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Los 800G están en camino: marcando el ritmo para más aplicaciones de alta velocidad

Charlene

Traductor Don Juan
4 de mayo de 2021

A medida que se van utilizando los transceptores ópticos de 400G, las conectividades de los centros de datos se están encaminando gradualmente hacia el Ethernet 800G. Recientemente, se celebró la conferencia OFC 2020 en San Diego que se centró en los 800G, las tecnologías de habilitación para los enlaces de 800G y la fibra óptica en el futuro. El Ethernet 800G se convertirá en otro punto de acceso inalámbrico sucesor de las redes de 400G. Sin embargo, la óptica de 800G está en la fase de prueba y de perfección de los estándares, todavía hay un largo camino por recorrer para su despliegue a gran escala.

El foco de los estándares de Ethernet 800G y del transceptor óptico

Comparado con el Ethernet 400G y 200G, el 800G es relativamente nuevo. Sin embargo, los módulos ópticos y las transmisiones de 800G son las tendencias inevitables en los próximos 3-5 años puesto que hay una necesidad creciente de más ancho de banda en los equipos de red y de una conectividad superior para la expansión de nubes y centros de datos a hiperescala. En la actualidad, hay varios grupos de trabajo que han propuesto especificaciones de Ethernet 800G o especificaciones de hardware: analicemos las más importantes y sus fundamentos.

La especificación 800GBASE-R reutilizará la lógica del 400 GbE para ahorrar costos en la medida de lo posible

Hasta ahora, la organización IEEE no ha trabajado en el estándar Ethernet 800G. Pero el 25 Gigabit Ethernet Consortium, ahora renombrado como Ethernet Technology Consortium (ETC), anunció en abril de 2020 la especificación 800GBASE-R para el Ethernet 800G (GbE, Gigabit Ehternet). Como afirma el ETC, el objetivo de esta especificación consiste en reutilizar la lógica del estándar de 400 GbE en la medida de lo posible para crear una especificación 800 GbE para el control de acceso a los medios (MAC, media access control) y la subcapa de codificación física (PCS, physical coding sublayer) y así reducir el costo para los usuarios que implementen puertos Ethernet multivelocidad. Se puede considerar una versión ampliada del Ethernet 400G que, además, introduce un MAC y una PCS nuevos. Basada en los carriles existentes de 106.25G, que han sido pioneros en el Ethernet 400G, esta especificación 800GBASER tiene como objetivo duplicar el número de carriles totales de 4 a 8 en la PCS. Aunque parece un simple cambio de concepto, se requerirán grandes esfuerzos y abundantes habilidades técnicas para unir los carriles adicionales de esta manera.

800G


El 800G Pluggable MSA define los escenarios 800G-SR8 y 800G-FR4

El estándar 800GBASE-R define la capa básica de las redes 800G y pretende duplicar el rendimiento una vez más para alimentar centros de datos cada vez más consumidores. A parte de la capa, la especificación del módulo transceptor óptico de 800G es otro punto clave que debe ser tratado. En septiembre de 2019, el grupo 800G Pluggable MSA (Multi sources Agreement) publicó una especificación de 800G dirigida a la transmisión Ethernet agregado de 800 Gb/s basada en la modulación PAM4 para aplicaciones de centros de datos.

The explosive growth of traffic in both cloud and data centers requires higher bandwidth, quicken the pace moving to 800G networks. And this MSA group believes that the 800 Gbps Ethernet transmission will appear around 2021 to 2023. So according to the current transmission situation, this 800G MSA specification puts forward two feasible solutions of 8x100G and 4x200G applications based on PAM4 modulation for the short-distance transmission of 100 m, 500 m, and 2 km.
  • 800G-SR8: un módulo 8x100G de bajo costo para aplicaciones de corto alcance (SR, short reach) que cubre una zona óptima de 60-100 metros y se basa en la solución de fibra monomodo.

  • 800G-FR4: aplicación de este módulo 4x200G requiere una nueva corrección de errores en recepción (FEC, forward error correction).

Además, esta especificación también establece los posibles módulos ópticos enchufables (potencialmente en factores de forma QSFP112-DD y OSFP 32) como mecanismos de interfaz y considera que la forma enchufable sigue siendo la interfaz ideal para los operadores de centros de datos que requieran 800G.

