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Si concentrarsi sulle telecomunicazioni ad alta velocità: Mercato Ethernet 400G attuale e futuro

12 gennaio 2021

Secondo i principali Cloud Service Providers (CSP) e vari rapporti di previsione di rete, nel corso del 2020 l'Ethernet 400G si affermerà come tecnologia leader. Anche IDC (International Data Corporation) e Cignal Ai hanno dimostrato una situazione simile. In breve, l'Ethernet 400G sostituirà le implementazioni 100G e 200G in modo più rapido rispetto a 100G della precedente Ethernet.

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L'ascesa del 400G

I fattori che influenzano lo sviluppo del 400G sono principalmente orientati all'applicazione e alla tecnologia. I driver delle applicazioni includono la trasmissione ad alta velocità 5G, i requisiti di mercato per i data center, il cloud computing e la trasmissione video ad alta definizione. I driver tecnologici comprendono lo sviluppo di tecnologie sul mercato e la standardizzazione dei prodotti.

Fattori orientati all'applicazione

  • Il 5G accelera l'Ethernet 400G: Un'analisi di Cisco sottolinea che la tecnologia 5G ha bisogno di un'architettura informatica all'avanguardia, che porti le risorse del cloud - calcolo, archiviazione e collegamento di rete - più vicine alle applicazioni, ai dispositivi e agli utenti. Mentre, l'Edge Computing necessita di maggiore larghezza di banda, supporto per un maggior numero di dispositivi in rete e maggiore sicurezza per proteggere e gestire i dati. Ad esempio, un sistema radio 4G può supportare fino a soli 2.000 dispositivi attivi in un chilometro quadrato, mentre il 5G può supportare fino a 100.000 dispositivi attivi nella stessa portata. Con la tecnologia 400G che offre una maggiore larghezza di banda, più dispositivi e applicazioni potrebbero essere supportati nel 5G. Al giorno d'oggi, il 5G ha iniziato ad essere ampiamente diffuso nel 2019. Ad esempio, la Cina, dove il 5G si sviluppa più velocemente, ha implementato oltre 100.000 stazioni base. Inoltre, si prevedono 150 milioni di abbonati alla telefonia mobile 5G entro il 2020 in Cina.

Articoli 4G LTE 5G
Velocità media dei dati 25 Mb/s 100 Mb/s
Velocità di picco dei dati 150 Mb/s 10,000 Mb/s
Latenza 50 ms 1 ms
Densità di connessione 2,000 per chilometro quadrato 100,000 per chilometro quadrato


  • Requisiti del Data Center & del Cloud Computing: Una ricerca di Cisco indica che i data center basati sul cloud assorbiranno il 92% del carico di lavoro dei data center di prossima generazione, mentre i data center tradizionali elaboreranno solo l'esiguo 8% entro il 2021. Questi requisiti oggettivi per l'aumento della velocità di trasmissione dei dati spingono fortemente lo sviluppo del 400G. Si stima che il 400G sarà la velocità prevalente nei chip degli switch e nelle piattaforme di rete nei prossimi anni.

  • Esigenze di trasmissione video ad alta definizione: Fondamentalmente tutte le forme di applicazioni Internet si stanno orientando verso la tecnologia video. Si stima che oltre l'80% del traffico sia video. Per tutti è una piattaforma molto importante per interagire anche in futuro, in particolare per lo streaming video in tempo reale, come le videoconferenze multi-party. I video ad alta definizione (come i video 4K) hanno bisogno di una maggiore larghezza di banda e di una minore latenza rispetto ai precedenti normali video a bassa definizione.

Fattori tecnologici

La tecnologia 400G era originariamente nota come IEEE 802.3bs ed è stata ufficialmente approvata a dicembre,  2017. Regola nuovi standard, tra cui la Forward Error Correction (FEC) per migliorare le prestazioni di errore. Rispettando questi standard, i primi elementi della rete 400G hanno completato con successo le prove e l'implementazione iniziale. Attualmente, sono stati messi in uso alcuni switch 400G di marca come Cisco 400G Nexus, Arista 400G serie 7060X4, Mellanox Spectrum-2, switch 400G FS, etc. Anche lo schema di connessione 400G è in fiore, come il DAC 400G e i ricetrasmettitori 400G (il ricetrasmettitore QSFP-DD 400G, il ricetrasmettitore OSFP 400G, il ricetrasmettitore CFP8 400G etc.), tra cui QSFP-DD 400G sta diventando il principale fattore di forma per la sua alta densità e il basso consumo energetico. Poiché la rete Ethernet 400G cresce più rapidamente verso la standardizzazione, la commercializzazione e la scalabilità, presto il sistema di prodotti 400G sarà gradualmente perfetto e appariranno altri prodotti 400G.

