Mae cyflymder rhwydwaith transceiver yn delio â gofynion cynyddol

 

 

Mae cyflymder rhwydwaith transceiver yn mynd i'r afael â gofynion cynyddol trwy esblygiad parhaus o 100G i 800G a thu hwnt, wedi'i yrru gan dechnegau modiwleiddio uwch fel PAM4, integreiddio ffotoneg silicon, ac arloesiadau ffactor ffurf. Cyrhaeddodd y farchnad transceiver optegol $13.6 biliwn yn 2024 ac mae'n rhagweld $25 biliwn erbyn 2029 wrth i ganolfannau data, llwythi gwaith AI, a rhwydweithiau 5G wthio gofynion lled band yn uwch.

 

 

Mae'r Argyfwng Lled Band Gyrru Esblygiad Transceiver

 

Roedd lled band rhyngrwyd byd-eang yn fwy na 6.4 petabits yr eiliad yn 2024, sy'n cynrychioli cynnydd triphlyg ers 2020. Mae'r ffrwydrad hwn yn deillio o dri grym cydgyfeiriol: hyfforddiant model AI sy'n gofyn am GPU enfawr-i-gyfathrebiadau GPU, ffrydio fideo yn cyfrif am dros 80% o draffig defnyddwyr, a rhwydweithiau 5G yn cwmpasu un rhan o'r {20}5fed o boblogaeth y byd.

Ni all ceblau copr traddodiadol gynnal y cyflymderau hyn y tu hwnt i 3 metr ar gyfraddau 400G. Mae canolfannau data bellach yn wynebu dewis amlwg: mudo i drosglwyddyddion optegol neu dderbyn tagfeydd perfformiad difrifol. Nid yw'r shifft yn ddewisol bellach-ei oroesiad.

Yr hyn sy'n gwneud hyn yn arbennig o heriol yw natur esbonyddol twf galw. Mae llwythi gwaith AI yn dyblu bob 3-4 mis yn ôl astudiaethau NVIDIA, gan greu targed symudol ar gyfer seilwaith rhwydwaith. Mae canolfan ddata a adeiladwyd ar gyfer gofynion heddiw yn dod yn annigonol o fewn un chwarter cyllidol, gan wneud uwchraddio cyflymder rhwydwaith transceiver yn anghenraid gweithredol parhaus.

 

Dilyniant Cyflymder: O Gigabit i Terabit

 

Mae'r ysgol gyflymder traws-dderbynnydd yn dangos sifftiau cenhedlaeth gwahanol, pob un wedi'i ysgogi gan ddatblygiadau technolegol penodol yn hytrach na gwelliannau cynyddrannol.

Y Sefydliad 100G (2018-2023)

Sefydlodd trosglwyddyddion 100G QSFP28 y llinell sylfaen ar gyfer canolfannau data modern. Gan ddefnyddio pedair sianel 25Gbps, cyflawnodd y modiwlau hyn effeithlonrwydd pŵer derbyniol o tua 3.5W fesul trosglwyddydd. Cludodd y farchnad 8.2 miliwn o unedau 100G ar gyfer canolfannau data yn 2023 yn unig.

Fodd bynnag, datgelodd 100G ei gyfyngiadau yn gyflym. Roedd angen i weithredwyr Hyperscale fel Google ac Amazon{2}}i gysylltiadau dail a oedd yn fwy na 100G i atal tagfeydd traffig dwyrain{-gorllewin. Daeth y dagfa i'r amlwg yn ystod rhediadau hyfforddi dysgu peiriannau lle'r oedd clystyrau GPU yn cyfnewid terabytes o ddata graddiant.

Cyflymiad 400G (2020-2025)

Cyflymodd y defnydd o 400G yn ddramatig pan ddisodlodd modiwleiddio PAM4 signalau NRZ. Mae PAM4 yn amgodio dau did y symbol yn lle un, gan ddyblu cyfraddau data i bob pwrpas heb ddyblu gofynion lled band. Gwnaeth yr arloesedd sengl hwn drosglwyddyddion 400G QSFP-DD yn hyfyw yn economaidd.

Mae modiwlau 400G cyfredol yn gweithredu ar 50Gbps y lôn ar draws wyth lôn, gan ddefnyddio tua 12W o bŵer. Trosglwyddodd prif ddarparwyr cwmwl eu switshis rac uchaf i ryngwynebau 400G gan ddechrau yn 2023, gyda sectorau menter a thelathrebu yn dilyn 18 mis yn ddiweddarach.

