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800G-Optiklösung für Rechenzentren

Veröffentlicht am 17. Jan 2024 by
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Die optische Kommunikationsbranche erlebt einen sprunghaften Anstieg der Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitsnetzlösungen, der in erster Linie auf die weit verbreitete Einführung von Cloud-Diensten in Unternehmen zurückzuführen ist. Als Reaktion darauf errichten und verbessern führende Cloud-Service-Anbieter proaktiv Hyper-Scale-Rechenzentren, die mit hochmodernen Server- und Netzwerklösungen ausgestattet sind. Infolgedessen haben die Betreiber von Rechenzentren jetzt einen wachsenden Drang nach noch höhere Bandbreiten und eine schnellere Markteinführung neuer Netzwerktechnologien. Fortschrittliche Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), das Internet der Dinge (IoT) und maschinelles Lernen (ML) erfordern höchste Bandbreiten für eine ideale Leistung. Diese Anforderungen haben zur Entwicklung der 800G-Optik geführt.

Cloud Service Data Center

Warum sollten Sie 800G-Optiken in Betracht ziehen?

Die Einführung von 800G war ein wichtiger Meilenstein in der Branche. Der Einsatz von 800G-Optik in Hyper-Scale-Rechenzentren hat bereits begonnen, was von Fortschritten in drei Schlüsselbereichen abhängt: Optische 800G-Module und DAC-Kabel, Switch-ASICs und die Etablierung des 800GE-Standards. Diese Module erfüllen die wachsenden Bandbreitenanforderungen, die herkömmliche optische Module nicht erfüllen können. Für die Netzwerkbetreiberan der Netzwerk-Edge beginnt die 800G-Geschwindigkeit, 400G als erwartete optimale Datenübertragungsrate abzulösen. Mit der Einführung von 800G-Optik wird die Nachfrage nach 800G-Transceivern mit ihrer hohen Datenrate und Kapazität weiter steigen. Für Unternehmen mit stetigem Geschäftswachstum sollten 800G-Upgrades zunächst in Betracht gezogen werden.

Multi-Gigabit Ethernet Development

Wichtige technologische Voraussetzungen und Treiber für 800G-Optik

PAM4 Modulation

Die Verwendung der PAM4-Modulation in 800G-Optik verbessert die Netzleistung und ermöglicht höhere Datenraten. Diese Technologie ermöglicht die Übertragung der doppelten Datenmenge pro Signal im Vergleich zur herkömmlichen NRZ-Modulation (Non-Return-to-Zero), die in Transceivern mit niedriger Geschwindigkeit verwendet wird. PAM4 ist eine entscheidende Technologie, um maximale Datenraten bei gleicher Bandbreite zu erreichen, was für die wachsende Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen unerlässlich ist. Im Gegensatz zur herkömmlichen binären Modulation (PAM2) kodiert die PAM4-Modulation vier Amplitudenebenen pro Symbol, wodurch sich die Datenrate effektiv verdoppelt. Dieser Fortschritt in der optischen Technologie ermöglicht eine größere Bandbreitenkapazität und unterstützt die steigende Nachfrage nach schneller und effizienter Datenübertragung in verschiedenen Branchen. So können mit 800G-Optik Datenraten von bis zu 800 Gbps auf einem einzigen optischen Kanal erreicht werden. Durch die Nutzung der PAM4-Modulation können optische Netzwerke mehr Daten bei gleicher Kanalbandbreite übertragen, was sie ideal für Anwendungen wie Rechenzentren und Cloud Computing macht.

PAM4

Silizium-Photonik

Silizium-Photonik ist ein Studien- und Technologiebereich, der sich auf die Integration photonischer Komponenten wie Laser, Modulatoren und Detektoren in integrierte Schaltungen (ICs) auf Siliziumbasis konzentriert. Die Nachfrage nach höherer Bandbreite und schnelleren Datenübertragungsraten in Datenzentren und Telekommunikationsnetzen hat den Bedarf an Fortschritten bei den optischen Kommunikationstechnologien erhöht. Der Übergang von der 400G- zur 800G-Optik erfordert Verbesserungen sowohl bei der Kapazität als auch bei der Effizienz der optischen Systeme. Der Einsatz von Silizium-Photonik in der 800G-Optik ermöglicht höhere Datenraten und eine verbesserte Leistung bei gleichzeitiger Reduzierung des Stromverbrauchs und des Platzbedarfs. Insgesamt spielt Silizium-Photonik eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und dem Einsatz von 800G-Optik, da es eine Technologieplattform bietet, die hohe Leistung, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz vereint.

