400g অপটিক্যাল মডিউল বোঝা

 

কেন 400G হয়েছিল যখন এটি হয়েছিল

 

ব্যান্ডউইথের অগ্রগতির একটি নির্দিষ্ট অনিবার্যতা রয়েছে যা শিল্পের অভিজ্ঞরা আশা করেছিলেন। 10G থেকে 40G-তে লাফ দেওয়া সেই সময়ে তাৎপর্যপূর্ণ অনুভূত হয়েছিল। তারপর 100G এলো এবং হঠাৎ সবাই মেরুদণ্ডের-পাতার স্থাপত্য এবং পূর্ব-পশ্চিমের ট্র্যাফিক প্যাটার্ন নিয়ে কথা বলছিল। কিন্তু 400G? সেই রূপান্তর ভিন্ন হয়েছে।

NRZ মড্যুলেশন স্কিম যেটি আমাদেরকে 1G থেকে 25G এর মাধ্যমে ভালোভাবে পরিবেশন করেছে তা কেবল অর্থনৈতিকভাবে 100G-এর বেশি স্কেল করতে পারেনি। পদার্থবিদ্যা ব্যয়বহুল হয়েছে। সংকেত অখণ্ডতা একটি দুঃস্বপ্ন হয়ে ওঠে. আপনি প্রযুক্তিগতভাবে এনআরজেডকে আরও শক্ত করতে পারেন, নিশ্চিত-কিন্তু ভলিউম স্থাপনের জন্য খরচের বক্ররেখার কোনো মানে হয় না। তাই শিল্প PAM4 এর দিকে অগ্রসর হয়েছে।

PAM4 কি করে-এবং আপনি যদি অবকাঠামো নির্দিষ্ট করছেন-একটির পরিবর্তে প্রতি প্রতীকে দুটি বিট এনকোড করছেন তাহলে এটি বোঝার মতো। দুটির পরিবর্তে চারটি প্রশস্ততা স্তর। বড রেট দ্বিগুণ না করে দ্বিগুণ ডেটা থ্রুপুট। ট্রেডঅফ? আপনার সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত NRZ এর তুলনায় প্রায় 10dB হিট নেয়। এটা তুচ্ছ নয়। এই কারণেই প্রতিটি 400G মডিউল ফরোয়ার্ড ত্রুটি সংশোধন সহ জাহাজে বেক করা হয় এবং কেন এই ট্রান্সসিভারগুলিতে ডিএসপি (ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর) একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হয়ে উঠেছে।

 

 

ফর্ম ফ্যাক্টর যুদ্ধ

 

আমি বছরের পর বছর ধরে ট্রেড শো এবং প্রকিউরমেন্ট মিটিংয়ে QSFP-DD বনাম OSFP বিতর্ক দেখেছি। উভয় পক্ষের বৈধ যুক্তি আছে। কেউই নিশ্চিতভাবে জিতেনি।

QSFP-DD QSFP-DD MSA জোট থেকে বেরিয়ে এসেছে এর ঘাতক বৈশিষ্ট্য হিসাবে পশ্চাদপদ সামঞ্জস্যের সাথে। QSFP28 মডিউলগুলির একটি গুচ্ছ পেয়েছেন যা আপনি প্রতিস্থাপন করতে প্রস্তুত নন? তারা সরাসরি একটি QSFP-DD খাঁচায় স্লট করবে। মাত্রা-18.35 মিমি প্রস্থ, 89.4 মিমি দৈর্ঘ্য- ফর্ম ফ্যাক্টর পরিচিত রাখুন। আপনি একটি 1U ফ্রন্ট প্যানেলে 36টি পোর্ট ফিট করতে পারেন। আপনি যদি প্রতিটি স্লট পূরণ করেন তবে এটি মোট থ্রুপুটের 14.4Tbps। ক্রমবর্ধমানভাবে আপগ্রেড করা অপারেটরদের জন্য, এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