Symudodd yr economeg yn ffafriol pan ostyngodd prisiau trosglwyddydd 400G o dan $500 yr uned ddiwedd 2024. Ar y trothwy hwnnw, daeth y gost fesul gigabit yn gystadleuol gyda defnyddio cysylltiadau 100G lluosog, cyflymu cromliniau mabwysiadu a sefydlu meincnodau newydd ar gyfer galluoedd cyflymder rhwydwaith traws-dderbynnydd.

Y ffin 800G (2024-2027)

Aeth trosglwyddyddion 800G i mewn i gynhyrchu yn gynnar yn 2024, gan dargedu rhwydweithio clwstwr AI yn bennaf. Mae system NVIDIA DGX H100 yn cludo pedwar porthladd 400G, sy'n gofyn am gysylltedd asgwrn cefn 800G i ddileu gordanysgrifio. Adroddodd Google ei fod wedi anfon dros 5 miliwn o fodiwlau 800G DR8 yn ystod 2024.

Mae'r modiwlau hyn yn trosoledd technoleg SerDes 100Gbps ynghyd ag wyth lôn, gan gynhyrchu lled band cyfanredol 800G. Mae mabwysiadwyr cynnar yn adrodd am ddefnydd pŵer tua 20W fesul trosglwyddydd, sy'n golygu bod angen gwell seilwaith oeri mewn ffurfweddiadau rac trwchus.

Bydd y farchnad 800G yn tyfu 60% yn 2025 yn ôl rhagolygon LightCounting. Fodd bynnag, mae cyfyngiadau cyflenwad yn parhau i fod yn ddifrifol-roedd cwsmeriaid a oedd yn archebu trosglwyddyddion 800G yn Q4 2024 yn wynebu oedi wrth ddosbarthu yn ymestyn i 2025.

Y Tu Hwnt i 800G: Y 1.6T Horizon

Aeth trosglwyddyddion Prototeip 1.6T i mewn i dreialon maes ar ddiwedd 2024, gan dargedu rhyddhau masnachol ar ddiwedd 2025. Bydd y modiwlau hyn yn gofyn am dechnoleg SerDes 200Gbps a phroseswyr ASIC 102.4 Tbps-cydrannau sy'n dal i gael eu cynhyrchu'n gyfyngedig.

Mae'r naid i 1.6T yn cynrychioli mwy na chynnydd cyflymder. Mae technoleg opteg wedi'i becynnu ar y cyd (CPO) yn integreiddio cydrannau optegol yn uniongyrchol i switsh ASICs, gan ddileu colledion trosi trydanol i {4} a lleihau hwyrni i lefelau is--microsecond.

 

Arloesi Technegol yn Galluogi Cynnydd Cyflymder

 

Nid yw gwelliannau cyflymder yn deillio o feddwl dymunol. Gwnaeth tri datblygiad technolegol penodol y dilyniant 100G-i-800G yn bosibl o fewn saith mlynedd, gan drawsnewid galluoedd cyflymder rhwydwaith traws-dderbynnydd yn sylfaenol.

Modiwleiddio PAM4: Dyblu Heb Ailadeiladu

Newidiodd lefel 4 Modyliad Osgled Pulse (PAM4) y gêm trwy amgodio didau lluosog fesul symbol. Yn lle signalau deuaidd NRZ traddodiadol (0 neu 1), mae PAM4 yn defnyddio pedair lefel osgled (-3, -1, +1, +3), gan drosglwyddo dau did ar yr un pryd.

Cyrhaeddodd yr arloesedd hwn gyda chyfaddawdau. Mae signalau PAM4 yn dangos sensitifrwydd uwch i sŵn oherwydd bod y gwahaniaeth foltedd rhwng lefelau yn gostwng. Digolledodd peirianwyr gydag algorithmau Cywiro Gwall Ymlaen (FEC) sy'n canfod a chywiro gwallau trosglwyddo, gan ychwanegu tua 7% uwchben i'r llif data.

Ar gyfer modiwlau 400G a 800G, daeth PAM4 yn orfodol yn hytrach nag yn ddewisol. Hebddo, byddai cyflawni’r cyflymderau hynny yn gofyn am dechnoleg 100Gbps hynod ddrud fesul-lôn ar draws 16 lôn yn lle 8.

Ffotoneg Silicon: Crebachu ac Integreiddio

Mae ffotoneg silicon yn cynrychioli goresgyniad y diwydiant lled-ddargludyddion o rwydweithio optegol. Trwy ffugio laserau, modulators, a ffotosynwyryddion ar wafferi silicon safonol, cyflawnodd gweithgynhyrchwyr ostyngiadau cost dramatig a miniatureiddio maint.

