400ZR: Rendere possibile il 400G per il DCI di prossima generazione

Per far fronte ai servizi cloud su larga scala e ad altre crescenti esigenze di archiviazione ed elaborazione dei data center, i sistemi di data center sono diventati sempre più decentralizzati e difficili da gestire. Inoltre, applicazioni come l'intelligenza artificiale (AI) hanno urgentemente bisogno di architetture di rete a bassa latenza ed elevata larghezza di banda per supportare il gran numero di input/output (I/O) da macchina a macchina generati tra i server. Per garantire le prestazioni di base di queste applicazioni, la propagazione massima della fibra tra questi centri dati distribuiti deve essere limitata a circa 100 km. Pertanto, questi data center devono essere collegati in cluster distribuiti. Per garantire un'interconnessione dei data center ad alta larghezza di banda e ad alta densità, è nata la ZR 400G. In questo post vi spiegheremo cos'è il 400ZR, come funziona e quali sono le sue influenze.

Cosa è il 400ZR?

400ZR, o 400G ZR, è uno standard che consentirà la trasmissione di più carichi utili da 400GE su collegamenti DCI (Data Center Interconnect) fino a 80 km, utilizzando il DWDM (dense wavelength division multiplexing) e una modulazione di ordine superiore. L'obiettivo è garantire un'implementazione accessibile e a lungo termine basata su una singola portante 400G che utilizza la doppia polarizzazione 16 QAM (modulazione di ampiezza in quadratura a 16 stati) a circa 60 gigabaud (Gbaud). Sviluppato dall'Optical Interconnect Forum (OIF), il progetto 400ZR è essenziale per facilitare la riduzione dei costi e della complessità delle interconnessioni dei data center ad alta larghezza di banda e per promuovere l'interoperabilità tra i produttori di moduli ottici.

Figura 1: transceiver ZR 400G in uno switch o router DCI

Come funziona il 400ZR?

400G ZR propone una soluzione tecnologica per la trasmissione di dati ad alta capacità che può essere abbinata alla porta dello switch 400GE. Utilizza un design unico di tecnologia ottica coerente avanzata per moduli di fattore di forma piccolo e collegabile. Sebbene il fattore di forma del prodotto non sia specificato nell'IA (accordo di implementazione), le aziende o i gruppi che contribuiscono al 400ZR hanno definito questa specifica per adattarsi alla soluzione. Questi fattori di forma, definiti separatamente dagli organismi Multi-Source Agreement (MSA), specificano transceiver meccanici compatti come QSFP-DD e OSFP, collegati e inseribili in un socket compatibile in una piattaforma di sistema. In altre parole, le soluzioni 400ZR compatibili che arriveranno sul mercato saranno anche interoperabili, dato che gli OIF e gli MSA dei fattori di forma sono organizzazioni a livello industriale. L'interoperabilità delle soluzioni 400ZR offre il duplice vantaggio di semplificare la gestione della catena di fornitura e l'implementazione.

400ZR+ per una trasmissione ottica a più lunga portata

Come altri transceiver 400G, la soluzione coerente collegabile 400ZR può supportare l'interconnessione Ethernet 400G e l'interoperabilità multi-vendor. Tuttavia, non è adatta alle reti metro-regionali di prossima generazione che necessitano di una trasmissione su 80 km con una capacità di linea di 400 Gb/s. In queste circostanze, viene proposto il 400ZR+, o 400G ZR+. Il 400ZR+ dovrebbe migliorare ulteriormente la modularità, supportando diverse capacità di canale in base ai requisiti di copertura e alla compatibilità con l'infrastruttura ottica metropolitana installata. Con il 400ZR+, sia la distanza di trasmissione che la capacità della linea possono essere garantite.

Quali influenze porterà la 400ZR?

Sebbene la tecnologia 400ZR sia ancora in fase embrionale, una volta che sarà stata introdotta, avrà un impatto significativo su molti settori, come i tre seguenti: data center hyper-scale, campus distribuiti e aree metropolitane e fornitori di telecomunicazioni.

400ZR aiuta i data center cloud e hyperscale ad adattarsi alla crescente domanda di maggiore larghezza di banda

Lo sviluppo di DCI e 400ZR potrebbe aiutare i data center cloud e hyper-scale ad adattarsi alla crescente domanda di maggiore larghezza di banda sulla rete. Potrebbero affrontare la crescita esponenziale di applicazioni come i servizi cloud, i dispositivi IoT e lo streaming video. Con il passare del tempo, 400G ZR contribuirà sempre di più alla crescita delle applicazioni e degli utenti per l'intera rete.

400ZR supporterà le interconnessioni nei data center distribuiti

Come già accennato, la tecnologia 400ZR supporterà le interconnessioni ad alta larghezza di banda necessarie per collegare i data center distribuiti. Grazie a questa connessione, i data center distribuiti possono comunicare tra loro, condividere i dati, bilanciare i carichi di lavoro, fornire backup ed espandere la capacità del data center quando necessario.

400ZR consente alle società di telecomunicazioni di effettuare il backhaul del traffico residenziale

Lo standard 400G ZR consentirà alle società di telecomunicazioni di effettuare il backhaul del traffico residenziale. Quando funziona a 200 Gb/s utilizzando segnali a 64 Gbaud e modulazione QPSK, il 400ZR può aumentare la portata delle tratte ad alta perdita. Per le reti 5G, 400G ZR fornisce il backhaul mobile aggregando più flussi da 25 Gb/s. 400ZR contribuisce a promuovere le applicazioni e i mercati emergenti del 5G.

400ZR+/400ZR- Offrirà una maggiore comodità sulla base di 400ZR

Oltre alla modalità interoperabile 400G, il transceiver 400ZR dovrebbe supportare anche altre modalità per aumentare la gamma di applicazioni indirizzabili. Queste modalità sono chiamate 400ZR + e 400ZR-. "+" indica che il consumo di energia del modulo supera i 15W richiesti dall'IA e da alcuni dispositivi collegabili, consentendo al modulo di utilizzare una tecnologia di elaborazione del segnale più potente per trasmettere su distanze di centinaia di chilometri. "-" indica che il modulo supporta modalità a bassa velocità, come 300G, 200G e 100G, che offrono agli operatori di rete una maggiore flessibilità.

La 400ZR resterà popolare nei prossimi anni?

Secondo i dati forniti da LightCounting, 400ZR guiderà la crescita delle vendite di moduli ottici nel periodo 2021-2024. La figura seguente mostra i dati di spedizione dei moduli DWDM ad alta velocità (100G e oltre) e a bassa velocità (10G e oltre) venduti sul mercato. È chiaro che i moduli utilizzati nel Cloud o nel DCI hanno una tendenza all'aumento nel periodo 2021-2024. Ciò significa che 400ZR guiderà la crescita annuale a partire dal 2021.

Inoltre, con la prima implementazione di SerDes a 100 Gbps nei chip di commutazione prevista per il 2021, la velocità di trasferimento dati necessaria passerà a 800 Gbps nei prossimi 1-2 anni per l'interfaccia ottica. Poiché il fattore di forma OSFP è stato definito per consentire un'interfaccia 8x 100GE senza modificare la definizione del transceiver. Allo stesso modo, in parallelo, l'ottica coerente sul lato della linea passerà a supportare 128GBaud 16QAM in un arco di tempo simile, rendendo facile la migrazione dall'attuale 400ZR alla prossima generazione 800ZR. Pertanto, il 400ZR è fondamentale sia nello sviluppo attuale che in quello futuro della rete.