OSFP একটি ভিন্ন পদ্ধতি গ্রহণ করেছে। অক্টাল স্মল ফর্ম-ফ্যাক্টর প্লাগেবল গ্রুপ বলেছে: পশ্চাদগামী সামঞ্জস্য ভুলে যান, আসুন তাপ ব্যবস্থাপনা এবং ভবিষ্যতের মাপযোগ্যতার জন্য অপ্টিমাইজ করি। 22.58 মিমি চওড়া এবং 107.8 মিমি লম্বা, OSFP মডিউলে তাপ অপচয়ের জন্য বেশি পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল রয়েছে। তারা QSFP-DD এর 12-15W সিলিং এর বিপরীতে 15-20 ওয়াট পর্যন্ত পাওয়ার খাম সমর্থন করে। আপনি যখন সুসংগত অপটিক্স চালাচ্ছেন বা 800G এর জন্য পরিকল্পনা করছেন, তখন সেই হেডরুমটি প্রাসঙ্গিক হয়ে ওঠে।

NVIDIA তাদের কোয়ান্টাম-2 InfiniBand প্ল্যাটফর্মের জন্য OSFP-এ সমস্ত-সম্পর্কিত হয়েছে৷ এটা কিছুই না. কিন্তু Cisco এবং Arista থেকে এন্টারপ্রাইজ সুইচগুলি এখনও প্রধানত QSFP-DD পোর্টগুলি চালায়।

 

চিঠির প্রকৃত অর্থ কী

 

আপনি যদি কখনও একটি বিশেষ শীটের দিকে তাকিয়ে থাকেন যে কেন DR4-এর দাম "400G মডিউল" হওয়া সত্ত্বেও FR4-এর চেয়ে কম, আপনি একা নন৷ নামকরণ নিদর্শন অনুসরণ করে, কিন্তু সেই নিদর্শনগুলির ব্যতিক্রম আছে এবং ব্যতিক্রমগুলির নিজস্ব যুক্তি আছে।

• SR (স্বল্প পরিসর): মাল্টিমোড ফাইবার, 850nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য। 400G-SR8 একটি MPO-16 সংযোগকারীর উপর 50G PAM4 এর আটটি সমান্তরাল লেন ব্যবহার করে। রেঞ্জ OM4 ফাইবারে 100 মিটারের উপরে{19}}OM3 তে 70 মিটার। আরও আছে SR4, যা উচ্চ-গতির VCSEL ব্যবহার করে চারটি লেনের প্রতিটিতে 100G প্যাক করে। একই নাগাল, কম ফাইবার। 400G-SR4.2 ভেরিয়েন্ট (কখনও কখনও BIDI বলা হয়) দ্বিমুখী ট্রান্সমিশনের সাথে চতুর হয়ে ওঠে, মাত্র চারটি ফাইবারে 400G অর্জন করতে প্রতিটি দিকে দুটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য চালায়।
• DR4: একক-মোড ফাইবার, 1310nm, 500 মিটার। এটি SR পরিচালনা করতে পারে এমন ইন্ট্রা-ডেটাসেন্টার সংযোগের জন্য ওয়ার্কহরস। চারটি অপটিক্যাল লেনের প্রতিটি একটি ডেডিকেটেড ফাইবার জোড়ার উপরে 100G PAM4 বহন করে। এমপিও-12 সংযোগকারী। এখানে ব্রেকআউট ক্ষমতা উল্লেখযোগ্য-একটি DR4 চারটি স্বাধীন 100G-DR লিঙ্কে বিভক্ত হতে পারে, যা লিগ্যাসি 100G সরঞ্জামগুলিকে সংযুক্ত করার সময় সাহায্য করে৷
• FR4: দুই কিলোমিটার, একক-মোড। এখানে গিয়ারবক্স আর্কিটেকচার তার সংরক্ষণ উপার্জন করে। মডিউলটি আটটি 50G বৈদ্যুতিক লেন নেয়, সেগুলিকে DSP এর মাধ্যমে চারটি 100G অপটিক্যাল লেনে রূপান্তর করে, তারপর CWDM4 ব্যবধান (1271, 1291, 1311, 1331nm) ব্যবহার করে তরঙ্গদৈর্ঘ্য-একক ফাইবার জোড়ায় চারটি মাল্টিপ্লেক্স করে। ডুপ্লেক্স এলসি সংযোগকারী। DR4 এর সমান্তরাল পদ্ধতির তুলনায় অনেক পরিপাটি ক্যাবলিং।
• LR4 এবং তার পরেও: FR4 হিসাবে একই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের স্কিম, কিন্তু 10km পৌঁছানোর জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে৷ ER4 40 কিমি ঠেলে। ZR4 80km ছুঁয়েছে কিন্তু সুসংগত সনাক্তকরণের প্রয়োজন-সম্পূর্ণ ভিন্ন প্রযুক্তি, ভিন্ন মূল্যের পয়েন্ট, ভিন্ন ব্যবহারের ক্ষেত্রে। OIF থেকে 400ZR স্ট্যান্ডার্ড বিশেষভাবে মেট্রো DCI অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে লক্ষ্য করে যেখানে আপনার একটি সুইচ ফেসপ্লেটে প্লাগেবল সুসংগত অপটিক্স প্রয়োজন।