Roedd angen cydrannau arwahanol ar draws-dderbynyddion optegol traddodiadol-sglodion laser ar wahân, cydosodiadau modulator, ac araeau canfod. Mae ffotoneg silicon yn integreiddio'r rhain i sglodion sengl sy'n mesur ychydig filimetrau sgwâr. Mae cynhyrchu yn symud o gyfleusterau optegol arbenigol i fabs lled-ddargludyddion safonol, gan drosoli degawdau o optimeiddio prosesau.

Mae'r goblygiadau cost yn sylweddol. Mae dadansoddwyr yn amcangyfrif bod integreiddio ffotonig silicon yn lleihau costau gweithgynhyrchu transceiver 40-50% o'i gymharu â chydosod cydrannau arwahanol. Roedd hyn yn galluogi modiwlau 400G i gyrraedd cydraddoldeb pris gyda modiwlau 100G cynharach wedi'u haddasu ar gyfer chwyddiant.

Mae buddion perfformiad yn ymestyn y tu hwnt i economeg. Mae ffotoneg integredig yn lleihau hyd llwybr signal o gentimetrau i ficromedrau, gan dorri cuddni a gwella cywirdeb y signal. Mae gwasgariad gwres yn gwella oherwydd bod rheolaeth thermol yn targedu ardal grynodedig yn hytrach na chydrannau gwasgaredig.

Esblygiad Ffactor Ffurf: Pacio Mwy yn Llai

Cyfyngiadau ffisegol sy'n gyrru arloesedd ffactor ffurf. Mae switshis rhwydwaith yn cynnig dimensiynau faceplate sefydlog, sy'n gofyn am ddwysedd porthladd uwch heb ehangu maint siasi.

Mae'r dilyniant yn dangos patrymau clir: triniodd SFP 1-10G, cyrhaeddodd SFP+ 10G, cyflawnodd QSFP 40G trwy ddefnyddio pedair lôn, a darodd QSFP28 100G gyda lonydd 25Gbps. Roedd pob cenhedlaeth yn cynnal cydnawsedd mecanyddol tuag yn ôl wrth gyflawni gwelliannau perfformiad cam-swyddogaeth.

Torrodd QSFP-DD (Dwysedd Dwbl) y mowld hwnnw ychydig, gan ychwanegu wyth lôn yn lle pedair tra'n cadw dimensiynau allanol tebyg. Galluogodd hyn y naid 400G heb ailgynllunio pensaernïaeth switsh yn llwyr. Daeth OSFP i'r amlwg fel dewis arall gyda pherfformiad thermol uwch ar gyfer cymwysiadau 800G, er ar gost cydnawsedd tuag yn ôl.

Mae opteg wedi'i phecynnu ar y cyd yn cynrychioli diweddbwynt rhesymegol miniatureiddio. Yn hytrach na modiwlau y gellir eu plygio, mae CPO yn ymgorffori cydrannau optegol yn uniongyrchol ar switsh silicon. Mae hyn yn dileu'r rhyngwyneb SerDes yn gyfan gwbl, gan leihau'r defnydd o bŵer gan amcangyfrif o 30% a hwyrni gan gannoedd o nanoseconds.

 

Rhaglen{0}}Gofynion Cyflymder Penodol

 

Nid oes angen y cyflymderau trawsdderbynnydd blaengar ar bob rhwydwaith. Mae paru cyflymder rhwydwaith traws-dderbynnydd â rhaglen yn atal dros-ddarparu gwastraff a than-ddarparu tagfeydd.

Pensaernïaeth y Ganolfan Ddata

Mae canolfannau data modern yn gweithredu topolegau meingefn{0}}a-dail lle mae switshis dail yn cysylltu â gweinyddwyr a switshis meingefn yn cydgysylltu dail. Mae'r haen meingefn fel arfer yn rhedeg un neu ddwy genhedlaeth yn gyflymach na chysylltiadau dail i'r gweinydd.

Ar gyfer clystyrau hyfforddi AI, mae switshis asgwrn cefn yn defnyddio porthladdoedd 800G yn gynyddol tra bod switshis dail yn defnyddio 400G. Mae'r gymhareb 2:1 hon yn atal gordanysgrifio yn ystod gweithrediadau cyfathrebu cyfunol lle mae pob GPU yn cyfnewid graddiannau ar yr un pryd. Adroddodd Facebook leihau amser hyfforddi 23% ar ôl uwchraddio rhyng-gysylltiadau asgwrn cefn o 400G i 800G.

