گیرنده های قابل اتصال برای شبکه های مدرن مناسب هستند

 

تغییر معماری به سمت زیرساخت‌های شبکه تفکیک‌شده، فرستنده‌های گیرنده قابل اتصال را از اجزای کالا به دارایی‌های استقرار استراتژیک حاکم بر اقتصاد عملیاتی مراکز داده و شبکه‌های مخابراتی معاصر ارتقا داده است. اینها-قابل تعویض هستندماژول نوریs-استاندارد شده از طریق چند منبع-قراردادهای SFP، SFP+، SFP28، QSFP+، QSFP28، QSFP-DD و OSFP فاکتورهای شکل-سیگنال های الکتریکی را به پالس های نوری تبدیل می کند که در حین مانیتورینگ دیجیتالی در فیبرهای واقعی{101} به طور اساسی نحوه مدیریت یکپارچگی پیوند توسط مهندسان را تغییر می دهد. پیشرفت ماژول‌های 1G SFP از طریق پلاگین‌های منسجم کنونی 800G نه تنها مقیاس‌پذیری افزایشی پهنای باند را نشان می‌دهد، بلکه نشان‌دهنده یک هم‌ترازی مجدد فلسفی در نحوه پاسخگویی به زیرساخت‌های شبکه‌های نوری با خواسته‌های غیرقابل پیش‌بینی خوشه‌های آموزشی هوش مصنوعی و اتصال متقابل فوق‌مقیاس است.

 

 

آنچه که نقشه راه فروشنده بر آن تاکید نمی کند

 

زمان کافی را در اتاق‌های ماشین واقعی بگذرانید و متوجه چیزی می‌شوید که برگه‌های اطلاعات محصول هرگز به آن اشاره نمی‌کنند: شکاف بین چگالی پورت نظری و پایداری حرارتی عملی.

 

Broadcom پیش‌بینی می‌کند که-نسل بعدی فناوری DSP و اپتیک قابل اتصال خطی، مصرف برق نوری سوئیچ 51.2T را از تقریباً 1 کیلووات به حدود 600W-750W کاهش می‌دهد. این پیشرفت معناداری است. این نیز تاییدی است که استقرارهای فعلی به طرز ناراحت کننده ای نزدیک به سقف های حرارتی قرار می گیرند که انعطاف پذیری پیکربندی را محدود می کند.

 

سوال قابلیت همکاری که هیچ کس به درستی نمی پرسد

 

این مکالمه‌ای است که من حداقل ده‌ها بار با تیم‌های تدارکاتی که ماژول‌های SFP شخص ثالث-را ارزیابی می‌کنند، داشته‌ام:

"آیا این ها با سوئیچ های سیسکو ما سازگار هستند؟"

پاسخ صحیح پیچیده است. ماژول ها از نظر بدنی مناسب هستند. آنها احتمالاً بدون پیغام خطا مقداردهی اولیه می کنند. کدگذاری EEPROM با آنچه که سیستم عامل سیسکو انتظار دارد ببیند مطابقت دارد. -تولیدکنندگان شخص ثالث، مهندسی معکوس-دست دادن خاص فروشنده-با دقت قابل توجهی را انجام می‌دهند-به‌ویژه دشوار نیست زیرا به هر حال، مشخصات MSA بیشتر الزامات رابط را تعریف می‌کند.

اما "سازگار" و "پشتیبانی شده" مترادف نیستند.

زبان گارانتی سیسکو به فرستنده‌های گیرنده شخص ثالث اجازه می‌دهد بدون پوشش باطل-مگر اینکه جزء شخص ثالث-مستقیماً به تجهیزات آسیب وارد کند. HP و Dell موقعیت های مشابهی دارند. عبارت Juniper سخت‌تر می‌شود: خدمات پشتیبانی تا زمانی که اپتیک‌های غیر- Juniper را به ماژول‌های اصلی تغییر ندهید، در دسترس نیستند. بسته به اینکه تجهیزات فروشنده در طول عیب یابی از کار بیفتد، قرار گرفتن در معرض مسئولیت متفاوت است.

آنچه از نظر عملیاتی اهمیت دارد: فرستنده و گیرنده کار می کند یا نه. در پانزده سالی که با اتصالات نوری سروکار داشتم، دقیقاً سه شکست را دیدم که به طور خاص به ماژول‌های{1} شخص ثالث نسبت داده می‌شد. دو تامین کننده مشکوک درگیر هستند که از آن زمان از بازار خارج شده اند. معلوم شد که یکی از آنها تقلبی است که به عنوان یک نام تجاری-محصول نشان داده شده است. -اکوسیستم گیرنده نوری شخص ثالث قانونی-با تیم‌های مهندسی واقعی و زیرساخت‌های آزمایشی{8}}ماژول‌هایی تولید می‌کند که عملکردی مشابه با OEM دارند.

