Γιατί Δεν Υπάρχει Οπτική Μονάδα 1000G: Η Μηχανική Λογική Πίσω από τα 800G, 1.6T και 3.2T

Ένα κοινό ερώτημα σε οπτικά δίκτυα υψηλής ταχύτητας είναι εκπληκτικά λογικό: αν το 1T ισούται με 1000G στην καθημερινή δεκαδική σκέψη, γιατί οι οδικοί χάρτες οπτικών ενσωμάτων μετακινούνται από 400G σε 800G και στη συνέχεια σε 1.6T αντί να χρησιμοποιήσει ένα mainstreamΟπτική μονάδα 1000G?

Η απάντηση δεν είναι ότι το 1000G είναι αδύνατον με μαθηματική έννοια. Το πραγματικό ζήτημα είναι ότι οι ταχύτητες των οπτικών ενοτήτων δεν επιλέγονται με δεκαδική στρογγυλοποίηση.Ποσοστό λωρίδας SerDes, τεχνολογία σηματοδότησης, σχεδιασμός συσκευασίας, προϋπολογισμός ενέργειας και ετοιμότητα του οικοσυστήματος.

Δεν υπάρχει μια βασική οπτική μονάδα 1000G επειδή τα υψηλής ταχύτητας δεδομένα οπτικής μονάδας χτίζονται από τον αριθμό λωρίδων πολλαπλασιασμένων με τις τυποποιημένες ταχύτητες ανά λωρίδα.Μια οπτική μονάδα 800G μπορεί να σχεδιάσει φυσικά 8 × 100G, ενώ μια οπτική μονάδα 1.6T χαρτογραφεί φυσικά σε 8 × 200G. Μια ταχύτητα 1000G δεν ταιριάζει καθαρά σε αυτή την κυρίαρχη διαδρομή ταχύτητας λωρίδας.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η βιομηχανία τείνει να περάσει από 100G, 200G, 400G, 800G, 1.6T και τελικά 3.2T αντί να ακολουθήσει ένα πρότυπο 10G → 100G → 1000G κατά τρόπο καταναλωτή.3df-2024 διευθύνσεις Ethernet 400Gb/s και 800Gb/s, ενώ το IEEE P802.3dj αντιμετωπίζει λειτουργίες 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s και 1,6Tb/s,αντανακλώντας τον τρόπο με τον οποίο η επίσημη εργασία Ethernet ακολουθεί συγκεκριμένες γενιές σηματοδότησης και ταχύτητας λωρίδας αντί για μια απλή δεκαδική σκάλα ονομασίας. (standards.ieee.org)

Ταχύτητα δεδομένων οπτικής μονάδας = Αριθμός λωρίδων × ταχύτητα ανά λωρίδα

Μια οπτική μονάδα υψηλής ταχύτητας είναι καλύτερα κατανοητή ως παράλληλο σύστημα μεταφοράς.

Συνολική ταχύτητα δεδομένων ενότητας = αριθμός λωρίδων × ταχύτητα δεδομένων ανά λωρίδα

Αυτή η απλή εξίσωση εξηγεί ένα μεγάλο μέρος του χάρτη πορείας 800G και 1.6T. Η ετικέτα του μοντέλου δεν είναι ένας αυθαίρετος αριθμός που εκτυπώνεται σε δελτίο δεδομένων.,Δυναμικότητα DSP, όρια πακέτων και διαλειτουργικά πρότυπα.