Mae llwythi gwaith menter traddodiadol yn dangos patrymau gwahanol. Anaml y mae gweinyddwyr gwe, cronfeydd data a systemau storio yn cynnal defnydd 100G, sy'n golygu bod 25G neu 40G yn ddigon ar gyfer dolenni deilen i weinyddion. Mae'r asgwrn cefn yn dal i fod angen 400G ar gyfer traffig cyfanredol, ond nid 800G.

Fronthaul 5G ac Backhaul

Mae pensaernïaeth rhwydwaith 5G yn rhannu swyddogaethau radio rhwng pennau radio o bell a phrosesu band sylfaen canolog. Mae hyn yn creu cysylltiadau blaen sy'n gofyn am amseriad manwl gywir a hwyrni isel ond lled band cymedrol-yn nodweddiadol 25G SFP28 gyda thonfeddi CWDM.

Mae Backhaul yn agregu traffig o safleoedd celloedd lluosog tuag at y rhwydwaith craidd. Mae'r cysylltiadau hyn yn galw am 100G neu 400G yn dibynnu ar ddwysedd celloedd a llwythi tanysgrifiwr. Mae angen cylchoedd ffibr 400G ar ardaloedd trefol sydd â channoedd o gelloedd bach 5G, tra bod gosodiadau gwledig yn ddigon gyda 100G neu hyd yn oed 10G.

Mae'r her yn ymwneud â graddfeydd amgylcheddol yn hytrach na chyflymder amrwd. Mae llawer o drosglwyddyddion blaen yn gweithredu yn yr awyr agored mewn cypyrddau wedi'u selio, sy'n gofyn am ystodau tymheredd diwydiannol (-40 gradd i +85 gradd) sy'n costio 2-3x yn fwy na modiwlau canolfan ddata safonol sydd â sgôr o 0 gradd i +70 gradd.

Cloud Interconnect a Rhwydweithiau Metro

Mae cysylltiadau rhwng{0}}data-canolfannau yn blaenoriaethu pellter dros ddwysedd. Mae modiwlau cydlynol 400G ZR/ZR+ yn trosglwyddo hyd at 80-120km dros ffibr un modd heb ei adfywio, gan ddefnyddio fformatau modiwleiddio uwch fel 16QAM i wneud y mwyaf o effeithlonrwydd sbectrol.

Mae'r modiwlau hyn yn costio llawer mwy-$3,000-$5,000 yn erbyn $500 ar gyfer modiwlau cyrhaeddiad byr cyfatebol. Mae'r premiwm yn prynu sglodion Prosesu Signal Digidol (DSP) sy'n gwneud iawn am wasgariad cromatig, gwasgariad modd polareiddio, ac aflinoleddau optegol yn cronni dros bellter.

Mae darparwyr cwmwl yn defnyddio IP yn gynyddol dros bensaernïaeth DWDM sy'n dileu haenau trawsatebwr traddodiadol. Mae trosglwyddydd ZR 400G yn plygio'n uniongyrchol i borthladd llwybrydd, gyda lluosogwyr DWDM goddefol yn cyfuno 96 tonfedd i barau ffibr sengl. Mae hyn yn symleiddio dyluniad rhwydwaith tra'n lleihau hwyrni a defnydd pŵer.

 

 

Heriau Defnyddio'r Byd{0}Go iawn

 

Mae galluoedd traws-dderbynnydd damcaniaethol yn ymwahanu oddi wrth ddefnyddiau ymarferol oherwydd materion cydnawsedd, cyfyngiadau seilwaith, a chymhlethdod gweithredol.

Methiannau Negodi Cyflymder

Mae protocolau negodi ceir yn gweithio'n ddibynadwy rhwng cenedlaethau'r un trosglwyddydd ond yn methu'n rhyfeddol o aml gydag offer cymysg. Mae trosglwyddydd 10G SFP + fel arfer yn cysylltu â phorthladd 25G SFP28 trwy ddisgyn yn ôl i 10G, ond mae rhai cyfuniadau yn arwain at ddim sefydliad cyswllt.

Mae'r mater sylfaenol yn ymwneud â chamgymhariadau rhyngwyneb SerDes. Mae trosglwyddyddion copr RJ45 yn wynebu problemau penodol oherwydd eu bod yn pontio rhwng cyflymder SerDes optegol (1G neu 10G sefydlog) a chyflymder PHY copr (newidyn 10M/100M/1G/2.5G/5G/10G). Pan fydd clustogfeydd trosi cyfradd yn gorlifo yn ystod byrstiadau traffig, mae trwybwn yn cwympo i 150Mbps er gwaethaf cysylltiadau ffisegol gigabit.

