Geçmişte, yüksek hızlı Ethernet arayüzleri başlangıçta servis sağlayıcıların yoğunluk ve spektral verimlilik gereksinimlerine göre yönlendiriliyordu. Optik modüller büyük başlar; genellikle her seferinde bir kart bulunur. Birkaç nesil boyunca her hız iki paketten birinde birleştirildi: SFP ve QSFP. Talep önemli ölçüde arttıkça maliyet ve güç tüketimi de giderek azalıyor.
Bakır kablo ve AOC olmadan 400GbE'nin beş yıllık büyüme oranının da 100GbE'den 20 kat daha hızlı olacağı tahmin ediliyor (aşağıdaki şekle bakın: 100GbE ile 400GbE'nin ilk beş yılının karşılaştırması). Bu fırsat, köklü şirketlerin ve startupların benzeri görülmemiş sektör yatırımlarını teşvik ediyor.
400 GbEhızlı şeritte
10GbE'nin XENPAK'tan SFP+'ya gelişmesi on yıl sürdü. 100GbE, CFP, CPAK ve CFP2'yi dağıttı ve ardından 5 yıl içinde QSFP28'e geçti. 100GbE de CFP4'ün yanlış adımlarından zarar gördü ancak aynı zamanda optiklerin platformlar, ağlar ve işletmeler için diğer hedeflerle senkronize edilmesi gerektiği konusunda önemli bir ders aldı. Aksi takdirde zaman ve para kaybıdır. CFP4'ün boyutu çekici ancak geriye dönük uyumluluğu bozuyor ve üç hedefi de karşılamıyor.
400GbE için yüksek kapasiteye ve düşük maliyete ulaşmak, ağ operatörleri, çip üreticileri, optik satıcıları, yönlendirici ve anahtar satıcıları ve optik ekosistemin diğer birçok üyesi için kritik öneme sahiptir. Özellikle 400GbE'nin başarılı bir şekilde kullanıma sunulmasının nedenlerinden biri, IEEE, OIF ve çok kaynaklı protokol (MSA) üyeleri arasında hız ve PMD'nin yakınsamasıydı. Maalesef sektörde başlangıçta iki takılabilir ambalaj modeli vardı ve bu da yeniden geliştirme ve üretime yol açtı. Bu kopya, pazarın ortak çözümleri genişletme yeteneğini azaltabilir.
İki alıcı-verici kapsülleme modunun dezavantajları
400GbE'nin başarılı bir şekilde piyasaya sürülmesinin temel faktörleri arasında maliyet, yatırım koruması ve tedarik zinciri yer alıyor. Maliyet kritik olduğunda, işlevselliği gereğinden fazla geliştirmemek önemlidir. Orijinal 100GbE standardı, 10 km'lik tek modlu fibere dayanıyordu. Daha sonra endüstri, gücü optimize etmek ve maliyetleri azaltmak için kısa mesafeler geliştirdi. 400GbE, 2019'da ilk 1 m'den 10 km'ye ve 2020'de 100 km'ye kadar daha hızlı bir tam kullanılabilirlik yelpazesinden ve daha küçük boyutlardan yararlanacak.
Bir diğer maliyet etkeni ise ölçek ekonomisine ulaşmaktır. Ne yazık ki, her iki modül kapsülleme formatının varlığı, pazarın tutarlılığın diğer faydalarından tam olarak yararlanmasını engellemektedir. Talep çıktıyı ve dolayısıyla maliyetleri yönlendirdiğinden, yalın üretim ölçek ekonomileri için gereklidir. Bu nedenle, Paylaşılan üretim hattı anahtardır ve düzinelerce şirketin bulunduğu büyük ekosistemler standardizasyondan faydalanacaktır. Ekosistem, üretim ekipmanı, test ekipmanı, yazılım tasarım araçları, konektörler ve kafesler, termal çözümler, uyumluluk ve sertifikasyon ekipmanı geliştiricilerini içerir. 400GbE'nin ilk beklentileri ve hızlı büyümesi göz önüne alındığında, ortak noktaya hızlı bir şekilde ulaşmak önemlidir.
Geriye dönük uyumluluk neden bu kadar önemli?
Geçtiğimiz on yılda, ana bilgisayar platformları ile optik cihazlar arasındaki maliyet oranı önemli ölçüde optik cihazlara doğru kaydı ve bu eğilim ancak 400GbE'nin gelişiyle hızlanacak. Nesiller arasındaki uyumluluk bu eğilimi dengelemeye yardımcı olur. 2019 yılı sonuna kadar 8 milyar dolardan fazla yatırımla 24 milyondan fazla QSFP modülü devreye alınacak. 400GbE'nin piyasaya sürülmesiyle bile, 100GbE sunucuların ortaya çıkması ve kuruluşlar ile hizmet sağlayıcılar için ağ genelinde artan bant genişliği sayesinde 100GbE QSFP'ye olan talep güçlü bir şekilde artmaya devam edecek.
Aynı ağ üzerinde yeni cihazlar ekleyip daha hızlı çalıştırmak yeterli değil; Mevcut modüllerin yeniden kullanımı ve 100GbE'ye devam eden yatırım da dahil olmak üzere geriye dönük uyumluluğun birçok yönü dikkate alınmalıdır. Bu nedenle yalnızca mevcut modülleri destekleyen yeni bağlantı noktaları uygulanabilir. İkincisi, en yeni yönlendirici ve anahtarların dağıtımının maliyet, güç ve ayak izi avantajları, 400GbE işlevselliğine duyulan ihtiyaçtan öncesine dayanıyor. Bu, operatörlerin gelecekteki büyümeye hazırlanmalarına ve ilk nesil 400GbE optiklerine hemen yatırım yapmak zorunda kalmadan yeni donanımlardan yararlanmalarına olanak tanır. Son olarak, soğutma mimarisiyle uyumlu (örneğin yukarıdan aşağıya veya yan yana) kurulu yönlendirici ve anahtarlara yapılan yatırımların korunmasına ihtiyaç vardır. QSFP-DD, modülleri ve radyatörleri ayırarak bu sorunu çözerek ana sistemin gerektiği gibi özelleştirilmesini sağlar.
