Met de toenemende vraag naar grootschalige clouddiensten en datacenteropslag en -verwerking worden datacentersystemen steeds meer gedecentraliseerd en daardoor moeilijker te beheren. Bovendien hebben toepassingen zoals kunstmatige intelligentie (AI) dringend behoefte aan netwerkarchitecturen met lage latentie en hoge bandbreedte om te kunnen omgaan met de grote machine-to-machine input/output (I/O)-vereisten die tussen servers worden gegenereerd. Om ervoor te zorgen dat deze toepassingen kunnen worden geïmplementeerd, moet de maximale transmissieafstand tussen deze gedistribueerde datacenters beperkt worden tot ongeveer 100 km. Deze datacenters moeten dus in clusters met elkaar verbonden zijn. Om de interconnectie tussen datacenters met hoge bandbreedte en hoge dichtheid te garanderen, werd 400ZR geboren. Dit artikel zal zich richten op het introduceren van de definitie, invloed en ontwikkelingstrend van 400ZR.
Wat is 400ZR?
400ZR is een specificatie gedefinieerd door het Optical Internetworking Forum OIF (Optical Internetworking Forum) dat gebruik maakt van een combinatie van DWDM (Dense Wavewave Division Multiplexing) en modulatie van hogere orde om 400 g te verzenden over 80 km datacenterinterconnectie (DCI) -verbindingen. Het doel is om een langdurige en stabiele implementatie te garanderen op basis van één enkele drager van 400G. Deze enkele draaggolf maakt gebruik van complexe polarisatiemultiplexing met de orthogonale amplitudemodulatie op 16-niveau (dp-16qam) met een snelheid van 60 Gbaud.
400GZR presenteert een unieke en geavanceerde coherente technologie die een datatransmissie-oplossing met hoge capaciteit aanstuurt. Het is klein, compact, hot-pluggable en kan worden gecombineerd met 400GE-switchingpoorten. Hoewel de externe afmetingen van de module niet zijn gespecificeerd in IA (Implementation Protocol), heeft het optische internetforum OIF de afmetingen van de module gedefinieerd om plaats te bieden aan de 400G-oplossing. Bovendien heeft de Multi-source Protocol (MSA) body optische modules van de QSFP-DD- en OSFP-inkapselingstypen gedefinieerd, die onderling kunnen worden gekoppeld. Met andere woorden: aangezien de OIF en MSA branchebrede organisaties zijn, zal de op de markt gebrachte 400ZR-oplossing ook interoperabel zijn. De interoperabiliteit van de 400ZR-oplossing biedt ook de dubbele voordelen: het vereenvoudigen van het beheer en de implementatie van de supply chain.
Het hot-pluggable coherente 400ZR-schema ondersteunt alleen 400G Ethernet-verbindingen en verbindingen tussen meerdere leveranciers. Het is niet geschikt voor 400G MAN-transmissies van de volgende generatie over 80 km. In dit geval wordt de 400ZR+ (400G ZR+) standaard voorgesteld, die belooft de modulariteit verder te verbeteren door een verscheidenheid aan kanaalcapaciteiten te ondersteunen op basis van dekkingsvereisten en compatibiliteit met gevestigde MAN-infrastructuren.
Wat zal de impact van 400ZR zijn?
Hoewel de 400ZR-technologie nog in de kinderschoenen staat, zal deze een grote impact hebben op drie industrieën, waaronder zeer grote datacenters, gedistribueerde campusnetwerken en grootstedelijke netwerken, en telecommunicatieaanbieders.
1. De 400ZR helpt cloud computing en zeer grote datacenters zich aan te passen aan de toenemende vraag naar hoge bandbreedte
De interconnecties van datacenters en de ontwikkeling van de 400ZR kunnen cloud computing en zeer grote datacenters helpen zich aan te passen aan de groeiende vraag naar hoge bandbreedte op het netwerk. Ze kunnen omgaan met de exponentiële groei van toepassingen zoals clouddiensten, Internet-of-things-apparaten en streaming video. Na verloop van tijd is de400G ZRzal een grotere bijdrage leveren aan het groeiende aantal applicaties en gebruikers in het netwerk.