Mae peirianwyr rhwydwaith yn lliniaru hyn trwy gyfluniad cyflymder penodol yn hytrach na-trafodaeth awtomatig. Mae gosod y ddau ben â llaw i gyflymder penodol yn dileu amwysedd ond mae angen dogfennaeth gywir ac yn cynyddu amser darparu.

Pŵer Optegol Camgymhariadau Cyllideb

Rhaid i'r math o ffibr a thonfedd y transceiver alinio'n union. Mae ffibr modd sengl yn gofyn am drosglwyddyddion modd sengl (tonfeddi 1310nm neu 1550nm fel arfer), tra bod angen traws-dderbynyddion amlfodd (850nm neu 1300nm) ar ffibr amlfodd. Mae cymysgu'r rhain yn cynhyrchu methiannau cyswllt uniongyrchol.

Mae materion mwy cynnil yn codi o ddiffyg cyfatebiaeth pellter. Mae trosglwyddydd LR 10km yn lansio tua 0dBm o bŵer optegol, wedi'i gynllunio ar gyfer rhediadau ffibr 10km gyda chyllideb colled o 5-7dB. Mae cysylltu hwn â chebl clwt 100m yn creu dirlawnder derbynnydd - mae gormod o bŵer optegol yn niweidio neu'n dadsensiteiddio ffotosynwyryddion.

Mae'r broblem wrthdro yn effeithio-trosglwyddyddion cyrhaeddiad byr ar rediadau hir. Mae transceiver SR 850nm yn pennu uchafswm o 100m ar ffibr amlfodd OM4. Mae ceisio cysylltiadau 300m yn arwain at wallau ysbeidiol neu ddim cyswllt oherwydd bod pŵer optegol a dderbynnir yn disgyn o dan y trothwy sensitifrwydd o -14dBm.

Rheolaeth Thermol

Mae trosglwyddyddion cyflymder uchel yn cynhyrchu gwres sylweddol mewn mannau cyfyng. Mae switsh porthladd 48- gyda modiwlau 800G yn gwasgaru bron i 1kW yn unig o'r opteg sy'n cyfateb i redeg sychwr gwallt yn barhaus y tu mewn i'r siasi.

Mae oeri annigonol yn diraddio pŵer allbwn laser, yn cynyddu cyfraddau gwallau didau, ac yn byrhau oes y trawsgludwr. Mae cynhyrchwyr yn pennu tymheredd cas uchaf (fel arfer 70 gradd ), ond mae cyflawni hyn yn gofyn am ddyluniad llif aer priodol gyda ffurfweddau eiliau poeth/oer a digon o wyntyll siasi.

Mae trosglwyddyddion QSFP{0}DD ac OSFP yn cynnwys synwyryddion Monitro Optegol Digidol (DOM) sy'n adrodd-tymheredd amser real, pŵer optegol, a foltedd. Mae systemau rheoli rhwydwaith yn monitro'r paramedrau hyn ac yn cynhyrchu rhybuddion pan fydd gwerthoedd yn nesáu at drothwyon. Mae gweithredwyr clyfar yn cydberthyn pigau tymheredd â diraddio system oeri cyn i fethiannau ddigwydd.

 

Deinameg y Farchnad ac Ystyriaethau Cost

 

Economeg yn y pen draw sy'n rheoli cyfraddau mabwysiadu trosglwyddyddion. Rhaid i'r pris fesul gigabit gyfiawnhau buddsoddiad mewn seilwaith o'i gymharu ag atebion amgen.

Y Gromlin Brisio

Gwerthwyd trosglwyddyddion 100G QSFP28 am $800-$1,200 adeg ei lansio yn 2016. Erbyn 2024, mae manylebau unfath yn costio $200-$350 yn dibynnu ar gyfaint a gwerthwr. Mae'r gostyngiad hwn o 70% mewn prisiau dros wyth mlynedd yn adlewyrchu tueddiadau'r diwydiant lled-ddargludyddion - mae rhediadau cynhyrchu cychwynnol yn cario costau adfer Ymchwil a Datblygu, yna effeithiau graddfa a phrisiau gyrru cystadleuaeth i lawr.

Roedd modiwlau 400G yn dilyn llwybrau tebyg. Roedd prisiau cynnar 2020 yn fwy na $3,000 y trosglwyddydd. Mae prisiau stryd presennol yn hofran tua $500-$700 ar gyfer ffactorau ffurf QSFP-DD, gan wneud y gost fesul gigabit yn gystadleuol gyda dewisiadau amgen 100G pan ddaw ffactorau dwysedd porthladd i mewn.