Ο δρόμος για τις οπτικές ενότητες υψηλής ταχύτητας από 100G έως 3,2T

Η κατεύθυνση OSFP1600 ακολουθεί το ίδιο μοτίβο κλιμάκωσης με βάση τη λωρίδα: 400G μπορεί να συνδεθεί με διεπαφές host 8 × 50Gb / s, 800G με διεπαφές host 8 × 100Gb / s και 1.6T με διεπαφές host 8 × 200Gb/s. (το osfpmsa.org)

Η ίδια αρχή ισχύει και για τις προηγούμενες γενιές.Μια μονάδα 400G μπορεί να κατασκευαστεί γύρω από οκτώ λωρίδες κλάσης 50G ή τέσσερις λωρίδες κλάσης 100GΤο σημαντικό σημείο δεν είναι ότι όλα τα προϊόντα χρησιμοποιούν το ίδιο εσωτερικό σχέδιο, αλλά ότι οι βασικές τιμές δημιουργούνται από τυποποιημένους συνδυασμούς λωρίδων.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το 800G δεν είναι ένας τυχαίος ενδιάμεσος αριθμός. Είναι ένα καθαρό αποτέλεσμα της συγκέντρωσης λωρίδας.Όταν αυτές οι ίδιες οκτώ λωρίδες μετακινούνται σε 200G, το συνολικό επιτόκιο γίνεται 1,6Τ.

Οι σύγχρονοι υψηλής πυκνότητας συνδέσιμοι παράγοντες φόρμας συνδέονται στενά με τον αριθμό λωρίδων.ηλεκτρικό σήμα, ισχύος, μηχανικές και θερμικές απαιτήσεις για ένα οκταδικό σύστημα μικρής μορφής.

Η δομή των 8 λωρίδων είναι κεντρική για τη συζήτηση.

• 8 × 100G = 800G

• 8 × 200G = 1,6T

• 8 × 400G = 3,2T

Ένας υποθετικός σχεδιασμός 1000G δεν προσγειώνεται φυσικά σε αυτή την πορεία. Θα απαιτούσε είτε έναν μη τυποποιημένο αριθμό λωρίδων είτε μια ταχύτητα ανά λωρίδα που δεν ευθυγραμμίζεται καλά με τον κυρίαρχο χάρτη πορείας σηματοδότησης.

Η ηλεκτρική πλευρά μιας οπτικής μονάδας είναι εξίσου σημαντική με την οπτική πλευρά.Καθώς αυξάνονται τα ποσοστά SerDes, το σύστημα πρέπει να χειριστεί στενότερα περιθώρια ακεραιότητας σήματος, υψηλότερη ευαισθησία απώλειας εισαγωγής, πιο απαιτητική εξισορρόπηση, ισχυρότερες απαιτήσεις FEC και πιο δύσκολους περιορισμούς ισχύος και θερμότητας.

Εξέλιξη του ρυθμού κυκλοφορίας και οδός σηματοδότησης

Με απλούς όρους, η ταχύτητα οδικής λωρίδας δεν αυξάνεται ομαλά από οποιοδήποτε αριθμό σε οποιοδήποτε αριθμό.

Μια απλουστευμένη εξέλιξη μοιάζει με αυτό:

Η τρέχουσα εργασία για τα πρότυπα Ethernet διαχωρίζει την ανάπτυξη υψηλής ταχύτητας Ethernet γύρω από διαφορετικές γενιές σηματοδότησης, συμπεριλαμβανομένων των διαδρομών κατηγορίας 100Gb / s και 200Gb / s.Αυτό ενισχύει την άποψη ότι οι τιμές των οπτικών συστατικών διαμορφώνονται από την εξέλιξη του ρυθμού κυκλοφορίας., όχι με δεκαδική στρογγυλοποίηση (engagestandards.ieee.org)

Το NRZ και το PAM4 δεν ονομάζουν μόνο λεπτομέρειες. Είναι μέρος του λόγου για τον οποίο η εξέλιξη του ρυθμού λωρίδας είναι δύσκολη.αλλά αυτό επίσης περιορίζει το περιθώριο μεταξύ των επιπέδωνΚαθώς αυξάνονται οι τιμές λωρίδας, ο σύνδεσμος γίνεται πιο ευαίσθητος στον θόρυβο, την απώλεια καναλιού, την διασταύρωση και την ποιότητα εξισορρόπησης.

