Οι συνδεόμενοι πομποδέκτες ταιριάζουν σε σύγχρονα δίκτυα

 

Η αρχιτεκτονική στροφή προς την υποδομή δικτυακού διαχωρισμού έχει ανυψώσει τους συνδεόμενους πομποδέκτες από εξαρτήματα εμπορευμάτων σε στοιχεία στρατηγικής ανάπτυξης που διέπουν τα λειτουργικά οικονομικά των σύγχρονων κέντρων δεδομένων και των τηλεπικοινωνιακών δικτύων. Αυτά τα καυτά-ανταλλάσσονταιοπτική μονάδαs-τυποποιημένα μέσω συμφωνιών πολλαπλών-πηγών που εκτείνονται σε SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD και OSFP παράγοντες μορφής-μετατρέπουν τα ηλεκτρικά σήματα σε οπτικούς παλμούς κατά την ψηφιακή παρακολούθηση{100}{101} αλλάζει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο οι μηχανικοί διαχειρίζονται την ακεραιότητα των συνδέσμων. Η πρόοδος από τις μονάδες 1G SFP μέσω των σημερινών συνεκτικών pluggable 800G αντιπροσωπεύει όχι απλώς μια σταδιακή κλιμάκωση εύρους ζώνης, αλλά μια φιλοσοφική επανευθυγράμμιση του τρόπου με τον οποίο η υποδομή οπτικής δικτύωσης ικανοποιεί τις απρόβλεπτες απαιτήσεις των συστάδων εκπαίδευσης AI και της διασύνδεσης υπερκλίμακας.

 

 

Τι δεν τονίζουν οι οδικοί χάρτες προμηθευτών

 

Περάστε αρκετό χρόνο σε πραγματικούς χώρους μηχανών και παρατηρείτε κάτι που δεν αναφέρουν ποτέ τα φύλλα δεδομένων του προϊόντος: το χάσμα μεταξύ της θεωρητικής πυκνότητας θύρας και της πρακτικής θερμικής βιωσιμότητας.

 

Η Broadcom προβλέπει ότι η τεχνολογία DSP επόμενης-γενιάς και τα γραμμικά συνδεόμενα οπτικά συστήματα θα μειώσουν την άντληση οπτικής ισχύος ενός διακόπτη 51,2 Τ από περίπου 1 kW σε περίπου 600W-750W. Αυτή είναι σημαντική πρόοδος. Είναι επίσης μια παραδοχή ότι οι τρέχουσες αναπτύξεις κάθονται άβολα κοντά σε θερμικές οροφές που περιορίζουν την ευελιξία διαμόρφωσης.

 

Η ερώτηση διαλειτουργικότητας Κανείς δεν ρωτά σωστά

 

Ακολουθεί μια συνομιλία που είχα τουλάχιστον δώδεκα φορές με ομάδες προμηθειών που αξιολογούν ενότητες SFP τρίτων-μερών:

"Είναι συμβατά με τους διακόπτες Cisco μας;"

Η σωστή απάντηση είναι περίπλοκη. Οι ενότητες ταιριάζουν σωματικά. Μάλλον αρχικοποιούνται χωρίς μηνύματα σφάλματος. Η κωδικοποίηση EEPROM ταιριάζει με αυτό που περιμένει να δει το υλικολογισμικό της Cisco. Οι κατασκευαστές τρίτων-αντίστροφων-μηχανικών αναστρέφουν-τη συγκεκριμένη χειραψία του προμηθευτή-με αξιοσημείωτη ακρίβεια-δεν είναι ιδιαίτερα δύσκολο, καθώς οι προδιαγραφές MSA καθορίζουν ούτως ή άλλως τις περισσότερες από τις απαιτήσεις διεπαφής.

Αλλά το "συμβατό" και το "υποστηριζόμενο" δεν είναι συνώνυμα.

Η γλώσσα εγγύησης της Cisco επιτρέπει-πομποδέκτες τρίτων χωρίς ακύρωση κάλυψης-εκτός εάν το εξάρτημα τρίτου-προκαλεί άμεσα ζημιά στον εξοπλισμό. Η HP και η Dell διατηρούν παρόμοιες θέσεις. Η φράση του Juniper γίνεται πιο αυστηρή: οι υπηρεσίες υποστήριξης δεν είναι διαθέσιμες μέχρι να αλλάξετε τα οπτικά μη-Juniper πίσω στις αρχικές μονάδες. Η έκθεση της ευθύνης επικεντρώνεται διαφορετικά ανάλογα με τον εξοπλισμό του προμηθευτή που αποτυγχάνει κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων.