Influenze di 400G

Il 400G promuove i mercati di 25G e 100G, mentre riduce la quota di mercato del 200G

Rispetto all'Ethernet 10G, l'Ethernet 25G guadagna più popolarità in tutto il settore della trasmissione ottica perché le tecnologie a 25Gbps e 50Gbps per canale forniscono gli standard di base per gli attuali 100G (4x 25Gbps), i prossimi 400G (8x 50Gbps) e la futura rete 800G. Pertanto, il rapido sviluppo del 400G promuoverà a sua volta, in una certa misura, i mercati di 25G e 100G. Analogamente, la rapida comparsa del 400G implica che il 200G è solo temporaneo.

Si prevede che il 400G ridurrà i costi complessivi di funzionamento e manutenzione della rete

Per gli scenari di accesso, metropolitana e interconnessione dei data center, dove sono richieste brevi distanze di trasmissione e una maggiore larghezza di banda, le risorse in fibra sono relativamente scarse. La tecnologia a singola portante 400G può fornire la più grande larghezza di banda di trasmissione e la più alta efficienza spettrale con la configurazione più semplice, che riduce efficacemente i costi di trasmissione.

Nella dorsale e in alcune reti di aree metropolitane più complesse, dove la distanza di trasmissione è più lunga con più nodi di rete, i requisiti per le prestazioni di trasmissione sono più severi. In tali circostanze, la tecnologia a doppia portante (2x 200G) e un algoritmo ottimizzato potrebbero lavorare insieme per comprimere la spaziatura dei canali. Questo può non solo migliorare l'efficienza spettrale del 30% (vicino al livello di una tecnologia a singola portante 400G), ma anche estendere la distanza di trasmissione di 400G a diverse migliaia di chilometri, aiutando gli operatori a distribuire rapidamente le reti dorsali 400G con risorse di larghezza di banda minime.

La soluzione 400G può anche aumentare la capacità della singola fibra del 40% e ridurre il consumo energetico del 40%, migliorando così notevolmente le prestazioni della rete e riducendo i costi di gestione e manutenzione della rete.

Opportunità in 400G per fornitori e utenti

Molti fornitori pubblicizzano i loro prodotti 400G per essere all'avanguardia. In realtà, raramente i fornitori hanno la reale capacità di fornitura e la qualità della maggior parte dei prodotti 400G forniti non può essere garantita. Per vincere l'agguerrita concorrenza del mercato, i fornitori dovrebbero prestare maggiore attenzione a migliorare la qualità del prodotto e la forte capacità di fornitura. Il che è indubbiamente vantaggioso per gli utenti, che possono ottenere prodotti e servizi migliori con prezzi relativamente più bassi.

Impatto del 400G sul cablaggio e sulla connettività

Nella base installata multimodale, la differenza maggiore tra i moduli da 100G e 400G è l'aumento del numero totale di fibre. Per il sistema di trasmissione monomodale, la maggior parte dell'architettura basata su LC e MPO duplex che viene installata a 100G dovrebbe servire per 400G. Per la trasmissione in parallelo o multifibra, i ricetrasmettitori come 400GBASE-SR4.2 che operano con il multiplexing a divisione di lunghezza d'onda corta (SWDM) a quattro lunghezze d'onda forniscono distanze maggiori su fibra OM5 rispetto a OM4 o OM3. Inoltre, la fibra OM5 a banda larga multimodale (WBMMF) consente l'uso della tecnologia SWDM per trasmettere segnali multipli (lunghezze d'onda) su una sola fibra. Ciò indica che la fibra OM5 e le tecnologie SWDM continueranno ad offrire un migliore supporto su Ethernet 400G.

Velocità di trasmissione dati Ricetrasmettitore Coppie Raggio d'azione nominale
40G 40G-BiDi 1 OM3: 100m
OM4: 150m
OM5: 200m
40G-SWDM4 1 OM3: 240m
OM4: 350m
OM5: 440m
100G 100G-BiDi 1 OM3: 70m
OM4: 100m
OM5: 150m
100G-SWDM4 1 OM3: 75m
OM4: 100m
OM5: 150m
400G 40GBASE-SR4.2 4 OM3: 70m
OM4: 100m
OM5: 150m

Siete pronti per l'Ethernet 400G?

L'Ethernet 400G è una tendenza inevitabile nell'attuale mercato delle reti. Spinto da varie richieste e tecnologie di mercato, è arrivato più rapidamente di qualsiasi altra tecnologia precedente. Oltre a ciò, ha anche molti effetti significativi, come la riduzione della quota di mercato del 200G e il risparmio dei costi di trasmissione in una certa misura. Sebbene l'attuale tendenza del mercato dei 400G sia chiara, non c'è stata molta concorrenza su tali prodotti. Molti di questi, infatti, sono in fase di test di resistenza all'acqua e i loro prezzi potrebbero essere leggermente più bassi rispetto a quelli dei prodotti sviluppati in un secondo momento. Dovremmo cogliere l'opportunità di capire ed entrare nel mondo 400G in anticipo.

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