Για αυτό κάθε άλμα στην ταχύτητα της λωρίδας είναι κάτι παραπάνω από μια αναβάθμιση της ταχύτητας.και θερμικό σχεδιασμό.

Μια μονάδα 1000G μπορεί να γραφτεί στο χαρτί με διάφορους τρόπους:

Το ζήτημα δεν είναι ότι οι μηχανικοί δεν μπορούν να πολλαπλασιάσουν τους αριθμούς για να φτάσουν στο 1000G. Το ζήτημα είναι ότι τέτοιοι συνδυασμοί δεν είναι ελκυστικοί για τα αναπτύξιμα συστήματα.Θα περιπλέκουν την αρχιτεκτονική των ενότητες ενώ παράλληλα θα προσφέρουν λιγότερο οικοσυστημικό μοχλό από το 800G ή το 1G..6Τ.

Γιατί το 1000G είναι τεχνικά άβολο

Ένα θεωρητικό σχέδιο δεν είναι το ίδιο με ένα πρακτικό πρότυπο προϊόν.να παραμείνει εντός των ορίων ισχύος και θερμότητας, υποστηρίζουν αξιόπιστη ακεραιότητα σήματος και εντάσσονται σε ένα ευρύτερο οικοσύστημα δοκιμών και αλυσίδας εφοδιασμού.

Ένα σχέδιο 5 × 200G φτάνει ακριβώς τα 1000G. Μαθηματικά, λειτουργεί. Αρχιτεκτονικά, είναι άβολο.

Οι βασικές οπτικές ενότητες που συνδέονται είναι κατασκευασμένες γύρω από καθιερωμένες δομές διεπαφής, όπως σχέδια τεσσάρων και οκτώ λωρίδων.Η προσθήκη μιας πέμπτης λωρίδας υψηλής ταχύτητας δεν είναι σαν να προσθέτεις ένα ακόμη καλώδιο σε ένα απλό καλώδιοΜπορεί να επηρεάσει τον συνδετήρα, το κλουβί, τη δρομολόγηση PCB, τη θερμική διάταξη, τη χαρτογράφηση της διεπαφής ASIC, τις προσδοκίες firmware και την αρχιτεκτονική δοκιμής.

Για το λόγο αυτό, το 5 × 200G δεν είναι καθαρό μονοπάτι.

Ένα σχέδιο 4 × 250G φτάνει επίσης στο 1000G. Αυτή τη φορά, ο αριθμός λωρίδων είναι καθαρότερος, αλλά ο ρυθμός ανά λωρίδα είναι άβολος.

Η κύρια πορεία ανάπτυξης είναι η μετάβαση από την σηματοδότηση κατηγορίας 100G στην σηματοδότηση κατηγορίας 200G και στη συνέχεια προς τις ηλεκτρικές διεπαφές κατηγορίας 400G.επικεντρώνεται στις μελλοντικές ηλεκτρικές διεπαφές που λειτουργούν με ταχύτητα 448Gb/s ανά λωρίδα και αναδεικνύει τις τεχνικές προκλήσεις σχετικά με τη διαμόρφωση, FEC, ακεραιότητα σήματος, καθυστέρηση και ισχύ. (oiforum.com)

Ένας στόχος 250G λωρίδας δεν παρέχει το ίδιο καθαρό βήμα οικοσυστήματος. Θα δημιουργήσει ένα δύσκολο ενδιάμεσο σημείο χωρίς την ίδια ορμή τυποποίησης, πλεονέκτημα όγκου,ή μακροπρόθεσμη αξία οδικού χάρτη.

Μια υψηλής ταχύτητας οπτική μονάδα πρέπει να σχεδιαστεί για την κατασκευή και την ανάπτυξη, όχι μόνο για ένα ποσοστό ονομαστικής πινακίδας.