Αυτό που έχει σημασία λειτουργικά: ο πομποδέκτης λειτουργεί ή δεν λειτουργεί. Σε δεκαπέντε χρόνια ενασχόλησης με οπτικές διασυνδέσεις, έχω δει ακριβώς τρεις αστοχίες που αποδίδονται ειδικά σε μονάδες τρίτων-. Δύο αφορούσαν αμφισβητούμενους προμηθευτές που έκτοτε αποχώρησαν από την αγορά. Το ένα αποδείχθηκε ότι ήταν ένα πλαστό προϊόν που μεταμφιέζεται σε επώνυμο-προϊόν. Το νόμιμο οικοσύστημα οπτικού πομποδέκτη τρίτου μέρους-συνεργάζεται με πραγματικές ομάδες μηχανικής και υποδομή δοκιμών-παράγει λειτουργικά λειτουργικά δομοστοιχεία με ισοδύναμα OEM.

Η διαφορά κόστους παραμένει σημαντική. Οι πομποδέκτες OEM δίνουν εντολή 5x έως 10x premium σε αντίστοιχες-μονάδες συμβατές με προδιαγραφές. Για χίλιες-ανάπτυξη θύρας, αυτό το δέλτα αντιπροσωπεύει σοβαρό αντίκτυπο στον προϋπολογισμό.

 

DDM: Η διαγνωστική ικανότητα που όλοι αγνοούν

 

Η ψηφιακή διαγνωστική παρακολούθηση μπορεί να είναι η πιο ανεπαρκώς χρησιμοποιούμενη δυνατότητα στην υποδομή δικτύου.

Κάθε σύγχρονος συνδεόμενος πομποδέκτης με συμμόρφωση SFF-8472 αναφέρει συνεχώς πέντε παραμέτρους: θερμοκρασία μονάδας, τάση τροφοδοσίας, ρεύμα πόλωσης λέιζερ, ισχύς μετάδοσης και ισχύς λήψης. Τα όρια είναι εργοστασιακά βαθμονομημένα. Οι συναγερμοί ενεργοποιούνται όταν οι τιμές μετακινούνται εκτός αποδεκτών ορίων. Τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω της διεπαφής διαύλου I²C σε οποιοδήποτε σύστημα διαχείρισης που έχει διαμορφωθεί για τη δημοσκόπηση.

Σχεδόν κανείς δεν ρυθμίζει τα συστήματα διαχείρισης για να το ψηφίσει.

Πέρυσι πέρασα τρεις μήνες βοηθώντας έναν πάροχο συντοπισμού μεσαίου μεγέθους-να αντιμετωπίσει προβλήματα χρόνιας απώλειας πακέτων στο επίπεδο συγκέντρωσης. Η παρακολούθησή τους έδειξε καθαρή χρήση της CPU, κανένα σφάλμα στους μετρητές διεπαφής, κανονική συμπεριφορά εκτεινόμενης-δενδρικής. Το ζήτημα εμφανίστηκε τυχαία σε διαφορετικές διαδρομές και αντιστάθηκε στη συνεπή αναπαραγωγή.

 

Αν κάποιος είχε ενεργοποιήσει τη μέτρηση DDM και είχε θέσει λογικά όρια, η πλατφόρμα παρακολούθησης θα είχε επισημάνει αυτούς τους πομποδέκτες εβδομάδες νωρίτερα. Ο τρόπος αποτυχίας ήταν διακριτικός, η επιδιόρθωση ήταν ασήμαντη και τα διαγνωστικά δεδομένα υπήρχαν καθ' όλη τη διάρκεια-μη αναγνωσμένα.

Η έρευνα της AFL υποδηλώνει ότι η μόλυνση προκαλεί περίπου το 85% των αστοχιών του δικτύου οπτικών ινών. Αυτό το στατιστικό ισχύει κυρίως για τις διεπαφές συνδέσεων, αλλά υπογραμμίζει το ευρύτερο σημείο: τα οπτικά συστήματα αποτυγχάνουν σταδιακά πριν αποτύχουν καταστροφικά. Οι ίδιες οι μονάδες πομποδέκτη παρέχουν ορατότητα σε αυτή τη διαδικασία υποβάθμισης. Η ορατότητα αγνοείται.