 

 

ডিএসপির প্রশ্ন

 

প্রতিটি 400G ট্রান্সসিভারে একটি ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর থাকে। প্রতি একক. এটি ঐচ্ছিক নয়-PAM4 মড্যুলেশন অত্যাধুনিক সিগন্যাল কন্ডিশনিং ছাড়া কাজ করে না।

ডিএসপি আসলে কি করে? চ্যানেল ক্ষতির জন্য ক্ষতিপূরণের জন্য ফিড-ফরোয়ার্ড সমতা। ইন্টার-প্রতীক হস্তক্ষেপের জন্য সিদ্ধান্ত প্রতিক্রিয়া সমতা। প্রাপ্ত সংকেত থেকে সময় বের করতে ঘড়ি এবং ডেটা পুনরুদ্ধার। ট্রান্সমিটে FEC এনকোডিং, FEC ডিকোডিং এবং প্রাপ্তিতে ত্রুটি সংশোধন। সুসংগত মডিউলগুলিতে, সেই তালিকায় বর্ণময় বিচ্ছুরণ ক্ষতিপূরণ এবং মেরুকরণ মোড বিচ্ছুরণ ব্যবস্থাপনা যোগ করুন।

ডিএসপি বিদ্যুৎ জ্বালায়। এটা অনেক. অনেক 400G মডিউলে, ডিএসপি মোট বিদ্যুতের অর্ধেকেরও বেশি খরচ করে। Marvell, Broadcom, এবং Inphi (বর্তমানে Marvell-এর অংশ) প্রসেস নোডগুলিকে সঙ্কুচিত করতে এবং দক্ষতা উন্নত করার প্রতিযোগিতায় লক করা হয়েছে। 7nm থেকে 5nm ডিএসপি-তে লাফ দেওয়া অর্থবহ হয়েছে-সমতুল্য কার্যকারিতার জন্য 20% ক্রমে পাওয়ার সাশ্রয়।

DSP-এর সুইচ ASIC-এ (যাকে কেউ কেউ "লিনিয়ার প্লাগেবল অপটিক্স" বা LPO বলে) নিয়ে যাওয়া উচিত কিনা তা নিয়ে বিতর্ক চলছে। যুক্তিটি যায়: আপনি যদি ইতিমধ্যে সুইচে সিগন্যাল প্রসেসিং করছেন তবে কেন প্রতিটি ট্রান্সসিভারে এটি প্রতিলিপি করবেন? কাউন্টার-আর্গুমেন্টে মডিউল ইন্টারঅপারেবিলিটি এবং বিভিন্ন সুইচ প্ল্যাটফর্ম জুড়ে অপটিক্সের যোগ্যতা অর্জনের ব্যবহারিক চ্যালেঞ্জ জড়িত। এই এক আগামী কয়েক বছরের মধ্যে খেলতে যাচ্ছে.