• Υποστηρίζει το ASIC υποδοχής το ρυθμό λωρίδας;

• Υποστηρίζει καθαρά την ηλεκτρική διεπαφή ο συντελεστής σχήματος του μοντέλου;

• Μπορεί η σύνδεση και το κανάλι PCB να διατηρήσουν την ακεραιότητα του σήματος;

• Είναι ρεαλιστικός ο προϋπολογισμός ενέργειας;

• Είναι ώριμες οι μέθοδοι δοκιμών και οι προσδοκίες διαλειτουργικότητας;

• Μπορεί το προϊόν να κλιμακωθεί σε όλες τις αναπτύξεις κέντρων δεδομένων;

Τα 800G και 1.6T απαντούν σε αυτά τα ερωτήματα πιο φυσικά από το 1000G. Ακολουθούν τα βασικά βήματα ταχύτητας λωρίδας και την ανάπτυξη κοινών παραγόντων φόρμας.Μια μονάδα 1000G θα ικανοποιούσε κυρίως μια δεκαδική προτίμηση ονομασίας, όχι μια ισχυρότερη τεχνική απαίτηση.

Το 800G συχνά παρεξηγείται ως μια αυθαίρετη μεσαία γενιά.Επιτρέπει στη βιομηχανία να προχωρήσει πέρα από το 400G χωρίς να αναγκαστεί κάθε μέρος του συστήματος να πηδήξει αμέσως στο 1G..6T πολυπλοκότητα.

Το IEEE Std 802.3df-2024 προσθέτει παραμέτρους MAC για 800Gb / s και φυσικές στρώσεις και παραμέτρους διαχείρισης για 400Gb / s και 800Gb / s λειτουργία.6Tb/s και συναφείς 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s και 1,6Tb/s λειτουργία. (Γεια σου, Τζορτζ.)

Η αξία του 800G είναι ότι μπορεί να βασιστεί σε έννοιες ήδη γνωστές από τα συστήματα της εποχής 400G, αυξάνοντας παράλληλα το συνολικό εύρος ζώνης.και η οπτική αρχιτεκτονική έχουν ήδη κατανοηθεί, η βιομηχανία μπορεί να βελτιώσει την ταχύτητα κυκλοφορίας και την απόδοση των εξαρτημάτων αντί να επανασχεδιάσει τα πάντα από το μηδέν.

Αυτό καθιστά το 800G ένα σημείο μετανάστευσης χαμηλότερου κινδύνου. Δίνει στα κέντρα δεδομένων, τους προμηθευτές διακόπτη, τους προμηθευτές ενότητες και τα οικοσυστήματα δοκιμών χρόνο να προσαρμοστούν πριν προχωρήσουν βαθύτερα σε 200G ανά λωρίδα και 1.Αρχιτεκτονικές κλάσης 6T.

Το 800G και το 1.6T δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως ένα απλό ζευγάρι "καλύτερο ή χειρότερο".

800G vs. 1.6T οπτικές μονάδες: Περιεχόμενο ανάπτυξης

Η ύπαρξη του 1000BASE μπορεί να μπερδέψει τη συζήτηση.

Το υλικό του έργου 10GBASE-T που φιλοξενείται από το IEEE περιγράφει τη μετανάστευση των ταχυτήτων LAN από 100Mb/s προς 1000Mb/s, χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα το 1000BASE-T ως παράδειγμα 1000Mb/s. (Γεια σου, Τζορτζ.)

Αυτό σημαίνει ότι το 1000BASE ανήκει στην εποχή Gigabit Ethernet.Μια σύνδεση 1000BASE και μια οπτική μονάδα 800G χωρίζονται από τρεις τάξεις μεγέθους στο πλαίσιο ονομασίας και από πολύ διαφορετικές υποθέσεις σχεδιασμού φυσικού στρώματος.

Η ίδια λογική που εξηγεί το 800G και το 1.6T εξηγεί επίσης γιατί το 3.2T είναι το πιο φυσικό επόμενο εννοιολογικό βήμα από το 2000G ή το 2400G.