Mümkün olduğunda yeni nesil geriye dönük uyumluluğu korumaya çalışmalıdır. Üçüncü ve hatta dördüncü nesil uyumluluğun genişletilmesi teknik açıdan zahmetli ama aynı zamanda değerlidir. Yatırım korumasını yeni gereksinimlere göre dengeleme kararı hiçbir zaman basit değildir. 2017 ve 2018'deki sorun, 400GbE, 800GbE ve hatta daha yüksek hızlarda kapsüllenmiş form dönüşümlerine olan ihtiyaçtır. Kapsüllenmiş form dönüşümlerinin teknik sorunlar veya maliyet nedeniyle mutlaka gerekli olduğu durumlarda yapılması genel olarak kabul edilmektedir. Yatırım korumasına, yüksek yoğunluğa ve geniş kapsamlı yeteneklere ulaşmak risk gerektirir, ancak QSFP-DD tüm bunları ele alarak sektörün ölçek ekonomileriyle ilerlemesini sağlayabilir.
QSFP-DD zorlukları ve çözümleri
QSFP-DD ile geriye dönük uyumluluk, bileşen boyutu ve düzeni, modül ve sistem soğutması ve 56G SerDes kullanan dört ve sekiz kanalı destekleyen elektrik konnektörleri dahil olmak üzere çeşitli zorlukların ele alınmasını gerektirir. Bu faktörler birbiriyle ilişkilidir ve yüksek güçlü ASIC gibi diğer sistem bileşenlerinin dikkate alınmasını gerektirir. Elbette, önceki nesillerle uyumluluğu bozan yeni modül türleri için bu mekanik zorlukların çözülmesi daha kolaydır.
En belirgin teknik zorluklardan biri soğutmadır. Başlangıçtaki 400GbE PMD'nin 12W gerektirmesi beklenirken, QSFP28 yalnızca yaklaşık 4W'ı destekliyor; dolayısıyla bazılarının bu adımı atmakta neden zorluk çektiğini anlamak mümkün. Başlangıçtaki hedefin başarısı daha da büyük bir tutkuya yol açtı. 2020 yılı için planlanan 400ZR/ZR+ uyumlu modül ise 20W'a ihtiyaç duyabilir. Sistemler ve Kafes tasarımı da dahil olmak üzere sürekli inovasyon bunun mümkün olduğunu gösterdi ve standartlar organizasyonu yakında bunları onaylayacakQSFP-DD için çözümler. 20W'ı desteklemenin son adımı, modülün önüne bir radyatör eklenmesiyle gerçekleştirilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi.
Diğer bir termal husus ise optik modüllerin kapalı bir sistem olarak kabul edilememesidir; bir yönlendiricinin, anahtarın veya sunucunun genel tasarımında çalışmalıdırlar. OSFP ile karşılaştırıldığında QSFP modüllerinin önemli bir özelliği, daha küçük ayak izinin daha fazla hava girişine izin vermesidir. Her iki seçeneği de sunan platformda açıkça görülebileceği gibi, bu faktör sistemin geri kalanına fayda sağlar.
QSFP-DD'de yatırım koruması sağlamanın endüstri çapında büyük ölçekli işbirliğini gerektirdiği başka birçok alan vardır. 40G'den 400G'ye yolculuktaki her adım, birçoğunun bir zamanlar imkansız olduğu düşünülen önemli teknolojik ilerlemeyi temsil ediyor. Bu aşamada, insanlar gelecekteki Ethernet hızları için bu zorlukların üstesinden gelmeye başlıyorlar, bu nedenle tekrarlayan QSFP'nin sınırına ulaştığı yönündeki ilk argümana şüpheyle yaklaşmalıyız.
Tedarik zincirini yönetmek, donanım tedarikçilerinin ve ağ operatörlerinin başarısı için önemli bir farklılaştırıcı faktör haline geldi. Büyük ölçekli ölçeklenebilir veri merkezlerinin dağıtımı çok büyük olduğundan satıcı çeşitliliği kritik öneme sahiptir ve iki modüler kapsülleme modeli devam ederse her satıcı tedarik zinciri yönetimini bölmek zorunda kalabilir.
En iyi pazar seçeneği toplu olarak kabul edilebilir maliyetle tedarik etmektir. Modül kapsülleme modeli başarılı bir şekilde entegre edildikten sonra 400GbE'nin kullanıma sunulması, tüm katkıda bulunanların ve satıcıdaki birden fazla rakibin optimizasyonundan faydalanacaktır. Sırf yersiz bir kısa vadeli risk azaltımına ulaşmak için CFP4'ün derslerini tekrarlayamayız.
Çözüm
400GbE'nin lansmanı 2019'da başlayacak ve hızla artacak. Optik modül paketleme biçimine ilişkin tartışma büyük ölçüde sona erdi ve sistem satıcısının QSFP-DD'yi mi yoksa her ikisini de mi seçmiş olduğu artık odak noktası gelecekteki hızlara kaydı. Uzun vadede 400GbE esas olarak QSFP-DD'yi seçecektir. Sektör QSFP-DD'yi entegre etmeye devam ettikçe ölçek ekonomileri ortaya çıkacak ve 400GbE tam potansiyeline ulaşacak.