 

সিলিকন ফটোনিক্স ছবিতে প্রবেশ করে

 

মনে রাখবেন যখন সবাই ধরে নিয়েছিল InP (ইন্ডিয়াম ফসফাইড) লেজারগুলি 400G তে আধিপত্য করবে? আখ্যান পাল্টে গেল।

ইন্টেল এবং সিসকো প্রাথমিকভাবে সিলিকন ফটোনিক্সের উপর বাজি ধরে-মানক CMOS ফ্যাব্রিকেশন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সিলিকন সাবস্ট্রেটে অপটিক্যাল উপাদান একত্রিত করে। প্রতিশ্রুতি ছিল স্কেল এ খরচ সম্পর্কে সবসময়. ঐতিহ্যগত বিচ্ছিন্ন অপটিক্সের জন্য লেজার চিপস, মডুলেটর, ফটোডিটেক্টরের ম্যানুয়াল অ্যাসেম্বলির প্রয়োজন হয়, প্রতিটি বিভিন্ন উপকরণ থেকে। সিলিকন ফোটোনিক্স আপনাকে একক ডাইতে অনেক অপটিক্যাল ইঞ্জিন তৈরি করতে দেয়।

400G-DR4 সিলিকন ফটোনিক্স মডিউল শিপিং আজ হাইপারস্কেল স্থাপনার জন্য আকর্ষণীয় অর্থনীতি অফার করে। এগুলি EML-ভিত্তিক বিকল্পগুলির থেকে সর্বজনীনভাবে সস্তা নয়-এখনও-কিন্তু দামের গতিপথ সিলিকনকে সমর্থন করে কারণ ফ্যাব ফলন উন্নত হয়৷ বিদ্যুৎ খরচের সুবিধাও, বিশেষ করে মডুলেটর বিভাগে।

যে বলে, সিলিকন একটি মাঝারি লেজার তৈরি করে। পরোক্ষ ব্যান্ডগ্যাপ সমস্যা সমাধান করা হয়নি। তাই এমনকি সিলিকন ফোটোনিক্স মডিউলগুলিও সাধারণত একটি বহিরাগত InP বা GaAs গেইন চিপ ব্যবহার করে, হাইব্রিড-সিলিকন প্ল্যাটফর্মে সমন্বিত। এটি মার্জিত প্রকৌশল, কিন্তু "সিলিকন ফটোনিক্স" কিছুটা উচ্চাকাঙ্ক্ষী পরিভাষা থেকে যায়।

 

শক্তি এবং তাপ বাস্তবতা

 

এই ঘনত্বের জন্য বায়ু শীতলকরণ তার ব্যবহারিক সীমাতে পৌঁছেছে। তরল কুলিং-সুইচ এএসআইসি-তে ঠান্ডা প্লেট, সম্পূর্ণ র্যাকগুলির জন্য সম্ভাব্য নিমজ্জন-আর বিদেশী নয়৷ এটি কেবল ব্যয়বহুল অবকাঠামো যা সুবিধা সংস্থাগুলি এখনও নির্দিষ্ট এবং বজায় রাখতে শিখছে।

 

ব্রেকআউট দৃশ্যকল্প

 

একটি ক্ষমতা যা যথেষ্ট মনোযোগ দেয় না: 400G মডিউলগুলি প্রায়ই ব্রেকআউট অপারেশনের জন্য কনফিগার করা যেতে পারে, হোস্ট সিস্টেমে একাধিক নিম্ন{1}}রেট ইন্টারফেস হিসাবে উপস্থাপন করে৷