Mae trosglwyddyddion 800G yn dal i hawlio prisiau $2,500-$4,000 yn Q4 2024 oherwydd cyfaint cynhyrchu cyfyngedig. Mae rhagolygon yn awgrymu y bydd y rhain yn gostwng i $1,200-$1,500 erbyn diwedd 2026 wrth i raddfeydd gweithgynhyrchu a chyflenwyr ail ffynhonnell ddod i mewn i'r farchnad.

Trydydd{0}}Parti yn erbyn Trosglwyddyddion OEM

Mae gweithgynhyrchwyr offer rhwydwaith yn gweithredu clo gwerthwr-i mewn trwy godio EEPROM sy'n gwrthod-trosglwyddyddion heb eu cymeradwyo. Mae Cisco, Arista, Juniper, a HPE i gyd yn defnyddio'r arfer hwn i raddau amrywiol, er bod profion cyfreithiol a chydnawsedd yn bodoli ar gyfer dewisiadau eraill trydydd parti.

Mae {0}trosglwyddyddion trydydd parti fel arfer yn costio 40-60% yn llai na'r hyn sy'n cyfateb i OEM gyda manylebau technegol union yr un fath. Mae Cisco 400G QSFP-DD yn rhestru $3,500 tra bod modiwl trydydd parti cydnaws yn costio $1,400. Ar gyfer defnydd mawr o gannoedd neu filoedd o drosglwyddyddion, mae hyn yn cynrychioli miliynau o arbedion posibl.

Mae'r cyfaddawd yn cynnwys goblygiadau cymorth. Mae gwerthwyr OEM yn gwagio gwarantau neu'n gwrthod tocynnau cymorth sy'n cynnwys opteg trydydd parti, hyd yn oed pan fo problemau'n amlwg yn tarddu o rywle arall. Mae sefydliadau gwrth-risg yn glynu at drosglwyddyddion OEM er gwaethaf prisio premiwm, tra bod gweithredwyr ymwybodol cost yn defnyddio modiwlau trydydd parti ar ôl profion rhyngweithredu trwyadl.

Cyfanswm Cost Perchnogaeth

Mae pris prynu yn cynrychioli un elfen yn unig o transceiver TCO. Mae defnydd pŵer, seilwaith oeri, a chymhlethdod gweithredol yn cyfrannu'n sylweddol.

Mae trosglwyddydd 800G sy'n defnyddio 20W dros gyfnod o bum{2}mlynedd yn tynnu 876 kWh o drydan. Ar $0.10/kWh costau pŵer canolfan ddata, mae hynny'n $88 mewn pŵer ynghyd ag amcangyfrif o $176 ar gyfer oeri (cymhareb pŵer 2:1 i-oeri). Felly mae trosglwyddydd $2,500 yn mynd i gyfanswm cost o $2,764 dros bum mlynedd.

Mewn cymhariaeth, mae defnyddio dau drosglwyddydd 400G ar 12W yr un yn costio dau borthladd ond dim ond $168 mewn pŵer/oeri cyfun. Mae'r calcwlws yn dibynnu a yw dwysedd porthladd neu effeithlonrwydd pŵer yn cyfyngu ar y dyluniad. Mae clystyrau AI yn blaenoriaethu dwysedd porthladd oherwydd bod gweinyddwyr GPU yn mynnu'r lled band dwyraniadol mwyaf, gan ffafrio 800G er gwaethaf cosbau pŵer.

 

Trywydd y Dyfodol a Thechnolegau Newydd

 

Mae esblygiad transceiver yn parhau i gyflymu wrth i'r cymhwysiad ofyn am ragori ar alluoedd cyfredol. Mae tair technoleg yn addo-gwelliannau swyddogaeth fesul cam y tu hwnt i gynyddu cyflymder rhwydwaith traws-dderbynnydd cynyddrannol.

Co-Packaged Optics

Mae CPO yn dileu'r trosglwyddydd plygadwy yn gyfan gwbl trwy integreiddio sglodion ffotonig yn uniongyrchol i ASICs switsh. Mae'r dull cyd-becynnu hwn yn torri llwybrau signal o gentimetrau i ficrometrau, gan leihau hwyrni o 200-300 nanoseconds a defnydd pŵer 30%.

