Mit der steigenden Nachfrage nach umfangreichen Cloud-Diensten sowie Speicherung und Verarbeitung von Rechenzentren werden Rechenzentrumsysteme immer dezentraler und daher schwieriger zu verwalten. Darüber hinaus benötigen Anwendungen wie künstliche Intelligenz (KI) dringend Netzwerkarchitekturen mit geringer Latenz und hoher Bandbreite, um die großen Anforderungen an die Eingabe / Ausgabe (E / A) von Maschine zu Maschine zu erfüllen, die zwischen Servern generiert werden. Um sicherzustellen, dass diese Anwendungen implementiert werden können, muss die maximale Übertragungsentfernung zwischen diesen verteilten Rechenzentren auf etwa 100 km begrenzt werden. Diese Rechenzentren müssen also in Clustern verbunden sein. Um die Verbindung zwischen Rechenzentren mit hoher Bandbreite und Rechenzentren mit hoher Dichte sicherzustellen, wurde 400ZR geboren. Dieses Papier konzentriert sich auf die Einführung der Definition, des Einflusses und des Entwicklungstrends von 400ZR.
Was ist 400ZR?
400 ZR ist eine vom Optical Internetworking Forum OIF (Optisches Internetworking Forum) definierte Spezifikation, die eine Kombination aus dichtem Wellenlängenmultiplex (DWDM) und Modulation höherer Ordnung verwendet, um 400 g über 80 km DCI-Verbindungen (Data Center Interconnection) zu übertragen. Ziel ist es, eine langfristige und stabile Implementierung auf der Basis eines einzigen Carriers von 400G sicherzustellen. Dieser einzelne Träger verwendet komplexes Polarisationsmultiplexen mit der orthogonalen Amplitudenmodulation mit 16 Pegeln (dp-16qam) mit einer Rate von 60 Gbaud.
400G ZR präsentiert eine einzigartige und fortschrittliche kohärente Technologie, die eine Datenübertragungslösung mit hoher Kapazität antreibt. Es ist klein, kompakt, Hot-Plug-fähig und kann mit 400GE-Switching-Ports kombiniert werden. Obwohl die externen Abmessungen des Moduls nicht in IA (Implementation Protocol) angegeben sind, hat das optische Internetforum OIF die Abmessungen des Moduls für die 400G-Lösung definiert. Darüber hinaus hat der MSA-Körper (Multi-Source Protocol) optische Module der Kapselungstypen QSFP-DD und OSFP definiert, die miteinander verbunden werden können. Mit anderen Worten, da OIF und MSA branchenweite Organisationen sind, wird die vermarktete konforme 400ZR-Lösung auch interoperabel sein. Die Interoperabilität der 400ZR-Lösung bietet auch die doppelten Vorteile einer Vereinfachung des Managements und der Bereitstellung der Lieferkette.
Das Hot-Plug-fähige kohärente 400ZR-Schema unterstützt nur 400G-Ethernet-Verbindungen und Verbindungen mehrerer Hersteller. Es ist nicht für 400G MAN-Getriebe der nächsten Generation über 80 km geeignet. In diesem Fall wird der Standard 400ZR + (400G ZR +) vorgeschlagen, der eine weitere Verbesserung der Modularität verspricht, indem eine Vielzahl von Kanalkapazitäten unterstützt wird, die auf den Anforderungen an die Abdeckung und der Kompatibilität mit etablierten MAN-Infrastrukturen basieren.
Welche Auswirkungen wird 400ZR haben?
Obwohl die 400ZR-Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, wird sie einen großen Einfluss auf drei Branchen haben, darunter sehr große Rechenzentren, verteilte Campus-Netzwerke und Netzwerke in Großstädten sowie Telekommunikationsanbieter.
1. Der 400ZR hilft Cloud Computing und sehr großen Rechenzentren, sich an die steigende Nachfrage nach hoher Bandbreite anzupassen
Durch die Verbindung von Rechenzentren und die Entwicklung des 400ZR können Cloud Computing und sehr große Rechenzentren an die wachsende Nachfrage nach hoher Bandbreite im Netzwerk angepasst werden. Sie können mit dem exponentiellen Wachstum von Anwendungen wie Cloud-Diensten, Internet-of-Things-Geräten und Video-Streaming fertig werden. Mit der Zeit wird der 400G ZR einen größeren Beitrag zur wachsenden Anzahl von Anwendungen und Benutzern im Netzwerk leisten.