একটি 400G-SR8 দুটি 200G-SR4 লিঙ্ক, অথবা দুটি 100G-SR4 লিঙ্ক অর্ধেক হারে চলতে পারে, অথবা এমনকি আটটি স্বাধীন 50G চ্যানেল ("চ্যানেলাইজড" বা SR8-C ভেরিয়েন্ট) হতে পারে। একটি 400G-DR4 চারটি 100G-DR সংযোগে বিভক্ত হতে পারে-যখন আপনাকে একটি 400G সুইচ পোর্টকে চারটি পৃথক 100G সার্ভারের সাথে সংযুক্ত করতে হবে তখন দরকারী৷

ক্যাবলিং এখানে আকর্ষণীয় হয়ে ওঠে। একটি MPO-12 থেকে 4xLC ডুপ্লেক্স ব্রেকআউট হারনেস একটি একক DR4 পোর্ট নেয় এবং এটি চারটি স্বাধীন SMF জোড়ায় ফ্যান করে। নেটওয়ার্ক আর্কিটেক্টরা এই নমনীয়তা পছন্দ করেন, তবে তারের পরিচালনার প্রভাবগুলি বাস্তব। আপনার স্ট্রাকচার্ড ক্যাবলিং প্ল্যানের প্রথম দিন থেকে ব্রেকআউট পরিস্থিতিগুলির জন্য অ্যাকাউন্ট করতে হবে, অথবা আপনি স্থাপনের ছয় মাস পরে অ্যাড-হক প্যাচ কেবলগুলি চালাবেন।

 

400G এর জন্য 800G মানে কি?

 

শিল্পটি দ্রুত এগিয়ে চলেছে. 800G ট্রান্সসিভারগুলি এখন শিপিং করছে-এআই ক্লাস্টার ইন্টারকানেক্টের জন্য বেশিরভাগ SR8 এবং DR8 ভেরিয়েন্ট৷ যে 400G অপ্রচলিত করে তোলে? কাছেও নেই।

400G ইকোসিস্টেম পরিপক্ক হয়েছে। মডিউল খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে কমে গেছে. বিক্রেতাদের মধ্যে আন্তঃকার্যযোগ্যতা সুপ্রতিষ্ঠিত-। বেশিরভাগ এন্টারপ্রাইজ এবং ক্লাউড নেটওয়ার্কিং প্রয়োজনের জন্য, 400G কার্যক্ষমতা, খরচ এবং অপারেশনাল পরিচিতির মধুর স্থান উপস্থাপন করে। এটি বছরের পর বছর ধরে পাতার-মেরুদন্ডের কাপড় এবং সাধারণ-উদ্দেশ্য ডেটাসেন্টার সংযোগের ভলিউম প্লে হিসেবে থাকবে।

800G এবং অবশেষে 1.6T AI/ML পরিবেশে আধিপত্য বিস্তার করবে যেখানে GPU-গুলিকে অযৌক্তিক হারে প্রশিক্ষণের ডেটা সরাতে হবে। বিভিন্ন বাজার, বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা, বিভিন্ন বাজেট কথোপকথন। বেশিরভাগ নেটওয়ার্কের সেই বক্ররেখাটি অনুসরণ করার প্রয়োজন হবে না।

 

 

ব্যবহারিক বিবেচনার বিষয়ে কেউ লেখে না

 

কিছু জিনিস কঠিন উপায়ে শিখেছি:

মডিউল EEPROM সামঞ্জস্য বিক্রেতারা স্বীকার করার চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ। "সামঞ্জস্যপূর্ণ" ট্রান্সসিভার যা একটি সুইচ মডেলে সূক্ষ্ম কাজ করে সেগুলি একই ASIC কিন্তু ভিন্ন ফার্মওয়্যারের সাথে অন্যটিতে ত্রুটি ফেলতে পারে। তৃতীয় পক্ষের অপটিক্সের যোগ্যতা অর্জন করার সময় পরীক্ষার সময় তৈরি করুন।

FR4 এবং LR4 মডিউলের LC সংযোগকারীটি ডুপ্লেক্স-মোট দুটি ফাইবার-কিন্তু DR4 এবং SR8-এ MPO সংযোগকারী APC (কোণীয় শারীরিক যোগাযোগ) পলিশ ব্যবহার করে। APC এবং UPC সংযোগকারী মিশ্রিত করলে আপনি 20dB+ রিটার্ন লস এবং মাঝে মাঝে ত্রুটি পাবেন। রঙ কোডিং একটি কারণে বিদ্যমান.