Εάν ο αριθμός των λωρίδων παραμείνει στους οκτώ και ο συντελεστής ανά λωρίδα διπλασιαστεί ξανά:

8 × 400G = 3,2T

Αυτό δεν σημαίνει ότι το 3.2T είναι εύκολο, αλλά ότι η αριθμητική ακολουθεί την ίδια αρχιτεκτονική.

Όταν ο αριθμός των λωρίδων παραμένει ο ίδιος, η πρόκληση μεταφέρεται στην απόδοση κάθε λωρίδας.αλλά κάθε ηλεκτρική και οπτική διαδρομή πρέπει να μεταφέρει σημαντικά περισσότερες πληροφορίεςΑυτό αυξάνει την πίεση στον πομπό, τον δέκτη, το ρολόι, την εξισορρόπηση, το DSP, το FEC, τον συνδετήρα, το κανάλι PCB και το θερμικό σύστημα.

Το πλαίσιο CEI-448G του OIF υπογραμμίζει γιατί οι μελλοντικές ηλεκτρικές λωρίδες κατηγορίας 400G είναι δύσκολες: διαμόρφωση, FEC, ακεραιότητα σήματος, καθυστέρηση, ισχύ, διαλειτουργικότητα,και μεθοδολογία μέτρησης όλα γίνονται μέρος του μηχανικού προβλήματος. (oiforum.com)

Σε υψηλότερες ταχύτητες λωρίδας, η ετικέτα του μοντέλου είναι μόνο το ορατό μέρος του προβλήματος.Διαδρομή PCB, σχεδιασμός μετάβασης πακέτου, στρατηγική επαναχρονισμού, εξισορρόπηση και περιθώριο δοκιμής γίνονται όλα πιο κρίσιμα.

Για το λόγο αυτό, τα μελλοντικά συστήματα τάξης 3.2T δεν είναι απλώς 1.6T με μεγαλύτερο αριθμό. Απαιτούν πρόοδο σε όλα τα πρότυπα ηλεκτρικών διεπαφών, οπτικές μηχανές, δυνατότητες DSP, συσκευασία,θερμική διαχείριση, και δοκιμές διαλειτουργικότητας.

Η απουσία ενός βασικού οπτικού εντύπου 1000G είναι ευκολότερη να κατανοηθεί όταν οι ετικέτες των οπτικών εντύπων διαβάζονται ως αποτελέσματα αρχιτεκτονικής και όχι ως δεκαδικά ορόσημα.

Κατά την ανάγνωση της ετικέτας ενός οπτικού μοντέλου υψηλής ταχύτητας, κάντε τρεις ερωτήσεις:

1. Πόσες ηλεκτρικές ή οπτικές λωρίδες εμπλέκονται;

2. Ποιο είναι το ποσοστό σηματοδότησης ανά λωρίδα;

3. Το αποτέλεσμα ευθυγραμμίζεται με ένα ώριμο μορφωτικό παράγοντα, πρότυπο και οικοσύστημα ανάπτυξης;

Μια ετικέτα όπως 800G ή 1.6T δεν είναι απλά ένας αριθμός χωρητικότητας. Αντικατοπτρίζει την κατάσταση της τεχνολογίας SerDes, το σχεδιασμό πακέτου, την ετοιμότητα των οπτικών εξαρτημάτων και την υποστήριξη του συστήματος υποδοχής.

Λίστα ελέγχου μηχανικής πριν από το σχεδιασμό συνδέσεων 800G, 1.6T ή 3.2T

Μια κύρια οπτική μονάδα 1000G απουσιάζει επειδή δεν ευθυγραμμίζεται καλά με τη μηχανική πορεία που χρησιμοποιείται από τη σύγχρονη οπτική υψηλής ταχύτητας.Η βιομηχανία δεν αποφεύγει 1000G επειδή δεν μπορεί να πολλαπλασιαστεί σε 1000Το αποφεύγει επειδή τα 800G, 1.6T και 3.2T ταιριάζουν στην κυρίαρχη αρχιτεκτονική πιο καθαρά.

