Transceptores ópticos adequados para redes de fibra

 

Os data centers consomem largura de banda. Quero dizer que literalmente - observe o tráfego de rede de qualquer instalação por uma semana e você verá por que a ópticatransceptorestornou-se a solução padrão em vez do cobre. A conversão do sinal elétrico acontece dentro desses pequenos módulos, transformando bits em pulsos de luz que atravessam as fibras de vidro a velocidades que o cobre nunca poderia atingir.

A maioria das equipes de rede não gasta tempo suficiente pensando na seleção do comprimento de onda. Grande erro.

 

Multimodo ainda é mais barato (e isso importa)

 

 

O comprimento de onda de 850 nm funciona com fibra multimodo. Você vê isso em todos os lugares nos data centers porque o custo do transceptor permanece baixo e, para distâncias curtas entre racks, ele faz o trabalho perfeitamente. Um módulo 100G rodando 850 nm oferece cerca de 100 metros de alcance, às vezes um pouco mais dependendo da qualidade da fibra. Não é impressionante no papel, mas em um data center típico com layout de corredor quente/corredor frio, isso é suficiente.

A economia fica interessante quando você aumenta. A fibra-monomodo com comprimento de onda de 1310 nm chega a 40 quilômetros - com base nas especificações do fabricante em walsun.com e outros. Mas aqui está o que as folhas de dados não enfatizam: a perda de fibra em 850 nm é de cerca de 2,5 dB/km, enquanto 1310 nm perde apenas 0,4 dB/km de acordo com os padrões ITU-T (bjrofoc.com documenta isso). Então, sim, para redes de campus ou qualquer coisa que atravesse ruas, você precisa de modo-único. Não há como evitar isso.

 

Cisco e Finisar basicamente possuem este espaço agora

 

A concentração do mercado me surpreendeu quando vi os números. A Cisco Systems e a Finisar Corporation controlam mais de 20% das vendas globais de transceptores ópticos em 2023 -, de acordo com a pesquisa da gminsights.com. Vinte por cento não parece muito, até que você se lembre de como essa indústria costumava ser fragmentada. A aquisição da Acacia pela Cisco em 2021 proporcionou a eles uma tecnologia óptica coerente, o que explica seu impulso agressivo em módulos 400G ZR e 800G para aplicações-de longa distância.

A Broadcom também está fazendo previsões ousadas. Eles estão dizendo 800 gigabits por segundo até 2025, depois 1,6 terabits por segundo em 2026 (emergenresearch.com cobriu seus anúncios). Essas velocidades parecem ambiciosas. Veremos se o silício e a óptica podem realmente fornecer volume.

Derivados SFP onde quer que você olhe

Módulos plugáveis-de formato pequeno assumiram o controle porque você pode trocá-los-a quente sem desligar o equipamento. SFP, SFP+, QSFP... a nomenclatura ficou confusa, mas o conceito é simples. Coloque tantas interfaces ópticas quanto possível em uma placa de linha. O QSFP28 embala 100G em algo menor que o seu polegar.

QSFP-DD usa 8 pistas elétricas em vez de 4, o que dobra a densidade. Mesma área básica, taxa de transferência de 400G. A física torna isso complicado - manter a integridade do sinal nessas faixas em altas velocidades enquanto gerencia o calor em um pacote tão pequeno. Mas funciona.

O CFP2 ainda aparece em algumas implantações coerentes, elas são robustas em comparação com as variantes QSFP. Porém, quando você percorre 200G + ao longo de centenas de quilômetros, o espaço extra para melhores chips DSP e gerenciamento térmico compensa.

A IoT mudou a matemática

29,3 bilhões de conexões IoT em todo o mundo até 2023, de acordo com o rastreamento da Cisco (credenceresearch.com tem o detalhamento). Isso não é uma previsão, isso já aconteceu. Cada sensor inteligente, carro conectado, controlador industrial gera fluxos de dados que alimentam redes em algum lugar. O desenvolvimento da computação de ponta para lidar com tudo isso cria demanda por transceptores-econômicos de 25G e 100G porque você os está implantando aos milhares por site.