تفاوت هزینه همچنان قابل توجه است. فرستنده‌های OEM 5 برابر تا 10 برابر بیشتر از ماژول‌های سازگار با مشخصات مشابه فرمان می‌دهند. برای استقرار هزار-پورت، این دلتا تأثیر جدی بودجه را نشان می‌دهد.

 

DDM: قابلیت تشخیصی که همه نادیده می گیرند

 

مانیتورینگ تشخیصی دیجیتال ممکن است کم استفاده ترین ویژگی در زیرساخت شبکه باشد.

هر فرستنده و گیرنده قابل اتصال مدرن با انطباق SFF-8472 پنج پارامتر را به طور مداوم گزارش می‌کند: دمای ماژول، ولتاژ منبع تغذیه، جریان بایاس لیزر، توان انتقال و توان دریافت. آستانه ها در کارخانه کالیبره شده اند. هنگامی که مقادیر به خارج از محدوده قابل قبول منتقل می شوند، هشدارها فعال می شوند. داده ها از طریق رابط باس I²C به هر سیستم مدیریتی که برای نظرسنجی پیکربندی شده است، جریان می یابد.

تقریبا هیچ کس سیستم های مدیریتی خود را برای نظرسنجی پیکربندی نمی کند.

من سال گذشته سه ماه را صرف کمک به یک ارائه‌دهنده کولوکیشن با اندازه متوسط ​​کردم تا از دست دادن مزمن بسته را در لایه تجمع خود عیب‌یابی کند. نظارت آنها استفاده تمیز از CPU، بدون خطا در شمارنده های رابط، رفتار درختی پوشا طبیعی را نشان داد. این مسئله به طور تصادفی در مسیرهای مختلف ظاهر شد و در برابر تولید مثل ثابت مقاومت کرد.

 

اگر کسی نظرسنجی DDM را فعال می‌کرد و آستانه‌های معقولی را تعیین می‌کرد، پلتفرم مانیتورینگ آن فرستنده‌ها را هفته‌ها زودتر پرچم‌گذاری می‌کرد. حالت خرابی نامحسوس بود، رفع مشکل پیش پا افتاده بود، و داده های تشخیصی در تمام مدت- خوانده نشده بودند.

تحقیقات AFL نشان می دهد که آلودگی باعث تقریباً 85٪ از خرابی های شبکه فیبر می شود. این آمار در درجه اول برای رابط های رابط اعمال می شود، اما بر نکته گسترده تر تأکید می کند: سیستم های نوری قبل از اینکه به طور فاجعه باری از کار بیفتند، به تدریج از کار می افتند. خود ماژول‌های فرستنده و گیرنده امکان مشاهده را در این فرآیند تخریب فراهم می‌کنند. دید نادیده گرفته می شود.

 

انقلاب منسجم (و محدودیت های آن)

 

اپتیک های قابل اتصال منسجم نشان دهنده مهم ترین تغییر معماری در حمل و نقل نوری از زمان استقرار DWDM است که در اواخر دهه 1990 استاندارد شد.

توافقنامه اجرای OIF 400ZR، که در سال 2020 نهایی شد، انتقال 400G قابل همکاری از طریق پیوندهای نقطه-به-تا 120 کیلومتر بدون بازسازی سیگنال را تعریف کرد. OpenZR+ از طریق اصلاح خطای رو به جلو بهبود یافته، این دسترسی ها را بیشتر کرد. OpenROADM MSA قابلیت همکاری 800G را با استفاده از شکل‌دهی صورت فلکی احتمالی افزایش داد. این‌ها پیشرفت‌های تدریجی نیستند{11}}بلند توسعه‌های قابلیت اساسی هستند که از طریق پیشرفت الگوریتم DSP و ادغام فوتونیک سیلیکون ارائه می‌شوند.

مایکروسافت با حفظ زیرساخت های نوری موجود، ستون فقرات Azure خود را از پلاگین های منسجم 100G به اپتیک های منسجم 400G تغییر داد. همانطور که تیم مهندسی آنها مسیر مهاجرت را توصیف کردند، "فقط تجهیزات جدید را در هر انتها قرار دهید و بقیه زیرساخت ها در این بین ثابت می ماند." اقتصاد کار می کند زیرا عامل شکل قابل اتصال، شاسی ترانسپوندر اختصاصی را از مدل استقرار به طور کامل حذف می کند.

اما پلاگین های منسجم جایگزین سیستم های منسجم تعبیه شده برای همه چیز نشده اند.