 

Η Συνεκτική Επανάσταση (και οι περιορισμοί της)

 

Τα συνεκτικά συνδεόμενα οπτικά αντιπροσωπεύουν την πιο σημαντική αρχιτεκτονική αλλαγή στην οπτική μεταφορά από τότε που τυποποιήθηκε η ανάπτυξη DWDM στα τέλη της δεκαετίας του 1990.

Η συμφωνία υλοποίησης του OIF 400ZR, η οποία οριστικοποιήθηκε το 2020, όρισε διαλειτουργική μετάδοση 400G μεταξύ σημείου-προς{4}}σημείου ζεύξης έως και 120 km χωρίς αναγέννηση σήματος. Το OpenZR+ επέκτεινε αυτές τις φάσεις περαιτέρω μέσω βελτιωμένης διόρθωσης σφαλμάτων προς τα εμπρός. Το OpenROADM MSA ώθησε τη διαλειτουργικότητα 800G χρησιμοποιώντας την Πιθανοτική Διαμόρφωση Αστερισμών. Αυτές δεν είναι σταδιακές βελτιώσεις{11}}είναι θεμελιώδεις επεκτάσεις δυνατοτήτων που παρέχονται μέσω της εξέλιξης του αλγορίθμου DSP και της ενσωμάτωσης φωτονικής πυριτίου.

Η Microsoft μετέφερε τη ραχοκοκαλιά της Azure από συνεκτικά βύσματα 100G σε συνεκτική οπτική 400G διατηρώντας παράλληλα την υπάρχουσα οπτική υποδομή. "Απλώς βάλτε νέο εξοπλισμό σε κάθε άκρο και η υπόλοιπη υποδομή στο ενδιάμεσο παραμένει η ίδια", όπως περιέγραψε η ομάδα μηχανικών τους τη διαδρομή μετανάστευσης. Τα οικονομικά λειτουργούν επειδή ο συντελεστής μορφής με δυνατότητα σύνδεσης εξαλείφει εντελώς το πλαίσιο του αποκλειστικού αναμεταδότη από το μοντέλο ανάπτυξης.

Αλλά τα συνεκτικά βύσματα δεν έχουν αντικαταστήσει τα ενσωματωμένα συνεκτικά συστήματα για τα πάντα.

Το Ciena's WaveLogic 6 Extreme-η παραλλαγή της ενσωματωμένης πλατφόρμας-ακόμα ξεπερνά τις επιδόσεις με δυνατότητα σύνδεσης όσον αφορά τη φασματική απόδοση για διηπειρωτικές και υποθαλάσσιες εφαρμογές. Οι περιορισμοί θερμικού περιβλήματος που κάνουν τα pluggables να αναπτύσσονται σε θύρες δρομολογητή περιορίζουν ταυτόχρονα τη μέγιστη ισχύ μετάδοσης και την πολυπλοκότητα DSP που μπορούν να επιτευχθούν εντός των διαστάσεων QSFP-DD. Οι συνδεόμενες μονάδες της Acacia προσεγγίζουν τη Shannon περιορίζουν την απόδοση σε μετρό και περιφερειακές συνδέσεις. το κενό απόδοσης που απομένει έχει σημασία για τη μηχανική υπερ-μακριών-αποστάσεων.

Η αγορά ψήφισε αποφασιστικά τα pluggables όπου τα pluggable αρκούν. Η αγορά επιβεβαίωσε ταυτόχρονα ότι "όπου αρκούν τα pluggables" έχει όρια.

 

Κατακερματισμός Παράγοντα Μορφής

Η εξέλιξη ακολουθεί τις απαιτήσεις εύρους ζώνης. 800Η συνδεσιμότητα G υπερβαίνει αυτό που φιλοξενούν άνετα οι θερμικοί φάκελοι QSFP-DD, οδηγώντας την υιοθέτηση του OSFP παρά το ελαφρώς μεγαλύτερο αποτύπωμά του. Κάθε γενιά διατηρεί συμβατότητα προς τα πίσω στην οικογένειά της-ένας SFP ταιριάζει σε μια θύρα SFP+, ένας πομποδέκτης QSFP28 λειτουργεί σε κλωβούς QSFP-DD με μειωμένη ικανότητα.

Για αρχιτέκτονες δικτύων που σχεδιάζουν κύκλους ζωής υποδομής πέντε-χρόνων, αυτό έχει μεγάλη σημασία. Οι συνδεόμενοι πομποδέκτες που έχουν αναπτυχθεί σήμερα για πρόσβαση 400G ενδέχεται να γίνουν ο περιοριστικός παράγοντας για τη μετάβαση στα 800G αύριο. Ή μπορεί και όχι, ανάλογα με το αν η πρόσοψη του πλαισίου διαθέτει OSFP. Οι προμηθευτές μεταγωγέων αντισταθμίζουν τα στοιχήματά τους προσφέροντας μικτές-διαμορφώσεις θυρών. Οι πελάτες απορροφούν την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού.

