Perché non esiste un modulo ottico da 1000G: la logica ingegneristica dietro 800G, 1.6T e 3.2T

Una domanda comune nelle reti ottiche ad alta velocità è sorprendentemente ragionevole: se 1T equivale a 1000G nel pensiero decimale quotidiano, perché le roadmap dei moduli ottici passano da 400G a 800G e poi a 1.6T invece di utilizzare un sistema tradizionaleModulo ottico 1000G?

La risposta non è che 1000G sia impossibile in senso matematico, il vero problema è che le velocità dei moduli ottici non sono scelte per arrotondamento decimale, sono modellate dall'architettura delle corsie,Tariffa di corsia SerDes, tecnologia di segnalazione, progettazione del pacchetto, bilancio energetico e preparazione degli ecosistemi.

Non esiste un modulo ottico 1000G mainstream perché i tassi di dati dei moduli ottici ad alta velocità sono costruiti dal numero di corsie moltiplicato per le velocità standardizzate per corsia.Un modulo ottico 800G può mappare naturalmente a 8 × 100G, mentre un modulo ottico da 1,6 T si riporta naturalmente a 8 × 200G. Una velocità di 1000G non si adatta a questo percorso di velocità di corsia dominante in modo pulito.

Questo è il motivo per cui l'industria tende a passare attraverso 100G, 200G, 400G, 800G, 1.6T e infine 3.2T piuttosto che seguire un modello 10G → 100G → 1000G in stile consumatore.3df-2024 indirizzi Ethernet 400Gb/s e 800Gb/s, mentre l'IEEE P802.3dj si riferisce alle operazioni a 200 Gb/s, 400 Gb/s, 800 Gb/s e 1,6 Tb/s,riflettendo come il lavoro Ethernet formale segue generazioni specifiche di segnalazione e velocità di corsia piuttosto che una semplice scala di denominazione decimale. (standard.ieee.org)

Per il modulo ottico, la velocità di trasmissione dei dati = numero di corsie × velocità per corsia

Un modulo ottico ad alta velocità è meglio inteso come un sistema di trasporto parallelo.

Capacità di trasmissione di dati per modulo = numero di corsie × velocità di trasmissione per corsia

L'etichetta del modulo non è un numero arbitrario stampato su un foglio dati; è il risultato aggregato di interfacce elettriche, corsie ottiche,Capacità DSP, limiti di pacchetto e standard interoperabili.

Roadmap dei moduli ottici ad alta velocità da 100G a 3.2T

La direzione OSFP1600 segue lo stesso modello di scalabilità basato sulla corsia: 400G può essere associato a interfacce host 8 × 50Gb / s, 800G con interfacce host 8 × 100Gb / s e 1.6T con interfacce host da 8 × 200Gb/s. (osfpmsa.org)

Lo stesso principio si applica alle generazioni precedenti. Un modulo 100G QSFP28 può essere compreso attraverso quattro corsie di classe 25G.Un modulo 400G può essere costruito intorno a otto corsie di classe 50G o quattro corsie di classe 100GIl punto importante non è che tutti i prodotti utilizzino lo stesso design interno, ma che le tariffe tradizionali siano create da combinazioni di corsie standardizzate.

Questo è il motivo per cui 800G non è un numero intermedio casuale. È un risultato pulito dell'aggregazione delle corsie. Quando otto corsie trasportano 100G ciascuna, la velocità aggregata diventa 800G.Quando quelle stesse otto corsie si muovono a 200G, il tasso complessivo diventa 1,6T.

I moderni fattori di forma innescabili ad alta densità sono fortemente legati al numero di corsie. QSFP-DD è definito come un sistema di moduli a 8 canali ad alta densità, mentre la documentazione OSFP definisce il modulo, il connettore, la gabbia,segnale elettrico, le esigenze di potenza, meccaniche e termiche per un sistema con piccolo fattore di forma ottale.

