اختيار الوحدة الضوئية المناسبة 400 جرام

 

سؤال عامل الشكل الذي لن يموت

 

QSFP-DD أو OSFP. كل شخص لديه آراء. تحتدم المناقشات في مؤتمرات OFC بطرق تفاجئ الوافدين الجدد إلى الصناعة.

إليك الحقيقة العملية: فاز فريق QSFP-DD بلعبة الحجم. أثبت التوافق مع البنية التحتية الحالية لـ QSFP28 أنه لا يقاوم بالنسبة لفرق المشتريات التي استثمرت بالفعل بكثافة في كابلات 100G وهيكل المحول. يمكنك حرفيًا إدخال وحدة QSFP28 في منفذ QSFP-DD وسيعمل. باعت قصة الهجرة هذه الكثير من الأجهزة.

سيخبرك مؤيدو OSFP-بشكل صحيح-أن عامل الشكل الخاص بهم يتعامل مع درجات الحرارة بشكل أفضل. يسمح الحجم الفعلي الإضافي (أكبر بنسبة 50% تقريبًا من QSFP-DD) بميزانيات طاقة تبلغ 15-20 وات بدلاً من السقف الأضيق الذي يتراوح بين 12 و14 وات والذي تكافح وحدات QSFP-DD ضده. عندما تقوم بدفع بصريات ZR المتماسكة لتطبيقات مترو DCI، فإن هذا الإرتفاع مهم للغاية.

ولكن إليك ما لم يذكره أحد في المواد التسويقية: معظم عمليات نشر المؤسسات لا تحتاج إلى ZR. إنهم بحاجة إلى DR4 لمسافة 500-عمود فقري-متر، وربما FR4 لوصلات المبنى التي يبلغ طولها 2 كيلومتر-إلى-المبنى. عند مستويات الطاقة هذه، يعمل QSFP-DD بشكل جيد. أصبحت المزايا الحرارية لـ OSFP أكاديمية.

 

الوصول إلى المتغيرات ومشكلة حساء الأبجدية

 

SR4, DR4, FR4, LR4, ER4, ZR-إن اصطلاح التسمية يصبح منطقيًا من الناحية الفنية بمجرد حفظه، ولكن مشاهدة مهندس مبتدئ يحاول تحديد قائمة المواد لأول مرة أمر مؤلم.

SR4 يجعلك تصل إلى 100 متر عبر الوضع المتعدد. يستخدم موصل VCSELs مقاس 850 نانومتر، MPO-12، ويعمل مع ألياف OM3/OM4 الموجودة بالفعل في الأرضية المرتفعة. أرخص خيار حتى الآن. هذا هو ما تنشره داخل مبنى مركز بيانات واحد عندما تظل المسافة بين الحامل والحامل أقل من 100 متر.

يمتد DR4 إلى 500 متر عبر الوضع الفردي-باستخدام بصريات متوازية-أربعة ألياف منفصلة بسرعة 1310 نانومتر، يحمل كل منها 100 جيجابت في الثانية. لا يزال يستخدم MPO-12 ولكنك الآن بحاجة إلى مصنع ذو وضع واحد-. المكان المناسب للتوصيل-من الورقة إلى العمود الفقري في المنشآت الأكبر حجمًا.

يستخدم كل من FR4 وLR4 تعدد إرسال الطول الموجي للضغط على جميع القنوات الأربع في زوج من الألياف واحد. يصل FR4 إلى 2 كم، ويدفع LR4 إلى 10 كم. موصلات LC المزدوجة. هذه تكلف أكثر لأن بصريات CWDM4 وتعدد الإرسال/إزالة تعدد الإرسال تضيف تعقيدًا.

الارتباك الذي أراه في أغلب الأحيان؟ يحدد شخص ما DR4 عندما يحتاج بالفعل إلى FR4 لأنه يحسب خيوط الألياف بشكل خاطئ. يتطلب DR4 8 ألياف (4 TX، 4 RX). يتطلب FR4 أليافين (1 TX، 1 RX). إذا كانت قناة-المبنى الخاصة بك تحتوي على صندوق مكون من 12 شريطًا فقط وكنت تخطط لوصلات متعددة بسعة 400 جيجا، فإن العملية الحسابية لا تعمل مع DR4.