 

 

Os fornecedores tradicionais de equipamentos de telecomunicações continuaram tentando vender módulos caros,{0}}de nível de operadora, projetados para uma vida útil de 25{3}}anos. Os operadores de edge não se importam com isso – eles querem confiabilidade boa o suficiente a baixo custo. Prioridades diferentes.

 

O consumo de energia aumenta rapidamente

 

Módulos 400G QSFP-DD consomem de 12 a 14 watts cada. Não parece muito. Multiplique isso por 256 portas em um chassi e, de repente, você estará lidando com 3+ quilowatts apenas para a óptica, sem contar a energia do switch ASIC ou a sobrecarga de resfriamento. Os operadores de data centers monitoram obsessivamente o consumo de energia por rack porque a eletricidade custa dinheiro e o aquecimento exige uma infraestrutura de resfriamento cara.

As classificações de temperatura são mais importantes do que sugerem as folhas de especificações. Um módulo classificado como 0-70 graus funciona muito bem em salas de servidores climatizadas. Cole-o em um gabinete externo ou em um ambiente de chão de fábrica e observe-o falhar quando a temperatura ambiente aumentar. Existem transceptores com faixa de temperatura estendida, mas custam mais e os fornecedores nem sempre os armazenam.

 

Onde os padrões colidem

 

IEEE lida com especificações Ethernet. A OIF redige acordos de implementação. Vários MSAs definem fatores de forma. ITU-T publica recomendações para telecomunicações. Essas organizações nem sempre coordenam bem e às vezes as especificações se contradizem de maneira sutil.

Depurei problemas de interoperabilidade em que dois módulos "compatíveis-com os padrões" de fornecedores diferentes não se vinculavam corretamente. O problema remonta às margens de tempo - ambos os módulos operavam dentro das especificações, mas em extremos opostos da janela de tolerância. Você acaba precisando de matrizes de compatibilidade de fornecedores, mesmo que tudo esteja supostamente padronizado. Frustrante, mas essa é a realidade.

Hyperscalers viraram a indústria

 

 

Amazon, Google, Microsoft e Meta implantam transceptores em escalas que fazem as empresas de telecomunicações tradicionais parecerem pequenas. Construir centenas de data centers em todo o mundo significa diferentes abordagens de aquisição - relacionamentos diretos com fabricantes, especificações personalizadas, disposição para usar componentes que sejam bons o suficiente em vez de-projetados demais para máxima confiabilidade. Isso mudou drasticamente as prioridades de design dos fabricantes. O custo mais baixo por bit tornou-se mais importante do que os números do MTBF de 25 anos.

Você pode ver isso na rapidez com que os módulos 400G atingiram o volume de mercado em comparação com os saltos de velocidade anteriores. Os hiperscaladores precisavam deles, tinham escala de implantação para financiar o desenvolvimento e não estavam interessados ​​em esperar pelos ciclos tradicionais de aprovação das telecomunicações.

A óptica co{0}}embalada pode ser a próxima. Em vez de módulos conectáveis, você integraria componentes ópticos diretamente aos ASICs do switch, reduzindo as perdas no caminho elétrico. Mas você perde a capacidade-de hot swap, o que parece arriscado. A Intel está pressionando fortemente a fotônica de silício, e vários fabricantes chineses também. A promessa é menor consumo de energia e custo, colocando tudo em substratos de silício em vez de exóticos semicondutores III-V. Ainda estou esperando para ver se entrega em escala de produção.

O mercado de transceptores ópticos atingiu US$ 10 bilhões em 2023 globalmente e o crescimento não está desacelerando. Mais data centers, mais endpoints de IoT, clusters de treinamento de IA que precisam de largura de banda absurda... a demanda continua aumentando. Se realmente precisaremos de velocidades de 800G e 1.6T em breve ou se forem apenas fornecedores querendo vender equipamentos novos e caros, acho que descobriremos.