La struttura “8 corsie” è centrale nella discussione.

• 8 × 100G = 800G

• 8 × 200G = 1,6T

• 8 × 400G = 3,2T

Un ipotetico progetto 1000G non atterra naturalmente su questo percorso. richiederebbe un numero di corsie non standard o una velocità per corsia che non si allinea bene con la roadmap di segnalazione dominante.

Il lato elettrico di un modulo ottico è importante tanto quanto il lato ottico.Con l'aumento dei tassi di SerDes, il sistema deve gestire margini di integrità del segnale più stretti, maggiore sensibilità alla perdita di inserimento, equalizzazione più esigente, requisiti FEC più forti e vincoli di potenza e termici più difficili.

Evoluzione della velocità della corsia SerDes e percorso del segnale

In termini semplici, la velocità della corsia non aumenta in modo regolare da un numero a un altro.

Una progressione semplificata assomiglia a questa:

L'attuale lavoro sugli standard Ethernet separa lo sviluppo di Ethernet ad alta velocità attorno a diverse generazioni di segnalazione, tra cui percorsi di classe 100Gb / s e 200Gb / s.Questo rafforza il punto che le tariffe dei moduli ottici sono modellate dall'evoluzione della tariffa della corsia, senza arrotondamento decimale (impegngestandards.ieee.org)

NRZ e PAM4 non sono solo nomi di dettagli. Sono parte del livello fisico motivo per cui l'evoluzione della velocità di corsia è difficile.ma che restringe anche il margine tra i livelliCon l'aumentare delle velocità delle corsie, il collegamento diventa più sensibile al rumore, alla perdita di canale, al crosstalk e alla qualità di equalizzazione.

Questo è il motivo per cui ogni salto nella velocità della corsia è più di un aggiornamento della velocità.e progettazione termica.

Un modulo 1000G può essere scritto su carta in diversi modi:

Il problema non è che gli ingegneri non possano moltiplicare i numeri per raggiungere 1000G. Il problema è che tali combinazioni non sono attraenti per i sistemi distribuibili.Complicerebbero l'architettura del modulo offrendo al contempo meno leva sull'ecosistema di 800G o 1.6T.

Perché 1000G è tecnicamente imbarazzante

Un progetto teorico non è lo stesso di un prodotto standard pratico.rimanere entro i limiti di potenza e di temperatura, supporta un'integrità del segnale affidabile e si inserisce in un più ampio ecosistema di test e di supply chain.

Un progetto 5 × 200G raggiunge esattamente 1000G. Matematicamente, funziona. Architettonicamente, è imbarazzante.

I principali moduli ottici innescabili sono costruiti attorno a strutture di interfaccia consolidate come i disegni a quattro corsie e a otto corsie.Aggiungere una quinta corsia ad alta velocità non è come aggiungere un filo in più a un semplice cavo. Può influenzare il connettore, la gabbia, il routing del PCB, il layout termico, la mappatura dell'interfaccia ASIC, le aspettative del firmware e l'architettura di test.

È per questo che 5 × 200G non è un percorso pulito, ma raggiunge un obiettivo decimale combattendo l'ecosistema dei pacchetti.

Un progetto 4 × 250G raggiunge anche 1000G. Questa volta, il numero di corsie è più pulito, ma il tasso per corsia è imbarazzante.

Il percorso di sviluppo principale si sta spostando dalla segnalazione di classe 100G alla segnalazione di classe 200G e quindi verso le interfacce elettriche di classe 400G.si concentra sulle interfacce elettriche future che funzionano a 448 Gb/s per corsia e mette in evidenza le sfide tecniche relative alla modulazione, FEC, integrità del segnale, latenza e potenza. (oiforum.com)

L'obiettivo di una corsia 250G non fornisce lo stesso passo di ecosistema pulito.o valore della tabella di marcia a lungo termine.