ثم هناك سؤال الاختراق.

 

أوضاع الاختراق: مفيدة حتى لا تكون كذلك

 

يمكن لوحدة 400G-DR4 أن تنقسم إلى 4x100G-اتصالات DR. من الناحية النظرية، يوفر هذا مرونة الترحيل-قم بشراء البنية الأساسية لـ 400G الآن، واستخدمها في وضع 4x100G حتى تبرر متطلبات حركة المرور التشغيل الكامل لـ 400G.

الملعب التسويقي يبدو رائعا. الواقع يصبح أكثر فوضوية.

يتطلب الاختراق تكوينات محددة من الألياف. يحتاج اختراق DR4-إلى 4x100G-DR إلى 8 ألياف على الجانب 400G تمتد إلى أربعة أزواج مزدوجة على الجانب 100G. هذا ليس سلك التصحيح الموجود في درج الكابلات. إنه تجميع مخصص، غالبًا مع MPO-12 إلى 4xLC، ومن الأفضل أن تطلب القطبية الصحيحة وإلا ستقضي أمسية مع متتبع الألياف والكثير من الإحباط.

 

 

لقد غير PAM4 كل شيء (ليس دائمًا نحو الأفضل)

 

تستخدم بصريات ما قبل 400G تعديل NRZ. مستويين للإشارة. بسيط. موثوق. الليزر إما يعمل أو متوقف، مرتفع أو منخفض. تبدو مخططات العين نظيفة.

جلب 400G PAM4: أربعة مستويات للإشارة ترميز بتتين لكل رمز. تحصل على ضعف معدل البيانات دون مضاعفة معدل الرمز. حل رائع لمشكلة فيزيائية.

إلا أن PAM4 غيّر بشكل أساسي خصائص الخطأ للوصلات الضوئية.

مع NRZ، كان لديك ما يقرب من 9.5 ديسيبل من هامش الضوضاء بين مستويات الإشارة. مع PAM4، ينخفض ​​ذلك إلى حوالي 4.8 ديسيبل. تبلغ عقوبة نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) النظرية 10 ديسيبل تقريبًا- ويتم حسابها على أنها 20×log₁₀(1/3) إذا كنت تريد الحساب الدقيق. هذا ليس فرقا دقيقا. وهذا انخفاض كبير في مناعة الضوضاء.

ولهذا السبب أصبح تصحيح الخطأ الأمامي إلزاميًا لـ 400G. ليس اختياريا. لا "يوصى به لمسافات أطول." إلزامي.

يضيف عبء FEC زمن الوصول-الذي يستهدف حوالي 100 نانو ثانية في مواصفات 802.3-ويستهلك النطاق الترددي الإضافي الذي يدفع معدلات الخط الفعلية إلى 425 جيجابت في الثانية بدلاً من 400 نظيفة. والأهم من ذلك، هذا يعني أن رابط 400G الخاص بك يعمل دائمًا مع معدل خطأ بت FEC غير-صفري قبل-يتم تصحيحه إلى الصفر بشكل فعال مشاركة -FEC.

يعتبر Pre-FEC BER حوالي 2.4×10⁻⁴ مقبولاً لـ DR4. كان من الممكن أن يكون ذلك كارثيًا بالنسبة لرابط 100G. بالنسبة لـ 400G مع Reed-Solomon FEC، فلا بأس. لا يزال معدل فقدان إطار FEC المنشور- يصل إلى الهدف 10⁻¹².

ولكن إليك ما يلفت انتباه الناس: عندما لا تتمكن FEC من المتابعة-عندما تتجاوز أخطاء FEC السابقة-ما يمكن أن تتعامل معه خوارزمية التصحيح-، فإن الفشل ليس أمرًا رائعًا. الرابط لا يتحلل ببطء. يسقط من الهاوية. في لحظة ما، يبدو كل شيء على ما يرام في لوحة معلومات المراقبة، وفي اللحظة التالية ترى أخطاء إطار غير قابلة للتصحيح وفقدان الحزمة.