Η βασική λογική είναι απλή:

• Η ταχύτητα δεδομένων του οπτικού μοντέλου κατασκευάζεται από τον αριθμό λωρίδων και το ρυθμό ανά λωρίδα.

• Οι αρχιτεκτονικές οκτώ λωρίδων παράγουν φυσικά 800G, 1.6T και 3.2T όταν η ταχύτητα ανά λωρίδα διπλασιάζεται.

• Το SerDes και η εξέλιξη της ηλεκτρικής διεπαφής προχωρούν μέσα από δύσκολα τεχνολογικά βήματα, όχι ομαλές δεκαδικές αυξήσεις.

• Οι τυποποιημένοι παράγοντες μορφής, τα όρια ισχύος, η ακεραιότητα του σήματος και η ετοιμότητα του οικοσυστήματος έχουν μεγαλύτερη σημασία από έναν στρογγυλό αριθμό.

Σε οπτικά δίκτυα υψηλών ταχυτήτων, το πρακτικό ερώτημα δεν είναι: "Γιατί όχι 1000G;" Το καλύτερο ερώτημα είναι: "Ποια αρχιτεκτονική λωρίδας και παραγωγή σηματοδότησης μπορεί να τυποποιηθεί, να κατασκευαστεί, να δοκιμαστεί,ψυγμένοΜε αυτόν τον τρόπο, 800G και 1.6T δεν είναι παράξενοι αριθμοί.

Δεν υπάρχει μια βασική οπτική μονάδα 1000G επειδή το 1000G δεν ταιριάζει καθαρά στην κυρίαρχη αρχιτεκτονική λωρίδας και στον οδικό χάρτη SerDes.Ένα σχέδιο 1000G θα απαιτούσε άβολους συνδυασμούς όπως 8 × 125G, 5 × 200G ή 4 × 250G.

Ναι, στην ονομασία των οπτικών μονάδων, 1.6T σημαίνει 1.6 terabits ανά δευτερόλεπτο, που ισοδυναμεί με 1600 gigabits ανά δευτερόλεπτο.

Το 800G μπορεί να επιτευχθεί με διαφορετικούς συνδυασμούς λωρίδας, ανάλογα με την αρχιτεκτονική του ενότητας και το περιβάλλον υποδοχής.ενώ ένα σχέδιο 1000G θα απαιτούσε λιγότερο φυσικό αριθμό λωρίδων ή ταχύτητα ανά λωρίδα.

Το 1000BASE αναφέρεται στην ονομασία Gigabit Ethernet, όπου 1000 σημαίνει 1000Mb/s, ή 1Gb/s. Μια υποθετική οπτική μονάδα 1000G θα σήμαινε 1000Gb/s, η οποία είναι 1000 φορές υψηλότερη από το 1Gb/s.Ανήκουν σε πολύ διαφορετικές γενιές δικτύωσης..

Η επιλογή εξαρτάται από την ετοιμότητα του συστήματος και την ζήτηση εύρους ζώνης.Το 6T είναι πιο σχετικό για συστήματα υψηλότερης πυκνότητας που μπορούν να υποστηρίξουν λωρίδες κλάσης 200G και νεότερα οικοσυστήματα ενότητες.

Η επόμενη λογική κατεύθυνση είναι η 3.2T, βασισμένη στην ίδια αρχή διπλασιασμού λωρίδας: 8 × 400G = 3.2T. Αυτή η κατεύθυνση εξαρτάται από την πρόοδο στις ηλεκτρικές διεπαφές, την ακεραιότητα του σήματος, τα οπτικά εξαρτήματα, το DSP,ΔΕΠ, ενέργεια, και θερμική σχεδίαση.