Un modulo ottico ad alta velocità deve essere progettato per la fabbricazione e la distribuzione, non solo per una tariffa nominale.

• L'ASIC host supporta la velocità della corsia?

• Il fattore di forma del modulo supporta l'interfaccia elettrica in modo pulito?

• Il connettore e il canale PCB possono mantenere l'integrità del segnale?

• Il bilancio dell'energia è realistico?

• Sono maturi i metodi di prova e le aspettative di interoperabilità?

• Il prodotto può essere scalabile in tutte le implementazioni dei data center?

800G e 1.6T rispondono a queste domande in modo più naturale di 1000G. Si allineano con i principali passaggi di velocità di corsia e lo sviluppo di fattori di forma comuni.Un modulo 1000G soddisferà principalmente una preferenza di denominazione decimale, non un requisito di ingegneria più forte.

800G è spesso frainteso come una generazione intermedia arbitraria.Permette all'industria di andare oltre il 400G senza costringere ogni parte del sistema a saltare immediatamente a 1.6T di complessita'.

IEEE Std 802.3df-2024 aggiunge parametri MAC per 800Gb/s e parametri di livello fisico e gestione per 400Gb/s e 800Gb/s di funzionamento.6Tb/s e 200Gb/s correlati, 400Gb/s, 800Gb/s e 1,6Tb/s. (Ieee802.org)

Il valore di 800G è che può basarsi su concetti già familiari dai sistemi dell'era 400G aumentando la larghezza di banda aggregata.e l'architettura ottica sono già comprese, l'industria può migliorare la velocità della corsia e le prestazioni dei componenti invece di ridisegnare tutto da zero.

Questo rende l'800G un punto di migrazione a basso rischio. Dà ai data center, ai fornitori di switch, ai fornitori di moduli e agli ecosistemi di test il tempo di adattarsi prima di passare più a fondo a 200G per corsia e 1.Architetture di classe 6T.

800G e 1.6T non dovrebbero essere trattati come una semplice coppia "migliore o peggiore".

Moduli ottici 800G vs 1.6T: contesto di implementazione

L'esistenza di 1000BASE può confondere la discussione. 1000BASE contiene il numero 1000, ma si riferisce a 1000Mb/s, o 1Gb/s, non 1000Gb/s.

Il materiale del progetto 10GBASE-T ospitato da IEEE descrive la migrazione delle velocità LAN da 100Mb/s verso 1000Mb/s, specificamente usando 1000BASE-T come esempio di 1000Mb/s. (Ieee802.org)

Ciò significa che 1000BASE appartiene all'era Gigabit Ethernet. Non è una prova che l'industria dei moduli ottici ad alta velocità dovrebbe avere una generazione mainstream 1000G.Un collegamento 1000BASE e un modulo ottico 800G sono separati da tre ordini di grandezza nel contesto di denominazione e da ipotesi di progettazione dello strato fisico molto diverse.

La stessa logica che spiega 800G e 1.6T spiega anche perché 3.2T è il passo concettuale successivo più naturale di 2000G o 2400G.

Se il numero di corsie rimane a otto e la tariffa per corsia raddoppia di nuovo:

8 × 400G = 3,2T

Questo non significa che 3.2T sia facile, significa che l'aritmetica segue la stessa architettura.

Quando il numero di corsie rimane lo stesso, la sfida si sposta sulle prestazioni di ciascuna corsia.ma ogni percorso elettrico e ottico deve trasportare significativamente più informazioniQuesto aumenta la pressione sul trasmettitore, ricevitore, clocking, equalizzazione, DSP, FEC, connettore, canale PCB e sistema termico.

Il quadro CEI-448G dell'OIF evidenzia perché le future corsie elettriche di classe 400G sono difficili: modulazione, FEC, integrità del segnale, latenza, potenza, interoperabilità,e la metodologia di misurazione tutti diventano parte del problema di ingegneria. (oiforum.com)

A velocità di corsia più elevate, l'etichetta del modulo è solo la parte visibile del problema.Routing dei PCB, progettazione della transizione del pacchetto, strategia di ritimer, equalizzazione e margine di prova diventano tutti più critici.