الموصلات القذرة التي يمكن أن يتحملها رابط 100G؟ سوف يقتلون رابط 400G. ألياف هامشية مع توهين مرتفع قليلاً؟ نفس القصة. يعمل تصحيح الخطأ على إخفاء المشاكل حتى لا يحدث فجأة.

 

الكوابيس الحرارية

 

يعمل المحول ذو 32 منفذًا بسعة 400 جيجا بايت والمملوء بالكامل بوحدات FR4 على توليد حرارة تتراوح من 320 إلى 384 واط فقط من أجهزة الإرسال والاستقبال. وذلك قبل حساب محول ASIC وإمدادات الطاقة والمراوح. يمكن أن يصل إجمالي طاقة النظام إلى 1500-2000 واط في هيكل 1RU.

تحتاج حسابات كثافة الحامل التي نجحت في عمليات نشر 100G إلى مراجعة كاملة.

تشتمل الوحدات نفسها على نطاقات لدرجة حرارة التشغيل-عادةً ما تتراوح بين 0 درجة و70 درجة للدرجة التجارية. يبدو الأمر معقولًا حتى تدرك أنه يتم قياس "درجة حرارة الوحدة" في العلبة، وتوضع العلبة في أي تدفق هواء يوفره مفتاحك. في هيكل مملوء بالكامل مع احتلال المنافذ العلوية والسفلية بوحدات ساخنة مماثلة، فإن تدفق الهواء ليس رائعًا.

لقد رأيت عمليات نشر حيث تعمل الوحدات الموجودة في وسط اللوحة الأمامية على درجة حرارة أعلى بمقدار 8-10 درجات من الوحدات الموجودة على الحواف. نفس البيئة المحيطة، ونفس الحمل المروري، والظروف الحرارية المختلفة بشكل كبير بناءً على الوضع المادي فقط.

يساعد تصميم المبدد الحراري ذو الزعانف الخاص بـ OSFP هنا. تزيد الزعانف من مساحة السطح للتبريد بالحمل الحراري، ويحدد OSFP MSA متطلبات تدفق الهواء التي يجب على مصممي المحولات تلبيتها. يعتمد QSFP-DD بشكل أكبر على التصميم الحراري لبائع المحول، والذي يختلف بشكل كبير في الجودة.

انتقلت بعض عمليات نشر مجموعة AI/ML إلى التبريد السائل لهذا السبب بالضبط. تعمل حلقات التبريد المباشرة-إلى-الشريحة أو إعدادات الغمر الكامل على إزالة قيود تدفق الهواء تمامًا. لكن هذا قرار أساسي يتعلق بالبنية التحتية، وليس شيئًا يمكنك حله عن طريق اختيار عناصر بصرية مختلفة.

 

 

سؤال-جهاز الإرسال والاستقبال التابع للطرف الثالث

 

تبلغ تكلفة أجهزة الإرسال والاستقبال OEM من Cisco أو Juniper ما بين ثلاثة إلى خمسة أضعاف تكلفة الوحدات النمطية المكافئة التابعة لجهات خارجية. في بعض الأحيان أكثر. يعد فرق السعر كبيرًا بدرجة كافية بحيث يظهر في مناقشات المشتريات حتى في المؤسسات التي تعتمد عادةً على بائعين منفردين.

يعمل الطرف الثالث-بشكل جيد في معظم الأوقات. توجد مواصفات MSA على وجه التحديد لتمكين -التشغيل التفاعلي بين البائعين المتعددين. وحدة QSFP-DD المتوافقة هي وحدة QSFP-DD متوافقة بغض النظر عن الشعار الذي يظهر على الملصق.

معظم الوقت.

سوف تجعلك حالات الحافة تشكك في هذه الثقة. قم بتبديل تحديثات البرامج الثابتة التي تشير فجأة إلى أن بصريات الطرف الثالث-التي تعمل سابقًا-غير مدعومة. بيانات DOM/DDM التي يتم تعبئتها بشكل غير صحيح لأن تعيين EEPROM لا يتطابق تمامًا مع ما يتوقعه المحول. لوحات الارتباط المتقطعة التي تحدث فقط مع مجموعات معينة من البائعين ضمن أنماط حركة مرور محددة.