2. Der 400ZR unterstützt die Konnektivität verteilter Rechenzentren
Wie oben erwähnt, unterstützt die 400ZR-Technologie Verbindungen mit hoher Bandbreite, um verteilte Rechenzentren zu verbinden. Über diese Verbindung können verteilte Rechenzentren miteinander kommunizieren, Daten gemeinsam nutzen, Workloads ausgleichen, Backups bereitstellen und die Kapazität von Rechenzentren bei Bedarf erweitern.
3. Mit dem 400ZR können Telekommunikationsunternehmen den Wohnverkehr zurücksenden
Der 400G ZR-Standard ermöglicht es Telekommunikationsunternehmen, den Wohnverkehr zurückzusenden. Bei einer Geschwindigkeit von 200 Gbit / s kann der 400ZR den Bereich verlustbehafteter Übertragungen mithilfe der 64-Gbaud-Herz- und QPSK-Modulation erhöhen. Für 5G-Netze kann 400G ZR mobiles Backhaul bereitstellen, indem mehrere 25-Gbit / s-Verbindungen zusammengefasst werden. Dies ist förderlicher für die Förderung des Ausbaus des aufstrebenden Marktes für 5G-Netze und des Anwendungsbereichs.
4. 400ZR + / 400ZR- bietet zusätzlich zu 400ZR mehr Komfort
Zusätzlich zu seiner Interoperabilität mit anderen Modulen wird erwartet, dass der 400ZR zusätzliche Betriebsmodi unterstützt, die als 400ZR + und 400ZR- bekannt sind, um den Bereich adressierbarer Anwendungen zu erweitern. Das&"+ GG"; zeigt an, dass der Stromverbrauch des Moduls&die von IA und einigen steckbaren Geräten geforderten 15 W überschreitet, sodass das Modul mithilfe leistungsfähigerer Signalverarbeitungstechnologien über Entfernungen von Hunderten von Kilometern senden kann.&"- GG"; bedeutet, dass das Modul Modi mit niedriger Rate wie 300G, 200G und 100G unterstützen kann, was den Netzbetreibern mehr Flexibilität und Komfort bietet.
Wie lange hält die 400ZR-Hitze?
Laut dem Chief Technology Officer des OFC für 2019 wird erwartet, dass auf dem OFC für 2020 eine Produktprobe von 400ZR zu sehen sein wird. Auf dem OFC-Rechenzentrumsgipfel im Jahr 2019 kündigten Google, Microsoft und andere Branchenriesen Pläne an, den 400ZR innerhalb der nächsten zwei Jahre einzusetzen.
Darüber hinaus wird die Entwicklung der 400ZR-Technologie in den Jahren 2021 bis 2024 eine große Nachfrage nach Lichtmodulen nach sich ziehen. Die folgende Abbildung zeigt den Verkauf von optischen DWDM-Modulen auf dem Markt mit hoher Geschwindigkeit (über 100 G) und niedriger Geschwindigkeit (unter 100 G). Wie aus der Tabelle hervorgeht, wird die Anzahl der für Cloud Computing oder die Zusammenschaltung großer Rechenzentren verwendeten optischen Module von 2021 bis 2024 zunehmen. Mit anderen Worten, ab 2021 wird 400ZR die wachsende Nachfrage nach Lichtmodulen anführen.
Mit der Implementierung des ersten 100-Gbit / s-Serialisierungs- / Exsikkators auf einem Switching-Chip im Jahr 2021 wird sich die für die optische Schnittstelle erforderliche Übertragungsrate in den nächsten 1-2 Jahren auf 800 Gbit / s verschieben. OSFP-Abmessungen wurden so definiert, dass sie eine Rate von 8 x 100 GE unterstützen, ohne die Art der Kapselung des optischen Moduls zu ändern. Gleichzeitig wird die leitungsseitige kohärente Optik in der gleichen Zeit auf 128 GBaud 16QAM-Unterstützung umgestellt, was ein Upgrade von der aktuellen 400ZR auf die nächste Generation 800ZR erleichtert. Daher ist 400ZR sowohl für die aktuelle als auch für die zukünftige Netzwerkentwicklung von entscheidender Bedeutung.