Mae'r dechnoleg yn wynebu heriau gweithgynhyrchu. Mae cysylltu ffibrau optegol â sglodion silicon ag is-fanylrwydd micron yn gofyn am offer alinio gweithredol ac amgylcheddau ystafell lân. Mae'r cynulliad presennol yn cymryd 15-30 munud fesul modiwl o'i gymharu â 2-3 munud ar gyfer trosglwyddyddion y gellir eu plygio, gan greu rhwystrau cost a thrwybwn.

Mae rhagolygon diwydiant yn rhagweld y bydd mabwysiadu GPG yn tyfu 10x erbyn 2030, wedi'i ysgogi gan ofynion llwyth gwaith AI lle mae pob nano eiliad o hwyrni yn effeithio ar amser cwblhau swyddi hyfforddi. Dangosodd Meta a Microsoft switshis CPO prototeip yn 2024, gan ddangos ymrwymiad hyperscaler mawr.

Opteg Plygadwy Llinol

Mae LPO yn cynrychioli tir canol rhwng modiwlau traddodiadol a GPG. Trwy ddileu sglodion DSP a chylchedau ail-amseru, mae modiwlau LPO yn lleihau pŵer 40% ac yn costio 30% o'i gymharu â thrawsgludwyr wedi'u hailamseru. Mae'r cyfaddawd yn golygu cyrhaeddiad byrrach-fel arfer uchafswm o 2km yn erbyn 10km ar gyfer dewisiadau amgen â chyfarpar DSP-.

Ar gyfer rhaglenni canolfan ddata lle mae 90% o gysylltiadau yn rhychwantu llai na 500m, mae LPO yn darparu perfformiad pris gorau posibl. Mae'r dechnoleg yn gweithio'n arbennig o dda ar gyflymder 800G lle mae defnydd pŵer DSP yn dod yn afresymol, gan alluogi ffurfweddiadau switsh dwysach heb fynd y tu hwnt i gyllidebau pŵer.

Technoleg Pluggable Cydlynol

Mae trawsyrru optegol cydlynol-a ddefnyddiwyd ers tro mewn rhwydweithiau telathrebu- bellach yn ymddangos mewn modiwlau plygadwy . 400Mae trosglwyddyddion G ZR/ZR+ yn defnyddio fformatau modiwleiddio uwch (QPSK, 16QAM) a DSP soffistigedig i gyflawni trosglwyddiad 80-120km dros ffibr un modd.

Mae'r datblygiad arloesol yn galluogi symleiddio'r rhwydwaith metro. Roedd pensaernïaeth draddodiadol yn gofyn am drawsatebyddion arwahanol yn trosi signalau cleient i donfeddi DWDM. Mae pluggables cydlynol yn dileu'r haen hon, gan ganiatáu i lwybryddion a switshis gysylltu'n uniongyrchol ar draws pellteroedd metro. Mae hyn yn arbed gofod rac, pŵer, a chymhlethdod gweithredol tra'n gwella hwyrni trwy dynnu dwy hopys trosi.

Cyrhaeddodd modiwlau cydlynol 400G ZR brisiau $3,000-$5,000 yn 2024, gan eu gwneud yn ddichonadwy ar gyfer lleoliadau menter a darparwyr cwmwl. Bydd y dechnoleg yn ymestyn i gyflymder 800G ac o bosibl 1.6T, er bod terfynau gwasgariad pŵer yn parhau i fod yn heriol ar gyflymder uwch.

 

Cwestiynau Cyffredin

 

Faint yn gyflymach yw trosglwyddyddion 800G o gymharu â 100G?

Mae trosglwyddyddion 800G yn darparu 8x y mewnbwn o fodiwlau 100G, gan drosglwyddo 800 biliwn o ddarnau yr eiliad yn erbyn 100 biliwn. Yn ymarferol, mae dolen 800G yn trosglwyddo ffeil 100GB mewn un eiliad, tra bod angen wyth eiliad ar ddolen 100G. Daw’r cynnydd mewn cyflymder o gyfuno technoleg 100Gbps fesul-lôn ar draws wyth lôn yn lle pedair lôn 25Gbps mewn modiwlau 100G.

A allaf ddefnyddio trosglwyddyddion 400G mewn porthladdoedd 100G?

Yn gyffredinol na. Er y gall trosglwyddyddion SFP weithio mewn slotiau SFP+ yn aml oherwydd cydnawsedd yn ôl, mae modiwlau QSFP-DD (400G) yn gorfforol gydnaws â slotiau QSFP28 (100G) ond ni fyddant yn sefydlu cysylltiadau oherwydd nad oes gan y switsh ryngwynebau SerDes cyflymder uchel angenrheidiol. Mae angen wyth lôn 50Gbps ar y transceiver tra bod y switsh yn darparu pedair lôn 25Gbps. Mae ceisio'r cysylltiad hwn yn arwain at wallau "transceiver not supported".