È per questo che i futuri sistemi di classe 3.2T non sono semplicemente 1.6T con un numero maggiore.gestione termica, e test di interoperabilità.

L'assenza di un modulo ottico 1000G mainstream è più facile da capire quando le etichette dei moduli ottici sono lette come risultati di architettura piuttosto che traguardi decimali.

Leggendo l'etichetta di un modulo ottico ad alta velocità, si devono porre tre domande:

1. Quante corsie elettriche o ottiche sono coinvolte?

2. Qual è il tasso di segnalazione per corsia?

3. Il risultato è in linea con un formato maturo, uno standard e un ecosistema di distribuzione?

Un'etichetta come 800G o 1.6T non è solo un numero di capacità. riflette lo stato della tecnologia SerDes, la progettazione del pacchetto, la prontezza dei componenti ottici e il supporto del sistema host.

Lista di controllo di ingegneria prima di pianificare collegamenti 800G, 1.6T o 3.2T

Un modulo ottico 1000G mainstream è assente perché non si allinea bene con il percorso di ingegneria utilizzato dalle moderne ottiche ad alta velocità.L'industria non sta evitando 1000G perché non può moltiplicarsi a 1000Si sta evitando perché 800G, 1.6T e 3.2T si adattano più pulitamente all'architettura dominante.

La logica di base e' semplice:

• La velocità dei dati del modulo ottico è calcolata in base al numero di corsie e alla velocità per corsia.

• Le architetture a otto corsie producono naturalmente 800G, 1.6T e 3.2T quando la velocità per corsia raddoppia.

• SerDes e l'evoluzione dell'interfaccia elettrica si muovono attraverso passi tecnologici difficili, non graduali incrementi decimali.

• I fattori di forma standardizzati, i limiti di potenza, l'integrità del segnale e la prontezza dell'ecosistema contano più di un numero rotondo.

Nella rete ottica ad alta velocità, la domanda pratica non è: perché non 1000G? La domanda migliore è: quale architettura di corsia e quale generazione di segnale possono essere standardizzate, prodotte, testate,raffreddatoIn questo senso, 800G e 1.6T non sono numeri strani, ma conseguenze ingegneristiche.

Non esiste un modulo ottico 1000G mainstream perché 1000G non si adatta perfettamente all'architettura di corsia dominante e alla roadmap di SerDes.Un progetto 1000G richiederebbe combinazioni imbarazzanti come 8 × 125G, 5 × 200G o 4 × 250G.

Sì, nel nome dei moduli ottici, 1.6T significa 1.6 terabit al secondo, che equivale a 1600 gigabit al secondo.

800G può essere raggiunto da diverse combinazioni di corsia, a seconda dell'architettura del modulo e dell'interfaccia host.mentre un progetto 1000G richiederebbe un minor numero naturale di corsie o velocità per corsia.

1000BASE si riferisce alla denominazione Gigabit Ethernet, dove 1000 significa 1000Mb / s, o 1Gb / s. Un ipotetico modulo ottico 1000G significherebbe 1000Gb / s, che è 1000 volte superiore a 1Gb / s.Appartengono a generazioni di networking molto diverse.

La scelta dipende dalla disponibilità del sistema e dalla domanda di larghezza di banda.6T è più rilevante per i sistemi ad alta densità che possono supportare corsie di classe 200G e nuovi ecosistemi di moduli.

La direzione logica successiva è la 3,2T, basata sullo stesso principio del raddoppio della corsia: 8 × 400G = 3,2T. Questa direzione dipende dai progressi nelle interfacce elettriche, integrità del segnale, componenti ottici, DSP,FEC, energia e progettazione termica.