বিভিন্ন নির্মাতাদের থেকে PAM4 মডিউলগুলি সূক্ষ্মভাবে বিভিন্ন FEC বাস্তবায়ন করতে পারে। মান ব্যাখ্যা জন্য জায়গা ছেড়ে. আপনি যদি একটি লিঙ্কে ব্যাখ্যাতীতভাবে উচ্চ সংশোধন করা ত্রুটির সংখ্যা দেখতে পান, তাহলে ফাইবার প্ল্যান্টকে দোষারোপ করার আগে একই-বিক্রেতা মডিউলের জন্য এক প্রান্ত অদলবদল করার চেষ্টা করুন৷

তাপমাত্রা গুরুত্বপূর্ণ। এই মডিউলগুলি সাধারণত 70 ডিগ্রি পর্যন্ত কেস তাপমাত্রার জন্য রেট করা হয়, তবে আপনি সেই সিলিংয়ে আঘাত করার আগে কর্মক্ষমতা হ্রাস পায়। আপনি যদি সামঞ্জস্যপূর্ণ আচরণ চান তবে তাদের ঠান্ডা রাখুন।

 

সামনের রাস্তা

 

400G অপটিক্যাল মডিউলগুলি অগ্রণী প্রান্ত থেকে মূলধারার অবকাঠামোতে রূপান্তরিত হয়েছে৷ প্রযুক্তিগত সিদ্ধান্তগুলি-QSFP-DD বনাম OSFP, সমান্তরাল বনাম WDM, সিলিকন বনাম বিযুক্ত অপটিক্স-তিন বছর আগে একই ঝুঁকি বহন করে না। শক্তিশালী সরবরাহ চেইন বিদ্যমান। একাধিক যোগ্য বিক্রেতারা মূল্য এবং বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে প্রতিযোগিতা করে। স্ট্যান্ডার্ড সংস্থাগুলি বেশিরভাগ ইন্টারঅপারেবিলিটি এজ কেস ইস্ত্রি করেছে।

নেটওয়ার্ক আর্কিটেক্টদের জন্য আজ ডিপ্লোয়মেন্টের পরিকল্পনা করা, পছন্দের ফ্রেমওয়ার্কটি সোজা: আপনার সুইচ প্ল্যাটফর্ম কৌশলের সাথে ফর্ম ফ্যাক্টর মেলে, প্রকৃত নাগালের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে ট্রান্সসিভারের ধরন (SR/DR/FR/LR) নির্বাচন করুন, এবং -বিশেষের বেশি করবেন না৷ একটি 400G-LR4 একটি 400G-DR4-এর চেয়ে যথেষ্ট পরিমাণে বেশি খরচ করে-যদি আপনার দীর্ঘতম রান 300 মিটার হয়, তাহলে আপনি কোনও অপারেশনাল সুবিধার জন্য বাজেট বার্ন করছেন৷

পরের কয়েক বছর ক্রমবর্ধমান উন্নতি আনবে: নিম্ন শক্তির ডিএসপি, ভাল সিলিকন ফোটোনিক্স ফলন, সম্ভবত লিনিয়ার প্লাগেবল আর্কিটেকচারের আশেপাশে কিছু প্রমিতকরণ। কিন্তু মৌলিক প্রযুক্তির প্ল্যাটফর্ম স্থির হয়ে গেছে. 400G আর আবির্ভূত হচ্ছে না৷ এটা এখন শুধু অবকাঠামো-যে ধরনের আপনি আত্মবিশ্বাসের সাথে পরিকল্পনা করতে পারেন।

আর সততার সাথে? প্রথম দিকে 100G যুগের বিশৃঙ্খলার পরে, সেই ভবিষ্যদ্বাণীটি প্রশংসা করার মতো।