Anwendungsfälle für 800G-Optik-Lösungen für Rechenzentren

FS ist ein führender Anbieter von hochmodernen Lösungen und Produkten für Rechenzentren, die blitzschnelle Datenübertragungsraten von 800 Gigabit pro Sekunde (Gbps) unterstützen. Die Einführung von Switches mit 800G-Optik eröffnet Betreibern von Rechenzentren die Möglichkeit, Anwendungsfälle zu nutzen, die eine erheblich verbesserte Netzwerkleistung bieten und gleichzeitig die Komplexität, die Kosten und den Stromverbrauch reduzieren. Diese Entwicklung stellt eine wertvolle Gelegenheit für Rechenzentren dar, den Betrieb zu verbessern und verbesserte Netzwerkfunktionen bereitzustellen.

Die folgende Beschreibung zeigt eine verbesserte Nutzung eines 800G-Ports, die die Unterstützung mehrerer Hochgeschwindigkeitsverbindungen ermöglicht. Mit einer Reichweite von 2 km bieten diese Verbindungen mit 800G 2FR4 eine hohe Schnittstellendichte und eignen sich für verschiedene Anwendungen.

800G to 2×400G

In der oberen Konfiguration wird ein Breakout-Kabel verwendet, um die Anzahl der unterstützten 400GE-Links in einem kompakten 1RU 25,6T-Switch-System effizient zu verdoppeln. Diese Konfiguration übertrifft die 12,8T-Systeme und ist damit eine ideale Wahl für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen. Sie wird insbesondere in hochdichten AI/ML-Clustern in Rechenzentren sowie in Ultra-High-Definition-Videoverarbeitungssystemen eingesetzt.

Alternativ dazu implementiert die untere Konfiguration eine 800G-Verbindung mit zwei 400GBASE-FR4-Links. Dieses Setup wurde speziell für Netzwerkimplementierungen in HPC-Systemen (High-Performance-Computing) entwickelt, die wissenschaftliche Forschung und andere anspruchsvolle Verarbeitungsanwendungen unterstützen.

Darüber hinaus zeigt die Abbildung unten die Vielseitigkeit eines 800G-Ports, der zur Unterstützung von acht 100GBASE-DR -Verbindungen mit einer Reichweite von bis zu 500 m oder 100GBASE-FR-Verbindungen mit einer Reichweite von bis zu 2 km eingesetzt werden kann. Diese Konfigurationen sind für die Bereitstellung von 100G-Schnittstellen mit hoher Dichte ausgelegt und eignen sich ideal für die Aufrüstung von Peering-/Standortnetzwerken und verteilten Rechenzentren.

800G to 8x100G Breakout

Die Abbildung zeigt drei verschiedene Konfigurationen: einen Breakout zu acht separaten 100GBASE-FR-Verbindungen, einen Breakout zu zwei 400G-Verbindungen und eine 800G-Verbindung, die über acht 100G-Links hergestellt wird. Diese Konfigurationen bieten flexible Optionen für Netzwerk-Upgrades und erfüllen die Anforderungen von Peering-/Standortnetzwerken und verteilten Rechenzentren. Zudem ermöglichen diese Konfigurationen die Bereitstellung zahlreicher 100GE-Netzwerkverbindungen und unterstützen so den steigenden Bedarf.

Schlussfolgerung

Die Nachfrage nach KI-Servern hat die erstaunliche Leistung von 800G-Optik freigesetzt und die Bandbreite und Leistung gegenüber früheren Generationen erhöht. Optische 400G-Transceiver sind in der Branche zwar immer noch relevant, aber die Branche entwickelt sich in Richtung fortschrittlicherer Technologien weiter. Die 800G optische Module und DAC-Kabel von FS haben eine stabile Übertragungsleistung und bieten eine effiziente Betriebs- und Wartungsgarantie.

Aufgrund der erheblichen Entwicklung der KI-Rechenleistung wird die Nachfrage nach optischen Modulen von Cloud-Computing-Anbietern weiter steigen. Der Markt für 800G-Optik bietet neue Möglichkeiten, da High-Performance-Computing (HPC), datenintensive Anwendungen, Cloud-Plattformen, Edge-Computing und der Bau von Rechenzentren den Bedarf an höherer Bandbreite und schnellerer Datenübertragung vorantreiben.

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