ويؤدي وضع الدعم إلى تفاقم حالة عدم اليقين الفني. اتصل بـ Cisco TAC إذا كانت لديك مشكلة في الارتباط وسيسألونك عن العناصر البصرية لديك. إذا كنت تقوم بتشغيل وحدات -طرف ثالث، فغالبًا ما تنتهي المحادثة عند هذا الحد. يعد "الاستبدال بأجهزة إرسال واستقبال مدعومة وإعادة الاتصال إذا استمرت المشكلة" بمثابة استجابة محبطة ولكن يمكن التنبؤ بها تمامًا.

توصيتي، مهما كان الأمر يستحق: استخدام جهة خارجية-في المعمل، وتوخي الحذر الشديد في الإنتاج. يبدو توفير التكلفة بنسبة 70-80% أقل إلحاحًا عندما تقوم باستكشاف الأخطاء وإصلاحها في الساعة 2 صباحًا ولا يمكنك استبعاد البصريات كمتغير.

 

ما يهم في الواقع في الاختيار

 

بعد كل التفاصيل التقنية، عادةً ما يتم تحديد اختيار الوحدة النمطية من خلال بعض الأسئلة العملية:

ما هي المسافة التي تحتاج فعلاً إلى تغطيتها؟ كن محددًا. قياس تشغيل الألياف. إضافة هامش للبقع والوصلات. ثم اختر أرخص نوع وحدة يفي بهذه المسافة مع توفر مساحة كافية.

ما هو نبات الألياف الموجود؟ الوضع المتعدد في المبنى، والوضع الفردي-بين المباني هو النمط الشائع. لا تحارب البنية التحتية الموجودة لديك إلا إذا كانت لديك أسباب مقنعة.

ما هي منصة التبديل الخاصة بك؟ ربما تم تحديد نوع المنفذ بالفعل. QSFP-DD لمعظم عمليات نشر المؤسسات، وOSFP لبعض تطبيقات Hyperscaler وتطبيقات الاتصالات.

ما مدى ثقتك في الكابلات الخاصة بك؟ 400 جرام أقل تسامحا من 100 جرام. إذا كانت الكابلات المنظمة لديك مشكوك فيها-فإن الألياف القديمة، والإنهاءات المشبوهة، والتصحيحات التي تمت إعادة توصيلها عشرات المرات-توقع حدوث مشكلات. تنظيف كل شيء. اختبار كل شيء. لم يعد مقياس الطاقة الضوئية ونطاق الفحص اختياريين بعد الآن.

 

 

هل تحتاج إلى مرونة الاختراق؟ إذا كانت الإجابة بنعم، فضعها في الاعتبار عند اختيار الوحدة وتصميم الكابلات من البداية. إن إعادة تأهيل القدرة على الاختراق أمر مكلف ومدمر.

إن تصميمات AI/ML تتجه نحو 800G بالفعل. تتساءل بعض المؤسسات عما إذا كان 400G منطقيًا كهدف للنشر أم أنه ينبغي عليها الانتظار. لا توجد إجابة عالمية. إذا كان نمو حركة المرور لديك يبرر الاستثمار الآن وكانت فترة الاسترداد مناسبة ماليًا، فقم بنشر 400G. إذا كان بإمكانك تمديد البنية التحتية 100G الخاصة بك لدورة تحديث أخرى، فربما يكون النظام البيئي 800G جاهزًا عندما تحتاج إليه.

عادةً ما تكون النصيحة المملة هي النصيحة الصحيحة: قم بمطابقة التكنولوجيا مع المتطلبات الفعلية، واشتر من البائعين الذين تثق بهم بدرجة كافية لدعمك عندما تتعطل الأمور، وتذكر أن الخيار الأرخص غالبًا لا يكون رخيصًا عندما تأخذ في الاعتبار وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

لم يُطرد أحد على الإطلاق لأنه حدد أجهزة إرسال واستقبال تعمل فقط.