 

Όπου καυτό-Εναλλάξιμα οπτικά στην πραγματικότητα Excel

 

Το ισχυρότερο επιχείρημα για τους συνδεόμενους πομποδέκτες δεν είναι η απόδοση ή η πυκνότητα ή το κόστος. Είναι λειτουργική ευελιξία.

Οι απαιτήσεις δικτύου αλλάζουν. Αλλαγή μοτίβων κυκλοφορίας. Συμπίεση κύκλων ανανέωσης τεχνολογίας. Εφαρμογές που δεν υπήρχαν κατά τη σχεδίαση υποδομής-δημιουργικά συμπλέγματα εκπαίδευσης AI που καταναλώνουν 30 kW ανά rack-ξαφνικά απαιτούν αρχιτεκτονικές συνδεσιμότητας που κανείς δεν περίμενε.

Τα συνδεόμενα οπτικά συστήματα καλύπτουν αυτήν την αβεβαιότητα μέσω της αρθρωτής διάταξης. Ανταλλάξτε τους πομποδέκτες, διατηρήστε την επένδυση του πλαισίου. Αναβαθμίστε την οπτική απόσταση χωρίς να αναβαθμίσετε την πλατφόρμα δρομολόγησης. Μετάβαση από τη συνδεσιμότητα οπτικών ινών πολλαπλών λειτουργιών σε μονή-λειτουργία αλλάζοντας τις μονάδες αντί για επανακαλωδίωση. Υποστηρίξτε τις μεταναστεύσεις Brownfield όπου ο παλαιός εξοπλισμός συνυπάρχει με την υποδομή επόμενης-γενιάς.

Οι τηλεπικοινωνιακοί πάροχοι που κατασκευάζουν δίκτυα μεταφορών 5G καθορίζουν τα συνδεόμενα συνεκτικά οπτικά ακριβώς επειδή η κατανομή του φάσματος και τα μοτίβα διανομής της κυκλοφορίας παραμένουν αβέβαια. Οι υπερκλιμακωτές που αναπτύσσουν υποδομή εκπαίδευσης AI επιλέγουν συνδεσιμότητα με δυνατότητα σύνδεσης επειδή η τοπολογία συμπλέγματος GPU εξελίσσεται ταχύτερα από την υποδομή καλωδίωσης που την εξυπηρετεί.

Η σπονδυλωτότητα συνοδεύεται από κόστος. Οι προ{1}}ενσωματωμένες λύσεις επιτυγχάνουν περιστασιακά καλύτερη απόδοση τιμής-σε περιορισμένες εφαρμογές. Ωστόσο, οι εφαρμογές που παραμένουν περιορισμένες σε ορίζοντες ανάπτυξης πολλών-χρόνων έχουν γίνει εξαιρετικά σπάνιες.

 

 

Θερμικές πραγματικότητες σε αναπτύξεις υψηλής-πυκνότητας

 

Η βιομηχανία ώθησε τις μονάδες πομποδέκτη 800G σε περιβλήματα QSFP-DD συρρικνώνοντας το πυρίτιο DSP σε κόμβους διεργασίας 3nm και βελτιώνοντας την απόδοση του θερμοηλεκτρικού ψυγείου. Οι ίδιοι οι οπτικοί πομποδέκτες πληρούν τις προδιαγραφές απόδοσης στόχου. Οι διακόπτες που τους στεγάζουν δυσκολεύονται όλο και περισσότερο.

Η σύγχρονη δικτύωση συμπλέγματος AI απαιτεί πυκνότητες rack που υπερβαίνουν τα 30 kW, μερικές φορές που πλησιάζουν τα 120 kW. Η παραδοσιακή ψύξη αέρα πλησιάζει τα όρια χωρητικότητας σε αυτά τα θερμικά φορτία. Η υγρή ψύξη-είτε απευθείας-στο-τσιπ ή πλήρη εμβάπτιση-γίνεται απαραίτητη για βιώσιμη λειτουργία υψηλής-πυκνότητας.

