Aktuell werden SFP28/SFP56- und QSFP28/QSFP56-IO-Module hauptsächlich zur Verbindung von Switches und Servern in gängigen Serverschränken eingesetzt. Im Zeitalter von 56 Gbit/s wurde zur Erzielung höherer Portdichten das QSFP-DD-IO-Modul mit einer Portkapazität von 400 Gbit/s weiterentwickelt. Durch die Verdopplung der Signalrate konnte die Portkapazität des QSFP-DD-Moduls auf 800 Gbit/s verdoppelt werden. Dieses Modul trägt die Bezeichnung OSFP112 und verfügt über acht Hochgeschwindigkeitskanäle, deren Übertragungsrate pro Kanal bis zu 112 Gbit/s (PAM4) beträgt. Die Gesamtübertragungsrate des Moduls liegt somit bei bis zu 800 Gbit/s. OSFP112 ist abwärtskompatibel zu OSFP56 und erfüllt den IEEE 802.3CK-Standard. Dadurch werden die Übertragungsverluste deutlich reduziert und die Übertragungsdistanz von passiven Kupferkabeln weiter verkürzt. Ausgehend von realistischen physikalischen Beschränkungen reduzierte das IEEE 802.3CK-Team, das die 112G-Spezifikation formulierte, die maximale Länge der Kupferkabelverbindung auf 2 Meter, basierend auf der 56G-Kupferkabel-IO mit einer maximalen Geschwindigkeit von 3 Metern.
QSFP-DD X 2-Port-1,6-Tbit/s-Testplatine
QQSFP -DD 800G kämpft gegen den Wind
Die Leistungsfähigkeit von Rechenzentren wird durch Server, Switches und Konnektivitätsfaktoren bestimmt, die sich gegenseitig beeinflussen und so ein schnelleres und kostengünstigeres Wachstum ermöglichen. Die Switching-Technologie ist seit vielen Jahren der Haupttreiber. Mit dem kürzlichen Ende der OFC2021 präsentierten führende Hersteller optischer Kommunikationslösungen wie Intel, Finisar, Xechuang, Opticexpress und New Yisheng ihre optischen Module der 800G-Serie. Gleichzeitig stellten ausländische Hersteller optischer Chips High-End-Produkte für 800G vor, und das traditionelle Konzept dürfte auch im 800G-Zeitalter noch relevant sein. Wir gehen davon aus, dass sich der technologische Weg für optische 800G-Module immer deutlicher abzeichnet, wobei 800GDR8 und 2*FR4 das größte Potenzial für den Massenmarkt besitzen. Da die führenden Hersteller optischer Module und Chips auf der OFC2021 sukzessive neue Produkte vorstellten, sind der Zeitpunkt und der technologische Schwerpunkt des 800G-Upgrades definiert. Die Entwicklung der optischen Modulindustrie für Rechenzentren verläuft weiterhin dynamisch, und die langfristigen Wachstumstreiber sind festgelegt. Wir sind überzeugt, dass im Zeitalter der Digitalisierung und künstlichen Intelligenz die stetige Zunahme des Datenverkehrs in Rechenzentren den Bedarf an kontinuierlicher Weiterentwicklung optischer Module mit sich bringt. Der klare technologische Weg von 800G deutet darauf hin, dass 400G sich in großem Umfang durchsetzen wird.
Bei der Erhöhung der Signalrate von 25 Gbit/s auf die aktuellen 56 Gbit/s aufgrund der Einführung des PAM4-Signalstandards (Pulsamplitudenmodulation, IEEE 802.3BS) verschiebt sich die Grundfrequenz des über die SerDes-Ethernet-Verbindung übertragenen Signals lediglich von 12,89 GHz auf 13,28 GHz. Die Grundfrequenz ändert sich also kaum. Systeme, die eine gute Übertragung von 25-Gbit/s-Signalen unterstützen, können mit geringfügigen Optimierungen auf 56 Gbit/s aufgerüstet werden. Die Aufrüstung von 56 Gbit/s auf 112 Gbit/s gestaltet sich hingegen deutlich schwieriger. Der bei der Entwicklung des 56-Gbit/s-Standards eingeführte PAM4-Signalstandard wird höchstwahrscheinlich auch bei 112 Gbit/s verwendet. Dadurch verschiebt sich die Grundfrequenz des 112-Gbit/s-Ethernet-Signals auf 26,56 GHz, was dem Doppelten der Grundfrequenz des 56-Gbit/s-Signals entspricht. Mit der Einführung von 112 Gbit/s-Übertragungsraten werden die Anforderungen an die Kabeltechnologie deutlich steigen. Aktuell werden Produkte mit 400-Gbit/s-Hochgeschwindigkeitskabeln ausgestattet. Etablierte Marken sind vorwiegend ausländische Hersteller wie TE, LEONI, MOLEX und Amphenol. In den letzten Jahren haben inländische Marken jedoch begonnen, aufzuholen. Von Fertigungsprozessen über Anlagen bis hin zu Materialien wurden zahlreiche Innovationen erzielt. Derzeit gibt es inländische Unternehmen, die 800G-Kupferkabel herstellen, allerdings ist die Zahl noch gering. Beispiele hierfür sind Shenzhen Hongteda, Dongguan Zhongyou Electronics, Dongguan Jinxinuo und Shenzhen Simic Communication. Die bestehenden technischen Herausforderungen liegen jedoch hauptsächlich im Bereich der blanken Ader. Aktuell ist es relativ schwierig, die Anforderungen an die elektrischen Hochfrequenzeigenschaften und die Flexibilität der Kabelverdrahtung gleichzeitig zu erfüllen. DAC-Kupferkabel stehen vor einer Phase rasanter Entwicklung. Derzeit gibt es nur wenige lokale Kabelhersteller.
Der Markt verändert sich rasant und wird sich in Zukunft noch schneller weiterentwickeln. Erfreulicherweise wurden von Normungsgremien bis hin zur Industrie bedeutende und vielversprechende Fortschritte erzielt, um Rechenzentren den Umstieg auf 400 Gbit/s und 800 Gbit/s zu ermöglichen. Doch die Beseitigung technologischer Hürden ist nur die halbe Miete. Die andere Hälfte ist das richtige Timing. Fehlentscheidungen führen zu höheren Kosten. Der Standard in heimischen Rechenzentren liegt derzeit bei 100 Gbit/s. Von den installierten 100-Gbit/s-Rechenzentren nutzen 25 % Kupfer, 50 % Multimode-Glasfaser und 25 % Singlemode-Glasfaser. Diese vorläufigen Zahlen sind nicht exakt, aber die steigende Nachfrage nach Bandbreite, Kapazität und geringerer Latenz treibt die Migration zu höheren Netzwerkgeschwindigkeiten voran. Daher wird die Anpassungsfähigkeit und Zukunftsfähigkeit von großen Cloud-Rechenzentren jedes Jahr aufs Neue auf die Probe gestellt. Aktuell überschwemmen 100-Gbit/s-Verbindungen den Markt, 400 Gbit/s werden im nächsten Jahr erwartet. Trotzdem nimmt der Datenfluss weiterhin zu, der Druck auf die Rechenzentren wird weiter steigen, nach 400G kam QSFP-DD 800G.
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Veröffentlichungsdatum: 16. August 2022
