800G-Transceiver: Wie Next-Gen-DCI in eine neue Ära befördert wird

Im heutigen digitalen Zeitalter war die Nachfrage nach einem schnellen und zuverlässigen Datenaustausch noch nie so hoch wie heute. Da das Datenvolumen stetig steigt, können herkömmliche Kommunikationstechnologien nur schwer mithalten. Mit dem 800G-Transceiver ist jedoch ein Durchbruch gelungen, der die optische Kommunikationsbranche mit seiner außergewöhnlichen Geschwindigkeit und Kapazität zu revolutionieren verspricht. Dieser Artikel behandelt den Ethernet-Status und untersucht die Standardspezifikationen, Vorteile und Herausforderungen des 800G-Transceivers sowie die Marktentwicklung bei DCI.

Der Status von 800G-Transceivern in der Telekommunikation

Im Jahr 2023 verzeichnete der Datenkommunikationsmarkt das bis jetzt schnellste Wachstum und ist mit einem Anteil von 67,4 % der größte Markt im Vergleich zum Telekommunikationsmarkt und Schwellenmarkt. Optische Ethernet-Module dominieren den Datenkommunikationsmarkt mit einem Mehrheitsanteil von 59,6 %. Gegenwärtig ist das 100G-Ethernet-Modul aufgrund seiner Kosteneffizienz die erste Wahl für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung in Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken, und 400G-Ethernet-Module gewinnen zunehmend an Bedeutung, insbesondere in großen Rechenzentren und Cloud-Umgebungen. Außerdem gibt es einen wachsenden Trend zur Verwendung von steckbaren optischen Modulen, die leicht ausgetauscht oder aufgerüstet werden können, sowie zur Verbesserung der Energieeffizienz von optischen Modulen. Mit der Ausweitung der Marktgröße und dem Anstieg der Nachfrage nach großen Kapazitäten werden optische Hochgeschwindigkeitsmodule, also optische 800G -Transceiver , in den nächsten Jahren allmählich 200G- und 400G-Produkte ersetzen.

Standards bei 800G-Transceiver: QSFP-DD800 MSA & OSFP MSA

Nach der Einführung von 400G QSFP-DD Transceivern beschäftigt sich die Branche derzeit mit der Entwicklung von optischen 800G-Modulen. Zwei MSA-Organisationen arbeiten aktuell an der Standardisierung der optischen 800G-Transceiver nach den QSFP-DD- und OSFP-Spezifikationen.

QSFP-DD800 MSA

Das QSFP-DD800 Multi-Source Agreement (MSA), das von acht Gründungsmitgliedern ins Leben gerufen wurde, konzentriert sich auf die Festlegung der Spezifikationen für die 800G-Modul- und Steckverbindersysteme. Im März 2020 veröffentlichten sie die erste Ausgabe der QSFP-DD800-Transceiver-Hardware-Spezifikation, die sich mit den wichtigsten Herausforderungen der Verbesserung der Signalintegrität und der Wärmeableitung in Hochleistungsmodulen befasst. Die Transceiver-Pads wurden optimiert, um die Signalintegrität für eine Leistung von 100 GBit/s pro Lane zu verbessern, ohne die Abwärtskompatibilität zu beeinträchtigen. Darüber hinaus definiert die neue Spezifikation einen neuartigen 2 × 1-Steckverbinder/Cage (siehe Abbildung unten) mit kabelgebundenen oberen Ports als Option, um Probleme mit Signalverlusten im Zusammenhang mit herkömmlichen Leiterplatten zu lösen. Die gängigen 800G QSFP-DD Transceiver sind QSFP-DD FR4, DR8 .

OSFP MSA

Im Jahr 2021 veröffentlichte die OSFP MSA-Organisation die OSFP-Spezifikation Version 4.0 zur Definition von 800G-Transceivern. Diese Spezifikation umfasst neue 2x400G- und 8X100G-Moduldefinitionen, die unter Verwendung von Dual Channel-LC-, Dual Channel-Mini-LC-, Dual Channel-MPO- und Eight Channel-SN/MDC-LWL-Steckverbindern ausgewählt wurden. Der kleine Formfaktor des 800G OSFP-Moduls erfüllt den Bedarf an höherer Portdichte und verbesserter Skalierbarkeit in Netzwerkgeräten. Es hat etwa die gleiche Größe wie QSFP-Module, bietet aber die doppelte Datenübertragungskapazität. Darüber hinaus unterstützen OSFP-Module Hot-Plug-Funktionen und fortschrittliche Wärmemanagementfunktionen, um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten und Überhitzung zu vermeiden.

Vorteile des optischen 800G-Moduls

Hochgeschwindigkeits-Netzwerke: Der 800G-Transceiver bietet Datenübertragungsraten von 800 Gbit/s und ist damit eines der schnellsten optischen Module auf dem Markt. Dieser Durchbruch ermöglicht schnellere Downloads, nahtloses Streaming und eine hervorragende Netzwerkleistung.

