Новости

Oct 13, 2023

400G Gotchas: нереализованные несовместимости

Роб Покок, технический директор Red Helix. Высокоскоростное соединение является обязательным условием для развития приложений 5G, машинного обучения и искусственного интеллекта. В прошлом году правительство Великобритании опубликовало свою цифровую стратегию на 2022 год, уделив особое внимание

Роб Покок, технический директор Red Helix

Высокоскоростное соединение является обязательным условием для работы приложений 5G, машинного обучения и искусственного интеллекта.

В прошлом году правительство Великобритании опубликовало свою цифровую стратегию до 2022 года, уделив особое внимание позиционированию страны как «глобальной научно-технической сверхдержавы».

Неплохая идея, если учесть, что, согласно отчету Public First, цифровые технологии могут привести к росту экономики Великобритании более чем на 413 миллиардов фунтов стерлингов (524 миллиарда долларов США) к 2030 году. Однако предстоит еще много работы, которую необходимо завершить. прежде чем достичь этой точки.

Одним из важнейших требований цифровой трансформации Великобритании является обновление ее цифровой инфраструктуры, которая необходима для удовлетворения постоянно растущих потребностей в данных.

Новые технологические достижения, такие как 5G, машинное обучение и искусственный интеллект, внедряются в интеллектуальные сети, передовое производство и автономный транспорт, имея практически безграничный потенциал. Но для того, чтобы эти технологии работали эффективно, должна быть доступна общенациональная высокоскоростная связь.

Эти требования, среди других факторов, привели к переходу от инфраструктуры со скоростью 100 Гбит/с к 400 Гбит/с, что несколько обошло рубеж в 200 Гбит/с.

Проблема заключается в том, что все предыдущие скорости использовали модуляцию без возврата к нулю (NRZ), которая не может обрабатывать скорость 400 Гбит/с. Это вызывает необходимость использования совершенно другого типа модуляции.

Для достижения более высокой скорости передачи данных (400 Гбит/с) необходимо одновременно передавать по кабелю больше данных, и именно здесь в игру вступает уровень импульсно-амплитудной модуляции 4 (PAM4).

В то время как модуляция NRZ использует два уровня напряжения для представления двоичных данных (один уровень представляет «0», а другой представляет «1»), PAM4 использует четыре разных уровня напряжения (представляющие «0-0», «0-1», «1»). -0» и «1-1»).

Это позволяет PAM4 передавать вдвое больше данных за каждый такт, при этом каждый уровень напряжения представляет два бита данных вместо одного, что эффективно удваивает скорость передачи данных по одной и той же физической среде.

Однако наличие этих двух различных схем модуляции означает, что они не могут взаимодействовать. Четырехуровневая система PAM4 не будет распознаваться оборудованием, предназначенным для чтения двухуровневой системы NRZ, и наоборот.

Поэтому сетевым операторам, желающим перейти на скорость 400 Гбит/с, необходимо убедиться, что оба конца канала используют одинаковую модуляцию.

Эта проблема действительно возникает при использовании ответвительных кабелей (например, разделение 400 Гбит/с на 4 канала по 100 Гбит/с), поскольку большая часть 100-Гбитной оптики в современных сетях использует модуляцию NRZ и поэтому несовместима.

Таким образом, пользователям необходимо будет заменить свою оптику со скоростью 100 Гбит/с на оптику, использующую модуляцию PAM4, при условии, что устройство, в которое вставлена ​​оптика, сертифицировано для работы с оптикой PAM4-100 Гбит/с.

Не все эти проблемы являются непреодолимыми, однако это еще один фактор, который сетевые архитекторы и инженеры должны учитывать, прежде чем приступать к обновлению своих сетей.

Из-за несовместимости PAM4 и NRZ любому, кто хочет начать использовать скорость 400 Гбит/с, необходимо будет рассмотреть возможность замены существующих трансиверов. Трансиверы со скоростью 400 Гбит/с стоят дорого, как это часто бывает с новыми технологиями, и хотя цена со временем действительно снизится, клиенты должны понимать, что они не будут такими же экономически эффективными, как старые трансиверы.

Для этого есть две причины. Во-первых, эти новые трансиверы должны поддерживать совместимость с существующими форм-факторами Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) и, как таковые, они должны вписываться в то же физическое пространство, что и предыдущие трансиверы на базе NRZ.

Разработка трансивера, который способен передавать и принимать сигналы PAM4, сохраняя при этом тот же размер, что и предыдущие трансиверы, требует значительных затрат, что делает новые трансиверы более дорогими.

Во-вторых, трансиверы на 400 Гбит/с выделяют больше тепла, чем их аналоги на 100 Гбит/с. Поскольку размер трансивера одинаковый, рассеивается больше тепла, что увеличивает риск искажения трансивера.