Ciena's WaveLogic 6 Extreme-نوع پلتفرم تعبیه شده-هنوز از پیاده سازی های قابل اتصال در بازده طیفی برای برنامه های بین قاره ای و زیردریایی بهتر است. محدودیت‌های پوشش حرارتی که باعث می‌شود پلاگین‌ها در پورت‌های روتر قابل استقرار باشند، حداکثر توان انتقال و پیچیدگی DSP قابل دستیابی در ابعاد QSFP-DD را به طور همزمان محدود می‌کنند. ماژول های قابل اتصال Acacia نزدیک به شانون عملکرد را در مترو و لینک های منطقه ای محدود می کند. شکاف عملکرد باقی مانده برای مهندسی مسافت فوق العاده-بلند-مهم است.

بازار با قاطعیت به پلاگین‌هایی رای داد که در آن اتصال‌پذیرها کافی است. بازار به طور همزمان تأیید کرد که "جایی که قابل اتصال کافی است" مرزهایی دارد.

 

تکه تکه شدن فاکتور فرم

این پیشرفت از الزامات پهنای باند پیروی می‌کند. 800اتصال G از آنچه که پوشش‌های حرارتی QSFP{1}}DD به راحتی در خود جای می‌دهند فراتر می‌رود، و علی‌رغم ردپای کمی بزرگ‌تر، پذیرش OSFP را افزایش می‌دهد. هر نسل در خانواده خود سازگاری رو به عقب را حفظ می کند-یک SFP متناسب با یک پورت SFP+ است، یک فرستنده گیرنده QSFP28 در قفس های QSFP{6}}DD با قابلیت کمتر کار می کند.

برای معماران شبکه که چرخه عمر زیرساختی پنج ساله- را طراحی می‌کنند، این موضوع بسیار مهم است. فرستنده‌های قابل اتصال که امروز برای دسترسی 400G مستقر شده‌اند، ممکن است فردا به عامل محدودکننده مهاجرت 800G تبدیل شوند. یا ممکن است بسته به اینکه صفحه شاسی OSFP را در خود جای دهد یا نه، ممکن است نه. فروشندگان سوئیچ با ارائه تنظیمات پورت مختلط، شرط های خود را پوشش می دهند. مشتریان پیچیدگی برنامه ریزی را جذب می کنند.

 

در واقع اکسل-اپتیک قابل تعویض

 

قوی‌ترین استدلال برای فرستنده‌های قابل اتصال، کارایی یا چگالی یا هزینه نیست. این چابکی عملیاتی است.

نیازهای شبکه تغییر می کند. تغییر الگوهای ترافیکی چرخه های تجدید فناوری فشرده می شوند. برنامه‌هایی که در طول طراحی زیرساخت وجود نداشتند-خوشه‌های آموزشی مولد هوش مصنوعی که 30 کیلووات در هر رک مصرف می‌کنند-به‌طور ناگهانی معماری‌های اتصالی را که هیچ‌کس پیش‌بینی نمی‌کردند، خواستار شدند.

اپتیک های قابل اتصال این عدم قطعیت را از طریق ماژولار بودن تطبیق می دهند. فرستنده‌ها را تعویض کنید، سرمایه‌گذاری شاسی را حفظ کنید. دسترسی نوری را بدون ارتقاء پلت فرم مسیریابی ارتقا دهید. با تغییر ماژول ها به جای کابل کشی مجدد، از اتصال فیبر چند حالته به یک حالت{3}}تک حالت انتقال دهید. در جاهایی که تجهیزات قدیمی با زیرساخت‌های نسل بعدی-همزیستی دارند، از مهاجرت‌های برونفیلد پشتیبانی کنید.

شرکت‌های مخابراتی که شبکه‌های حمل و نقل 5G را می‌سازند، اپتیک منسجم قابل اتصال را دقیقاً به این دلیل مشخص می‌کنند که تخصیص طیف و الگوهای توزیع ترافیک نامشخص است. ابر مقیاس‌کننده‌هایی که زیرساخت‌های آموزشی هوش مصنوعی را به کار می‌گیرند، اتصال قابل اتصال را انتخاب می‌کنند زیرا توپولوژی خوشه‌ای GPU سریع‌تر از زیرساخت کابل‌کشی که به آن خدمت می‌کند تکامل می‌یابد.

ماژولار بودن با هزینه همراه است. راه‌حل‌های یکپارچه از قبل گهگاه در برنامه‌های محدود عملکرد قیمت بهتری دارند. اما برنامه‌هایی که در طول افق‌های استقرار چند ساله محدود می‌مانند، بسیار نادر شده‌اند.

