратно, ако проблемът продължава“ е разочароващ, но напълно предвидим отговор.

Моята препоръка, колкото и да си струва: използвайте трета-страна в лабораторията, бъдете много внимателни при производството. Спестяването на разходи от 70-80% се чувства по-малко завладяващо, когато отстранявате неизправности в 2 сутринта и не можете да изключите оптиката като променлива.

 

Какво всъщност има значение при избора

 

След всички технически подробности изборът на модул обикновено се свежда до няколко практически въпроса:

Какво разстояние всъщност трябва да изминете? Бъдете конкретни. Измерете дължината на влакното. Добавете поле за лепенки и снаждания. След това изберете най-евтиния тип модул, който отговаря на това разстояние с свободно място.

Какво влакнодайно растение съществува? Многомодов в сградата, единичен-режим между сградите е често срещаният модел. Не се борете със съществуващата си инфраструктура, освен ако нямате убедителни причини.

Каква е вашата платформа за превключване? Видът на порта вероятно вече е определен. QSFP-DD за повечето корпоративни внедрявания, OSFP за някои хиперскалери и телекомуникационни приложения.

Доколко имате доверие на окабеляването си? 400G е по-малко прощаващ от 100G. Ако вашето структурно окабеляване е съмнително-старо влакно, подозрителни прекъсвания, кръпки, които са били свързвани отново десетки пъти-очаквайте проблеми. Почистете всичко. Тествайте всичко. Измервателят на оптична мощност и обхватът на инспекция вече не са допълнителни.

 

 

Имате ли нужда от гъвкавост при пробив? Ако да, вземете го предвид при избора на модул и дизайна на окабеляването от самото начало. Преоборудването на възможността за прекъсване е скъпо и разрушително.

Изгражданията на AI/ML вече се насочват към 800G. Някои организации се питат дали 400G има смисъл като цел за внедряване или трябва да изчакат. Няма универсален отговор. Ако растежът на вашия трафик оправдава инвестицията сега и периодът на изплащане работи финансово, разположете 400G. Ако можете да разширите своята 100G инфраструктура с още един цикъл на опресняване, може би 800G екосистемата ще бъде готова, когато имате нужда от нея.

Скучният съвет обикновено е правилният съвет: съобразете технологията с действителните изисквания, купувайте от доставчици, на които имате достатъчно доверие, за да ви подкрепят, когато нещата се повредят, и не забравяйте, че най-евтиният вариант често не е евтин, когато вземете предвид времето за отстраняване на неизправности.

Никой никога не е бил уволняван за определяне на трансивъри, които просто работят.