Pam mae cymwysiadau AI yn gofyn am gyflymder trawsgludwr mor uchel?

Mae hyfforddiant model AI yn dosbarthu cyfrifiannau ar draws cannoedd neu filoedd o GPUs y mae'n rhaid iddynt gyfnewid data graddiant ar ôl pob iteriad hyfforddi. Mae un GPU NVIDIA H100 yn cynhyrchu 3.2 terabits yr eiliad o draffig rhwydwaith yn ystod hyfforddiant dosbarthedig. Mae cysylltu 256 GPUs mewn clwstwr hyfforddi yn gofyn am led band cyfanredol sy'n fwy na 800 terabits yr eiliad, gan olygu bod angen switshis asgwrn cefn 800G i atal tagfeydd cyfathrebu a fyddai'n gadael GPUs yn segur yn aros am ddata.

Beth sy'n achosi diffyg cyfatebiaeth cyflymder rhwng traws-dderbynyddion a cheblau?

Mae camgymhariadau cyflymder fel arfer yn deillio o dri phroblem: gwallau cyfluniad deublyg lle mae un pen yn rhedeg hanner-dwplex tra bod y pen arall yn defnyddio-dyblygiad llawn; anghydnawsedd math o ffibr megis cysylltu trosglwyddyddion modd sengl â ffibr amlfodd; neu broblemau ansawdd ceblau lle mae categorïau cebl sydd wedi'u difrodi neu anghywir (Cat5 yn lle Cat6) yn cyfyngu'n gorfforol ar gyflymderau islaw galluoedd trosglwyddydd. Mae methiannau negodi ceir hefyd yn achosi i ddolenni sefydlu ar gyflymder is na chynhalwyr caledwedd.

 

Casgliad

 

Digwyddodd esblygiad cyflymder rhwydwaith transceiver o 100G i 800G mewn llai na degawd, wedi'i ysgogi gan ofynion llwyth gwaith AI, twf cyfrifiadura cwmwl, a defnydd 5G. Roedd y dilyniant hwn yn gofyn am ddatblygiadau technolegol sylfaenol-modiwleiddio PAM4, integreiddio ffotoneg silicon, a ffactorau ffurf uwch-yn hytrach na gwelliannau cynyddol.

Mae canolfannau data yn wynebu pwysau parhaus i fabwysiadu -drosglwyddyddion cyflymder uwch gan fod gofynion lled band y cymhwysiad yn dyblu bob 18-24 mis. Rhaid i sefydliadau sicrhau cydbwysedd rhwng gosodiadau 800G arloesol ar gyfer clystyrau AI yn erbyn datrysiadau 400G neu 100G mwy darbodus ar gyfer llwythi gwaith traddodiadol. Yr allwedd yw paru cyflymder rhwydwaith traws-dderbynnydd â phatrymau traffig gwirioneddol yn hytrach na gorddarparu ar draws y seilwaith cyfan.

Wrth edrych ymlaen, mae'r cyd-opteg wedi'u pecynnu a thechnolegau plygadwy cydlynol yn addo naid arall mewn perfformiad. Wrth i drosglwyddyddion 1.6T ddechrau cynhyrchu ar ddiwedd 2025, nid yw'r diwydiant yn dangos unrhyw arwyddion o gyrraedd terfynau sylfaenol. Mae pob cenhedlaeth cyflymder yn gwneud cymwysiadau a oedd yn amhosibl yn flaenorol yn ymarferol, gan greu cylchoedd rhinweddol o arloesi. Mae'r trosglwyddyddion sy'n ymdrin â gofynion cynyddol heddiw eisoes wedi darfod o'u cymharu â'r hyn sydd i ddod y flwyddyn nesaf, gan sicrhau y bydd cyflymder rhwydwaith traws-gyrru yn parhau i fod yn fantais gystadleuol hanfodol ar gyfer sefydliadau sy'n meddwl ymlaen.

---

Ffynonellau Data Allweddol:

Data marchnad transceiver optegol: Mordor Intelligence (rhagolwg 2024-2030)

Ystadegau galw lled band: Adroddiad Rhyngrwyd Byd-eang TeleGeography (2024)

Ffigurau defnyddio 800G: LightCounting Research (2024-2025)

Twf llwyth gwaith AI: Astudiaethau Pensaernïaeth GPU NVIDIA (2024)

Metrigau mabwysiadu 5G: Adroddiad Cudd-wybodaeth GSMA (2024-2025)