Los transceptores ópticos se adaptan a las redes de fibra

 

Los centros de datos consumen ancho de banda. Quiero decir que, literalmente, - observe el tráfico de red de cualquier instalación durante una semana y verá por qué la ópticatransceptoresse convirtió en la solución predeterminada en lugar del cobre. La conversión de la señal eléctrica ocurre dentro de estos pequeños módulos, convirtiendo bits en pulsos de luz que atraviesan fibras de vidrio a velocidades que el cobre nunca podría alcanzar.

La mayoría de los equipos de redes no dedican suficiente tiempo a pensar en la selección de longitudes de onda. Gran error.

 

El multimodo sigue siendo más barato (y eso importa)

 

 

La longitud de onda de 850 nm funciona con fibra multimodo. Se ve en todas partes en los centros de datos porque el costo del transceptor se mantiene bajo y para distancias cortas entre bastidores hace bien el trabajo. Un módulo de 100G que funciona a 850 nm le brinda aproximadamente 100 metros de alcance, a veces un poco más dependiendo de la calidad de la fibra. No es impresionante sobre el papel, pero en un centro de datos típico con un diseño de pasillo caliente/pasillo frío eso es suficiente.

La economía se vuelve interesante cuando se amplía. La fibra monomodo-a una longitud de onda de 1310 nm alcanza los 40 kilómetros - según las especificaciones del fabricante de walsun.com y otros. Pero esto es lo que las hojas de datos no enfatizan: la pérdida de fibra a 850 nm es de aproximadamente 2,5 dB/km, mientras que a 1310 nm solo pierde 0,4 dB/km según los estándares ITU-T (bjrofoc.com documenta esto). Entonces, sí, para las redes de campus o cualquier cosa que cruce calles, necesitas el modo único-. No hay forma de evitarlo.

 

Cisco y Finisar básicamente poseen este espacio ahora.

 

La concentración del mercado me sorprendió cuando vi los números. Cisco Systems y Finisar Corporation controlan más del 20 % de las ventas mundiales de transceptores ópticos hasta el 2023 -, según una investigación de gminsights.com. Veinte por ciento no parece enorme hasta que recuerdas lo fragmentada que solía estar esta industria. La adquisición de Acacia por parte de Cisco en 2021 les proporcionó tecnología óptica coherente, lo que explica su impulso agresivo hacia los módulos 400G ZR y 800G para aplicaciones de larga-distancia.

Broadcom también está haciendo predicciones audaces. Dicen que 800 gigabits por segundo para 2025, luego 1,6 terabits por segundo en 2026 (emergenresearch.com cubrió sus anuncios). Esas velocidades parecen ambiciosas. Veremos si el silicio y la óptica realmente pueden funcionar a gran volumen.

Derivados SFP dondequiera que mires

Los módulos conectables de factor de forma-pequeño se hicieron cargo porque puedes intercambiarlos-en caliente sin apagar el equipo. SFP, SFP+, QSFP... los nombres se han vuelto confusos pero el concepto es simple. Coloque tantas interfaces ópticas como sea posible en una tarjeta de línea. QSFP28 incluye 100G en algo más pequeño que su pulgar.

QSFP-DD utiliza 8 carriles eléctricos en lugar de 4, lo que duplica la densidad. Misma huella básica, rendimiento de 400G. La física hace que esto sea complicado - mantener la integridad de la señal en esos carriles a altas velocidades mientras se controla el calor en un paquete tan pequeño. Pero funciona.

CFP2 todavía aparece en algunas implementaciones coherentes, son gruesas en comparación con las variantes QSFP. Sin embargo, cuando recorre más de 200 G a lo largo de cientos de kilómetros, el espacio adicional para mejores chips DSP y gestión térmica vale la pena.

IoT cambió las matemáticas

29,3 mil millones de conexiones de IoT en todo el mundo para 2023 según el seguimiento de Cisco (credenceresearch.com tiene el desglose). Eso no es un pronóstico, eso ya pasó. Cada sensor inteligente, automóvil conectado o controlador industrial genera flujos de datos que se alimentan a redes en algún lugar. El desarrollo de la informática de punta para manejar todo esto crea una demanda de transceptores rentables-de 25 G y 100 G porque se están implementando miles de ellos por sitio.

