מבחינה היסטורית, ממשקי Ethernet מהירים הונעו בתחילה על ידי דרישות הצפיפות והיעילות הספקטרלית של ספקי שירות. מודולים אופטיים מתחילים בגדול - בדרך כלל כרטיס אחד בכל פעם. במשך כמה דורות, כל מהירות מוזגה לאחת משתי חבילות: SFP ו-QSFP. וככל שהביקוש גדל באופן משמעותי, גם העלות וצריכת החשמל יורדות בהדרגה.
קצב הצמיחה של חמש שנים של 400GbE ללא כבל נחושת ו-AOC צפוי להיות גם מהיר פי 20 מזה של 100GbE (ראה איור למטה: השוואה בין חמש השנים הראשונות של 100GbE ו-400GbE). הזדמנות זו מניעה השקעות חסרות תקדים בתעשייה על ידי חברות מבוססות וסטארטאפים.
400GbEעל הנתיב המהיר
ל-10GbE לקח עשר שנים להתפתח מ-XENPAK ל-SFP+. ה-100GbE פרס את CFP, CPAK ו-CFP2, ולאחר מכן עבר ל-QSFP28 תוך 5 שנים. ה-100GbE סבל גם מהצעדים המוטעים של CFP4, אבל גם למד לקח מרכזי שחייבים לסנכרן את האופטיקה עם מטרות אחרות עבור פלטפורמות, רשתות ועסקים. אם לא, זה בזבוז זמן וכסף. הגודל של CFP4 אטרקטיבי, אבל הוא שובר תאימות לאחור ואינו עומד בכל שלושת היעדים.
השגת קיבולת גבוהה ועלות נמוכה עבור 400GbE היא קריטית עבור מפעילי רשתות, יצרניות שבבים, ספקים אופטיים, ספקי נתבים ומתגים, וחברים רבים אחרים באקוסיסטם האופטי. יש לציין שאחת הסיבות להפצה המוצלחת של ה-400GbE הייתה ההתכנסות של קצב ו-PMD בין חברי IEEE, OIF ופרוטוקול ריבוי מקורות (MSA). לרוע המזל, לתעשייה היו בתחילה שני דגמי אריזה ניתנים לחיבור, שהובילו לפיתוח מחדש וייצור. כפילות זו עשויה להפחית את יכולתו של השוק להרחיב פתרונות משותפים.
החסרונות של שני מצבי המעטפת של מקלטי המשדר
גורמי מפתח להשקה מוצלחת של ה-400GbE כוללים עלות, הגנה על השקעות ושרשרת אספקה. כאשר העלות היא קריטית, חשוב לא לבנות יתר על המידה פונקציונליות. תקן ה-100GbE המקורי התבסס על סיבים חד-מצביים 10 ק"מ. מאוחר יותר, התעשייה פיתחה מרחקים קצרים כדי לייעל את ההספק ולהפחית עלויות. ה-400GbE ייהנה ממגוון מהיר יותר של זמינות וגדלים קטנים יותר - מ-1 מטר עד 10 ק"מ ב-2019 ועד 100 ק"מ ב-2020.
מניע עלות נוסף הוא השגת יתרונות לגודל. למרבה הצער, קיומם של שני הפורמטים של קפסול מודול מונע מהשוק לנצל את מלוא היתרונות של עקביות. ייצור רזה הוא חיוני עבור יתרונות לגודל, שכן הביקוש מניע את התפוקה ובכך עלויות. לפיכך, קו ייצור משותף הוא המפתח, ומערכות אקולוגיות גדולות עם עשרות חברות ייהנו מהסטנדרטיזציה. המערכת האקולוגית כוללת מפתחי ציוד ייצור, ציוד בדיקה, כלי עיצוב תוכנה, מחברים וכלובים, פתרונות תרמיים, ציוד תאימות והסמכה. בהתחשב בציפיות המוקדמות והצמיחה המהירה של ה-400GbE, חשוב להגיע למשותף במהירות.
מדוע תאימות לאחור כה חשובה?
במהלך העשור האחרון, יחס העלות בין פלטפורמות מיינפריים להתקנים אופטיים עבר באופן משמעותי לכיוון מכשירים אופטיים, מגמה שרק תואץ עם הגעתו של ה-400GbE. תאימות בין הדורות עוזרת לקזז מגמה זו. עד סוף 2019, יותר מ-24 מיליון מודולי QSFP ייפרסו, בהשקעה של יותר מ-8 מיליארד דולר. גם עם הצגת ה- 400GbE, הביקוש ל- 100GbE QSFP ימשיך לגדול מאוד, הודות להופעתם של שרתי 100GbE ורוחב הפס המוגדל ברחבי הרשת עבור ארגונים וספקי שירותים.
לא מספיק להוסיף מכשירים חדשים ולרוץ מהר יותר באותה רשת; יש לשקול היבטים מרובים של תאימות לאחור, כולל שימוש חוזר במודולים קיימים וההשקעה המתמשכת ב-100GbE. לכן, ניתן ליישם רק יציאות חדשות שתומכות במודולים קיימים. שנית, יתרונות העלות, הכוח וטביעת הרגל של פריסת הנתבים והמתגים העדכניים ביותר קודמים לצורך בפונקציונליות של 400GbE. זה מאפשר למפעילים להתכונן לצמיחה עתידית ולהפיק תועלת מחומרה חדשה מבלי להשקיע מיד באופטיקה של 400GbE מהדור הראשון. לבסוף, יש צורך להגן על השקעות בנתבים ומתגים מותקנים התואמים לארכיטקטורת הקירור (לדוגמה, מלמעלה למטה, או מצד לצד). QSFP-DD פותר בעיה זו על ידי הפרדת מודולים ורדיאטורים, מה שמאפשר להתאים אישית את המערכת המארחת לפי הצורך.