2. De 400ZR ondersteunt de connectiviteit van gedistribueerde datacenters
Zoals hierboven vermeld, ondersteunt de 400ZR-technologie interconnecties met hoge bandbreedte om gedistribueerde datacenters met elkaar te verbinden. Via deze verbinding kunnen gedistribueerde datacenters met elkaar communiceren, gegevens delen, de werklast verdelen, back-ups maken en de capaciteit van het datacenter uitbreiden wanneer dat nodig is.
3. Met de 400ZR kunnen telecommunicatiebedrijven woonverkeer terugsturen
Met de 400G ZR-standaard kunnen telecommunicatiebedrijven woonverkeer terugsturen. Bij een snelheid van 200 Gb/s kan de 400ZR het bereik van transmissies met hoog verlies vergroten met behulp van 64 Gbaud hart- en QPSK-modulatie. Voor 5G-netwerken kan 400G ZR mobiele backhaul bieden door meerdere 25Gb/s-verbindingen te aggregeren, wat gunstiger is voor het bevorderen van de uitbreiding van de opkomende 5G-netwerkmarkt en het toepassingsbereik.
4. 400ZR+/400ZR- biedt meer gemak bovenop 400ZR
Naast de interoperabiliteit met andere modules zal de 400ZR naar verwachting aanvullende operationele modi ondersteunen, bekend als 400ZR+ en 400ZR-, om het bereik van adresseerbare toepassingen te vergroten. De "+" geeft aan dat het stroomverbruik van de module hoger is dan de 15 W die vereist is door IA en sommige plug-in apparaten, waardoor de module over afstanden van honderden kilometers kan zenden met behulp van krachtigere signaalverwerkingstechnologieën. "-" betekent dat de module lagesnelheidsmodi zoals 300G, 200G en 100G kan ondersteunen, wat meer flexibiliteit en gemak biedt voor netwerkoperators.
Hoe lang gaat de 400ZR-warmte mee?
Volgens de OFC Chief Technology Officer van 2019 wordt verwacht dat een 400ZR-productmonster te zien zal zijn op de OFC van 2020. Op de OFC-datacentertop in 2019 kondigden Google, Microsoft en andere industriegiganten plannen aan om de 400ZR binnen de komende twee jaar in te zetten.
Bovendien zal de ontwikkeling van de 400ZR-technologie in 2021-2024 een grote vraag naar lichtmodules met zich meebrengen. Onderstaande figuur toont de omzet vanDWDM optische modulesop de markt met hoge snelheid (boven 100G) en lage snelheid (onder 100G). Zoals uit de tabel blijkt, zal het aantal optische modules dat wordt gebruikt in cloud computing of de onderlinge verbinding van grote datacenters tussen 2021 en 2024 toenemen. Met andere woorden: vanaf 2021 zal 400ZR de groeiende vraag naar lichtmodules leiden.
Bovendien zal, met de implementatie van de eerste 100 Gbps serialisatie/exsiccator op een schakelende chip in 2021, de vereiste overdrachtssnelheid voor de optische interface in de komende 1-2 jaar verschuiven naar 800 Gbps. Er zijn OSFP-afmetingen gedefinieerd om een snelheid van 8x100GE te ondersteunen zonder het type optische module-inkapseling te wijzigen. Tegelijkertijd zal de coherente optiek aan de lijnzijde in dezelfde tijd overgaan naar 128GBaud 16QAM-ondersteuning, waardoor het gemakkelijk wordt om te upgraden van de huidige 400ZR naar de volgende generatie 800ZR. Daarom is 400ZR cruciaal in zowel de huidige als toekomstige netwerkontwikkeling.