 

 

Los proveedores de equipos de telecomunicaciones tradicionales seguían intentando vender módulos costosos de nivel de operador-diseñados para una vida útil de 25-años. A los operadores de borde no les importa eso: quieren una confiabilidad suficientemente buena a bajo costo. Diferentes prioridades.

 

El consumo de energía aumenta rápidamente

 

Los módulos 400G QSFP-DD consumen entre 12 y 14 vatios cada uno. No parece mucho. Multiplique eso por 256 puertos en un chasis y de repente tendrá que lidiar con 3+ kilovatios solo para la óptica, sin contar la potencia del ASIC del conmutador ni los gastos generales de refrigeración. Los operadores de centros de datos rastrean obsesivamente el consumo de energía por rack porque la electricidad cuesta dinero y el calor requiere una costosa infraestructura de enfriamiento.

Las clasificaciones de temperatura importan más de lo que sugieren las hojas de especificaciones. Un módulo con una clasificación de 0-70 grados funciona muy bien en salas de servidores con clima controlado. Colóquelo en un gabinete al aire libre o en el piso de una fábrica y observe cómo falla cuando la temperatura ambiente aumenta. Existen transceptores de rango de temperatura extendido, pero cuestan más y los proveedores no siempre los tienen en stock.

 

Donde los estándares chocan

 

IEEE maneja las especificaciones de Ethernet. La OIF redacta acuerdos de implementación. Varios MSA definen factores de forma. UIT-T publica recomendaciones para las telecomunicaciones. Estas organizaciones no siempre se coordinan bien y, a veces, las especificaciones se contradicen entre sí de manera sutil.

He depurado problemas de interoperabilidad en los que dos módulos "que cumplen con los estándares-de diferentes proveedores no se conectaban correctamente. El problema se remonta a los márgenes de tiempo - ambos módulos operaron dentro de las especificaciones pero en extremos opuestos de la ventana de tolerancia. Terminas necesitando matrices de compatibilidad de proveedores a pesar de que supuestamente todo está estandarizado. Frustrante pero esa es la realidad.

Los hiperescaladores revolucionaron la industria

 

 

Amazon, Google, Microsoft y Meta implementan transceptores a escalas que hacen que las empresas de telecomunicaciones tradicionales parezcan pequeñas. Construir cientos de centros de datos en todo el mundo implica diferentes enfoques de adquisición: - relaciones directas con los fabricantes, especificaciones personalizadas y voluntad de utilizar componentes que sean lo suficientemente buenos en lugar de-diseñados excesivamente para lograr la máxima confiabilidad. Esto cambió drásticamente las prioridades de diseño de los fabricantes. El menor costo por bit se volvió más importante que las cifras MTBF de 25 años.

Puede ver esto en la rapidez con la que los módulos 400G alcanzaron el volumen de mercado en comparación con saltos de velocidad anteriores. Los hiperescaladores los necesitaban, tenían la escala de implementación para financiar el desarrollo y no estaban interesados ​​en esperar los ciclos de aprobación de las telecomunicaciones tradicionales.

La óptica empaquetada co-podría ser la siguiente. En lugar de módulos enchufables, se integrarían componentes ópticos directamente con los ASIC de conmutación, lo que reduciría las pérdidas en la ruta eléctrica. Pero se pierde la capacidad-de intercambio en caliente, lo que parece arriesgado. Intel está impulsando con fuerza la fotónica de silicio, al igual que varios fabricantes chinos. La promesa es reducir la energía y los costos al colocar todo sobre sustratos de silicio en lugar de semiconductores exóticos de III-V. Todavía estoy esperando para ver si se entrega a escala de producción.

El mercado de transceptores ópticos alcanzó los 10.000 millones de dólares en 2023 a nivel mundial y el crecimiento no se está desacelerando. Más centros de datos, más puntos finales de IoT, grupos de entrenamiento de IA que necesitan un ancho de banda increíble... la demanda sigue aumentando. Si realmente necesitamos velocidades de 800G y 1.6T pronto o si solo los proveedores quieren vender equipos nuevos y costosos, supongo que lo descubriremos.