במידת האפשר, על הדור החדש לנסות לשמור על תאימות לאחור. הרחבת התאימות של הדור השלישי או אפילו הרביעי היא תובענית מבחינה טכנית, אך גם בעלת ערך. ההחלטה לאזן בין הגנת ההשקעה לדרישות חדשות היא אף פעם לא פשוטה. העומד על הפרק בשנים 2017 ו-2018 הוא הצורך בהמרות טפסים מובלעים ב-400GbE, 800GbE ואף במהירויות גבוהות יותר. מקובל בדרך כלל שיש לבצע המרות טפסים מובלעים כאשר יש צורך בהחלט עקב בעיות טכניות או עלות. השגת הגנה על השקעות, צפיפות גבוהה ומגוון שלם של יכולות דורשת סיכון, אבל QSFP-DD יכול לטפל בכל זה, ולאפשר לענף להתקדם עם יתרונות לגודל.
אתגרים ופתרונות QSFP-DD
תאימות לאחור עם QSFP-DD דורשת התייחסות למגוון אתגרים, כולל גודל ופריסה של רכיבים, קירור מודול ומערכת ומחברים חשמליים התומכים בארבעה ושמונה ערוצים באמצעות 56G SerDes. גורמים אלה קשורים זה בזה ודורשים התחשבות ברכיבי מערכת אחרים, כגון ASIC בעל הספק גבוה. כמובן שקל יותר לפתור את האתגרים המכניים הללו עבור סוגים חדשים של מודולים ששוברים את התאימות לדורות קודמים.
אחד האתגרים הטכניים הברורים ביותר הוא קירור. ה-PMD הראשוני של 400GbE צפוי לדרוש 12W, בעוד שה-QSFP28 תומך רק בכ-4W, כך שניתן להבין מדוע יש כאלה שמתקשים לעשות את הקפיצה. הצלחת המטרה המקורית הניעה שאפתנות גדולה עוד יותר. המודול הקוהרנטי 400ZR/ZR+, המתוכנן לשנת 2020, עשוי לדרוש 20W. חדשנות מתמשכת, כולל מערכות ועיצוב כלוב, הראתה שזה אפשרי, וארגון התקנים יאשר בקרוב את אלהפתרונות עבור QSFP-DD. השלב האחרון בתמיכה ב-20W מושג על ידי הוספת רדיאטור לקדמת המודול. כפי שמוצג באיור למטה.
שיקול תרמי נוסף הוא שלא ניתן להתייחס למודולים אופטיים כמערכת סגורה; הם חייבים לפעול בעיצוב הכולל של נתב, מתג או שרת. בהשוואה ל-OSFP, תכונה חשובה של מודולי QSFP היא שטביעת הרגל הקטנה יותר שלהם מאפשרת כניסת אוויר גדולה יותר. גורם זה מיטיב עם שאר המערכת, כפי שניתן לראות בבירור בפלטפורמה המציעה את שתי האפשרויות.
ישנם תחומים רבים אחרים שבהם השגת הגנה על השקעות ב-QSFP-DD דורשת שיתוף פעולה רחב היקף בתעשייה. כל שלב במסע מ-40G ל-400G מייצג התקדמות טכנולוגית משמעותית, שרבים מהם נחשבו פעם בלתי אפשריים. בשלב זה, אנשים מתחילים להתמודד עם האתגרים הללו עבור מהירויות Ethernet עתידיות, ולכן עלינו להיות סקפטיים לגבי הטיעון הראשוני ש-QSFP החוזר על עצמו הגיע לגבול שלו.
ניהול שרשרת האספקה הפך לגורם מבדל מרכזי להצלחתם של ספקי חומרה ומפעילי רשתות. מכיוון שהפריסה של מרכזי נתונים בקנה מידה גדול כל כך גדולה, גיוון הספקים הוא קריטי, ואם שני דפוסי המעטפת המודולריים נמשכים, ייתכן שכל ספק יצטרך לפצל את ניהול שרשרת האספקה.
אפשרות השוק הטובה ביותר היא אספקה בתפזורת בעלות מקובלת. לאחר שתבנית הקיפסת המודול תשולב בהצלחה, השקת 400GbE תרוויח מהאופטימיזציה של כל התורמים ומתחרים מרובים בספק. איננו יכולים לחזור על הלקחים של CFP4 רק כדי לחתור להפחתת סיכון בלתי מוצדקת לטווח קצר.
סיכום
ההשקה של ה-400GbE מתחילה ב-2019 ותטפס במהירות. הוויכוח על צורת אריזת המודול האופטי הסתיים במידה רבה, והאם ספק המערכת בחר ב-QSFP-DD או בשניהם, הפוקוס עבר כעת למהירויות עתידיות. בטווח הארוך, ה-400GbE יבחר בעיקר ב-QSFP-DD. ככל שהתעשייה תמשיך לשלב את QSFP-DD, יצמחו יתרונות לגודל וה-400GbE יגיע למלוא הפוטנציאל שלו.