 

 

واقعیت های حرارتی در{0}تراکم بالا

 

صنعت ماژول‌های فرستنده گیرنده 800G را با کوچک کردن سیلیکون DSP به گره‌های فرآیند 3 نانومتری و بهبود راندمان خنک‌کننده ترموالکتریک به محفظه‌های QSFP{1}}DD منتقل کرد. فرستنده‌های نوری خود به مشخصات عملکرد هدف می‌رسند. سوئیچ هایی که آنها را در خود جای می دهند به طور فزاینده ای با مشکل مواجه می شوند.

شبکه‌های خوشه‌ای هوش مصنوعی مدرن به تراکم رک بیش از 30 کیلووات نیاز دارند که گاهی اوقات به 120 کیلووات می‌رسد. خنک کننده هوای سنتی در این بارهای حرارتی به محدودیت های ظرفیت نزدیک می شود. خنک‌سازی مایع-مستقیم-به-تراشه یا غوطه‌ور شدن کامل-برای عملکرد پایدار-با چگالی بالا ضروری است.

رابط فرستنده گیرنده قابل اتصال، پذیرش خنک کننده مایع را پیچیده می کند. ماژول‌های داغ{1}}قابل تعویض به پورت‌های پنل جلویی{2} در دسترس نیاز دارند که با استقرار غوطه‌وری سازگار نیستند. محلول های خنک کننده مستقیم مایع باید خنک کننده را بدون مسدود کردن دسترسی فرستنده گیرنده هدایت کنند. محدودیت های مکانیکی چالش های مهندسی را ایجاد می کند که اپتیک یکپارچه از آنها اجتناب می کند.

اپتیک‌های بسته‌بندی‌شده-یکپارچه‌سازی مستقیم ورودی/خروجی نوری با سوئیچ‌های ASIC-یک مسیر بالقوه را نشان می‌دهد. این فاکتور شکل قابل اتصال را به طور کامل حذف می کند و از طریق یکپارچه سازی محکم به کارایی حرارتی می رسد و در عین حال مدولار بودن را قربانی می کند که فرستنده گیرنده های قابل اتصال را از نظر عملیاتی با ارزش می کند.

این که آیا این مبادله-با ارزش باشد بستگی به زمینه استقرار دارد. ابر مقیاس‌کننده‌ها با زیرساخت بسیار استاندارد شده و قابلیت مهندسی داخلی ممکن است به راحتی اپتیک‌های بسته‌بندی شده را جذب کنند. اپراتورهای سازمانی که به فروشنده{4}}تکیه دارند، تعمیر و نگهداری و افزایش قابلیت های افزایشی را ارائه نمی دهند.

 

ارزیابی صادقانه

 

فرستنده و گیرنده های قابل اتصال بر معماری شبکه مدرن تسلط دارند زیرا محدودیت های رقیب را به طور موثرتری نسبت به جایگزین های موجود متعادل می کنند. استانداردسازی در بین فروشندگان، انعطاف‌پذیری زنجیره تامین را ممکن می‌سازد. قابلیت مبادله داغ، تداوم عملیاتی را در طول ارتقاء و نگهداری امکان پذیر می کند. قابلیت‌های نظارت تشخیصی-در صورت استفاده واقعی-تشخیص عیب پیشگیرانه را قبل از تأثیر سرویس فعال می‌کند.

این فناوری محدودیت هایی دارد. پوشش های حرارتی حداکثر عملکرد را محدود می کنند. تکثیر فاکتور فرم پیچیدگی برنامه ریزی را ایجاد می کند. پلاگین‌های منسجم با سیستم‌های تعبیه‌شده در مسیرهای-طولانی- مطابقت ندارند.

ماژول‌های فرستنده و گیرنده نوری قابل اتصال-اتصالات مرکز داده، تجمع کلان شهرها، محوطه سازمانی، دسترسی به مخابرات{1}}در اکثریت قریب به اتفاق شبکه‌ها، عملکردهای مورد نیاز را در قیمت‌های منطقی ارائه می‌دهند. جایگزین های تعبیه شده جایگاه های خود را حفظ می کنند. جایگزین‌های بسته‌بندی شده در خارج از محیط‌های فرامقیاس عمدتاً مفهومی باقی می‌مانند.

تصمیمات زیرساختی که امروز اتخاذ شده اند، انعطاف پذیری ارتقاء موجود در فردا را تعیین می کنند. گیرنده های قابل اتصال این انعطاف پذیری را حفظ می کنند. اینکه آیا حفظ آن هزینه بیشتری نسبت به تسلیم شدن دارد یا نه، کاملاً به این بستگی دارد که چقدر قابل پیش بینی است که فکر می کنید نیازهای ترافیکی شما باقی خواهند ماند.

اکثر مهندسانی که من می شناسم در حدود سال 2022 به نیازهای ترافیکی قابل پیش بینی اعتقاد نداشتند.