El grupo QSFP-DD800 MSA establece la especificación de hardware del transceptor óptico 800G

Otro grupo MSA de transceptores formado por Cisco, Broadcom, Juniper, Intel, etc. también considera que el factor de forma enchufable es una opción ideal para la conectividad del centro de datos. Este grupo ha publicado recientemente la primera versión de lanzamiento del conector transceptor enchufable 800G QSFP de doble densidad (QSFP-DD800) y de los estándares de sistema de casos, donde se ha definido el factor de forma del transceptor óptico de 800G - QSFP-DD800. Se dice que el QSFP-DD800 soporta 8 interfaces eléctricas de alta velocidad conectadas al anfitrión (host), cada carril es de 100 Gb/s. Además, es compatible con los anteriores módulos QSFP-DD o QSFP incluyendo QSFP+, QSFP28, QSFP56, y 400G QSFP-DD, de modo que proporciona enormes ventajas comerciales y operativas para los operadores durante el despliegue de la red de 800G.

Estado actual de los módulos ópticos y las tecnologías de 800G

Aunque las especificaciones necesarias de los módulos Ethernet y ópticos 800G están relativamente completas, es probable que deban ser revisadas o perfeccionadas más adelante de acuerdo con las aplicaciones prácticas. Esta situación no afectará el creciente desarrollo de los módulos de fibra óptica en la conectividad de centros de datos de alta velocidad. La disponibilidad de una óptica de alto volumen y bajo costo seguirá facilitando todas las transiciones de velocidad. A medida que la velocidad de la red aumente más allá de los 800 Gb/s, la tecnología óptica enchufable se encontrará con problemas de densidad y potencia. Cuando esto ocurra, se necesitarán tecnologías alternativas como la óptica co-empaquetada (CPO, co-packaged optics).

Pero actualmente, los módulos ópticos enchufables de 800G no se pueden producir ni aplicar rápidamente en aplicaciones «del lado cliente» debido a la complejidad de la estructura. La necesidad de pasar a una mayor velocidad y a la vez mantener un alto rendimiento supone un gran reto para los componentes ópticos. El grupo 800G Pluggable MSA afirma que ya se están prototipando los diversos subcomponentes previstos en el MSA y que se espera tener los primeros módulos 800G de muestra en 2021. Además, la empresa Inphi ha anunciado recientemente un nuevo procesador de señal digital (DSP, digital signal processor) PAM4 de 800G 7 nm que es el primer DSP PAM4 de 800 Gb/s o 8x 100 Gb/s en permitir módulos transceptores ópticos de 800G en factores de forma QSFP-DD800 u OSFP, de modo que posibilita la producción de transceptores enchufables de 800G.

Sin embargo, en «el lado de la línea» de este tipo de redes, la óptica de 800G no es extraña para las marcas operadoras de redes. Su función principal se ha logrado en las «tarjetas de línea» que son complejas placas de circuitos electrónicos, donde los fabricantes de tecnología óptica pueden desarrollar su propia solución de red sin compatibilidad ni interoperabilidad con las tarjetas de línea de otros fabricantes. Por ejemplo, Ciena WaveLogic 5 Extreme (WL5e) ofrece 800G de capacidad en una sola longitud de onda con una capacidad sintonizable a partir de 200G: en las aplicaciones de interconexión de centros de datos (DCI, data center interconnect) es capaz de soportar 600 Gb/s a través de enlaces de 1 000 km, 400 Gb/s a través de rutas de alcance ultra largo y 200 Gb/s a través de cables compensados transpacíficos. Huawei también ha lanzado su módulo óptico sintonizable de ultra alta velocidad 800G, afirma garantizar el ancho de banda en redes de 5G excelentes, y además, soporta velocidades de línea sintonizadas de 200 Gb/s a 800 Gb/s para adaptarse a diversas aplicaciones.

Pero no importa si se trata de los módulos ópticos 800G de WL5e o de Huawei, ambos deben utilizarse junto a sus portfolios al aplicar la velocidad de 800G para la transmisión troncal, la transmisión metropolitana y las interconexiones de centros de datos. Como consecuencia, tendrán un costo definitivamente superior que el de las redes actuales de 100G, 200G y 400G.

¿Acaso son un producto lejano los módulos ópticos 800G?

El aumento de tráfico y ancho de banda en la nube y los centros de datos no sólo realza el desarrollo de los transceptores ópticos de 800G, sino que también plantea mayores requisitos para la capacidad de conmutación de los switches y los routers de la red. Por lo tanto, en la elección entre las especificaciones de 800G se deberán tener en cuenta tanto los factores de forma del transceptor como la tecnología del lado del switch/router. Tomando en consideración que se han publicado las soluciones de 8x100G y 4x200G así como la especificación QSFP-DD800, es seguro que la tecnología óptica de 800G saldrá al mercado rápidamente para estar a la altura de las aplicaciones de alta velocidad actuales.

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