Maximierung der Signaldichte: 800G-Module können durch die Integration mehrerer Kanäle und höherer Modulationsmodi eine höhere Signalübertragungsdichte erreichen.

Minimierung des Energieverbrauchs: Das optische 800G-Modul verwendet eine fortschrittlichere Technologie und ein besseres Design, um den Stromverbrauch zu senken und die Energieeffizienz zu verbessern.

Außergewöhnliche Zuverlässigkeit: Der 800G-Transceiver verfügt über hochwertige optische Komponenten und ein Schaltungsdesign, das einen langfristig stabilen Betrieb des Produkts gewährleistet.

Nahtlose Kompatibilität: Optische 800G-Module sind in der Regel mit verschiedenen Arten von Glasfasern und Übertragungsprotokollen kompatibel, z. B. mit Singlemode-Glasfasern, Multimode-Glasfasern, Ethernet, optisches Switching usw.

Herausforderungen für optische 800G-Transceiver

SGeschwindigkeit und Datenkapazität: Eine Erhöhung der Baudrate kann die 800G-Datenrate pro Kanal effektiv verbessern, was eine schnellere Übertragung von Signalen über den Kanal ermöglicht und somit die Signalqualität potenziell verbessert. Eine geringe Fehlerspanne und engere Schwellenwerte sind jedoch wichtige Punkte, wenn das Puls-Amplituden-Modulationsschema (PAM) erhöht wird, um mehr Bits pro Symbol zu senden.

Bitfehler: Der FEC-Algorithmus ist in der Regel gut in der Lage, Dataframes wiederherzustellen, wenn plötzliche Fehler auftreten, ist aber weniger effektiv bei Burst-Fehlern, wenn der gesamte Frame verloren geht. In einem System mit 224 Gbit/s sind komplexere FEC-Algorithmen erforderlich, um Burst-Fehler zu minimieren.

Energieeffizienz: Co-Packaged Optics (CPO) haben das Potenzial zu einem extrem geringen Stromverbrauch, da sie das optische Modul in einen ASIC verlagern, die optischen Retimer eliminieren und die photoelektrische Umwandlung innerhalb des Gehäuses durchführen. Allerdings sind neue Lösungen für die Kühlung erforderlich, da der Stromverbrauch im ASIC-Gehäuse konzentriert ist.

DCI-Markttrends für 800G-Transceiver

Die Zukunft des Transceiver-Marktes für Rechenzentren ist vielversprechend, und die 800G-Rechenzentrumsverbindungenund internen Verbindungsanwendungen sind voller Möglichkeiten. Von 2023 bis 2028 wird erwartet, dass der globale Markt für optische Module für Rechenzentren mit einer jährlichen Wachstumsrate von 17,5 % wächst, und die Größe des globalen Marktes für optische Module für Rechenzentren soll bis 2028 voraussichtlich 5 Mrd. USD erreichen. Außerdem wird erwartet, dass der asiatisch-pazifische Raum, aufgrund der steigenden Nachfrage nach optischen Modulen von Rechenzentren, 5G, Cloud-Technologien und die laufende Entwicklung der digitalen Infrastruktur in dieser Region, das höchste Wachstum während des Prognosezeitraums verzeichnen wird. Die wichtigsten Faktoren, die das Wachstum des DCI-Marktes vorantreiben, sind die wachsende Zahl von Internetnutzern, die Einführung von Glasfasertechnologie und die Nachfrage der Netzwerkindustrie nach Datenübertragung mit hoher Kapazität. Die traditionellen Cloud-Rechenzentren werden jedoch auch 2024 noch von 400 GB dominiert werden. Es wird erwartet, dass 800G im Jahr 2025 bei den meisten Kunden stark dazugewinnen wird.

Fazit

Der 800G-Transceiver repräsentiert eine neue Ära in der Kommunikationsentwicklung und erfüllt die ständig wachsende Nachfrage nach höheren Geschwindigkeiten und größeren Kapazitäten. Seine Vorteile, wie z. B. die außergewöhnliche Geschwindigkeit und die verbesserte Kapazität, bieten enorme Möglichkeiten für verschiedene Branchen. Um das volle Potenzial dieser bahnbrechenden Technologie auszuschöpfen, müssen jedoch noch einige Herausforderungen wie die Energieeffizienz bewältigt werden. Da der DCI-Markt weiter expandiert, wird die Einführung von 800G-Transceivern die Entwicklung von Rechenzentren vorantreiben und eine nahtlose Kommunikation über große Entfernungen ermöglichen. Mit fortlaufender Forschung und technologischen Fortschritten werden wir Zeuge noch größerer Fortschritte in der Kommunikationstechnologie, die die Art und Weise, wie wir uns im digitalen Zeitalter verbinden, austauschen und auf Informationen zugreifen, verändern werden.