Η συνδεόμενη διεπαφή πομποδέκτη περιπλέκει την υιοθέτηση της υγρής ψύξης. Οι hot-εναλλάξιμες μονάδες απαιτούν προσβάσιμες θύρες μπροστινού-πίνακα που δεν είναι συμβατές με την ανάπτυξη εμβάπτισης. Τα διαλύματα άμεσης ψύξης υγρών πρέπει να διοχετεύουν το ψυκτικό χωρίς να εμποδίζουν την πρόσβαση του πομποδέκτη. Οι μηχανικοί περιορισμοί δημιουργούν μηχανικές προκλήσεις που αποφεύγουν τα ενσωματωμένα οπτικά.

Η συν{0}}συσκευασμένη οπτική-ενσωμάτωση οπτικής εισόδου/εξόδου απευθείας με διακόπτες ASIC-αντιπροσωπεύει μία πιθανή τροχιά. Εξαλείφει εντελώς τον συντελεστή μορφής που μπορεί να συνδεθεί, επιτυγχάνοντας θερμική απόδοση μέσω στενής ενσωμάτωσης, θυσιάζοντας ταυτόχρονα τη δομοστοιχειότητα που καθιστά τους συνδεόμενους πομποδέκτες λειτουργικά πολύτιμους.

Το αν αυτή η ανταλλαγή-αποδειχθεί χρήσιμη εξαρτάται από το πλαίσιο ανάπτυξης. Οι υπερκλιμακωτές με εξαιρετικά τυποποιημένη υποδομή και εσωτερική μηχανική ικανότητα μπορεί να απορροφούν εύκολα τα συσκευασμένα οπτικά. Οι επιχειρησιακοί φορείς εκμετάλλευσης που βασίζονται στην παροχή συντήρησης από τον προμηθευτή-και της σταδιακής επέκτασης δυνατοτήτων πιθανότατα δεν θα το κάνουν.

 

Ειλικρινής Εκτίμηση

 

Οι συνδεόμενοι πομποδέκτες κυριαρχούν στη σύγχρονη αρχιτεκτονική δικτύου επειδή εξισορροπούν τους ανταγωνιστικούς περιορισμούς πιο αποτελεσματικά από τις διαθέσιμες εναλλακτικές λύσεις. Η τυποποίηση μεταξύ των προμηθευτών επιτρέπει την ευελιξία της εφοδιαστικής αλυσίδας. Η δυνατότητα hot-swap επιτρέπει τη λειτουργική συνέχεια κατά τις αναβαθμίσεις και τη συντήρηση. Οι δυνατότητες διαγνωστικής παρακολούθησης-όταν χρησιμοποιούνται πραγματικά-επιτρέπουν τον προληπτικό εντοπισμό σφαλμάτων πριν από τον αντίκτυπο της υπηρεσίας.

Η τεχνολογία έχει περιορισμούς. Οι θερμικοί φάκελοι περιορίζουν τη μέγιστη απόδοση. Ο πολλαπλασιασμός των παραγόντων μορφής δημιουργεί πολυπλοκότητα σχεδιασμού. Τα συνεκτικά pluggables δεν ταιριάζουν με τα ενσωματωμένα συστήματα σε εξαιρετικά-μακριές- διαδρομές.

Για τη συντριπτική πλειονότητα των αναπτύξεων δικτύου-διασυνδέσεις κέντρων δεδομένων, μητροπολιτική συγκέντρωση, εταιρική πανεπιστημιούπολη, πρόσβαση στις τηλεπικοινωνίες-οι συνδεόμενες μονάδες οπτικού πομποδέκτη παρέχουν τη λειτουργικότητα που απαιτείται σε τιμές που είναι λογικές. Οι ενσωματωμένες εναλλακτικές διατηρούν θέσεις. Οι συνδυασμένες{4}}εναλλακτικές λύσεις παραμένουν σε μεγάλο βαθμό εννοιολογικές έξω από περιβάλλοντα υπερκλίμακας.

Οι αποφάσεις υποδομής που ελήφθησαν σήμερα καθορίζουν την ευελιξία αναβάθμισης που θα είναι διαθέσιμη αύριο. Οι συνδεόμενοι πομποδέκτες διατηρούν αυτή την ευελιξία. Το αν η διατήρησή του κοστίζει περισσότερο από την παράδοσή του εξαρτάται αποκλειστικά από το πόσο προβλέψιμες πιστεύετε ότι θα παραμείνουν οι απαιτήσεις επισκεψιμότητας.

Οι περισσότεροι μηχανικοί που γνωρίζω έπαψαν να πιστεύουν σε προβλέψιμες απαιτήσεις κυκλοφορίας γύρω στο 2022.