400G Breakout Architectures: Μετάφραση QSFP-DD 400G-DR4 σε 4x 100G-DR με χρήση εξαρτημάτων MPO-σε-LC

Καθώς τα υπερκλίμακα και τα κέντρα δεδομένων επιχειρήσεων αναβαθμίζουν τα επίπεδα μεταγωγής πυρήνα και σπονδυλικής στήλης σε 400G (χρησιμοποιώντας ASIC 12,8T ή 25,6T), οι διακόπτες του επιπέδου φύλλου και του Top-of-Rack (ToR) συχνά παραμένουν στα 100G για την υποστήριξη NIC διακομιστών παλαιού τύπου. Για να γεφυρωθεί αυτό το χάσμα εύρους ζώνης γενεών χωρίς να δεσμεύουν ακριβές θύρες μεταγωγέα, οι αρχιτέκτονες δικτύου βασίζονται σεPort Breakout Architectures.

Η διάσπαση μιας μονής θύρας 400G υψηλής χωρητικότητας-σε τέσσερις ανεξάρτητους συνδέσμους 100G είναι η πιο οικονομική-μέθοδος για την κλιμάκωση της μεταγενέστερης χωρητικότητας. Αυτή η τεχνική σύνοψη περιγράφει λεπτομερώς τις απαιτήσεις φυσικού επιπέδου, την αντιστοίχιση πομποδέκτη και τους προϋπολογισμούς οπτικών απωλειών που απαιτούνται για μια επιτυχημένη έξοδο 400G-σε-100G DR4.

1. Η Φυσική του 400G DR4 Breakout

ΟΒΑΣΗ 400G-DR4ο πομποδέκτης (σε συντελεστές μορφής QSFP-DD ή OSFP) έχει σχεδιαστεί μοναδικά για εφαρμογές διασκορπισμού. Σε αντίθεση με μια μονάδα 400G FR4-που πολυπλέκει τέσσερα μήκη κύματος σε ένα μόνο ζεύγος ινών (CWDM)-η μονάδα DR4 χρησιμοποιεί παράλληλη οπτική.

Μέσα στη μονάδα 400G DR4, τέσσερα ανεξάρτητα λέιζερ εκπέμπουν σε κεντρικό μήκος κύματος 1310 nm. Κάθε λέιζερ μεταφέρει ένα σήμα 100G PAM4 στο δικό του αποκλειστικό σκέλος ίνας μονής-λειτουργίας.

Η διεπαφή:Η μονάδα χρησιμοποιεί μια διεπαφή MPO-12 APC (Angled Physical Contact).

The Lane Mapping:Εκπέμπει στις ίνες 1, 2, 3, 4 και λαμβάνει στις ίνες 9, 10, 11, 12. Οι ίνες 5 έως 8 είναι ανενεργές.

Επειδή οι τέσσερις λωρίδες 100G είναι φυσικά διαχωρισμένες, μπορούν να διαχωριστούν μηχανικά χρησιμοποιώντας έναMPO-σε-LC Breakout Harness(γνωστό και ως ανεμιστήρας-καλώδιο εξόδου) για τροφοδοσία τεσσάρων διακριτών πομποδεκτών 100G στο αντίθετο άκρο.

2. Συμβατότητα πομποδέκτη και μήτρα ζεύξης

Για να δημιουργηθεί μια επιτυχημένη σύνδεση διακοπής, οι μεταγενέστεροι πομποδέκτες 100G πρέπει να ταιριάζουν με το μήκος κύματος, τη διαμόρφωση και το προφίλ FEC (Προώθηση Διόρθωση σφάλματος) της μονάδας κεντρικού υπολογιστή 400G.

Μια μονάδα 400G DR4 ΔΕΝ ΜΠΟΡΕΙ να ξεσπάσει σε παλαιού τύπου μονάδες 100G LR4 ή 100G CWDM4, καθώς αυτές βασίζονται στη διαμόρφωση NRZ και σε διαφορετικά πλέγματα μήκους κύματος. Πρέπει να αντιστοιχιστεί με μονάδες μονής-λωρίδας 100G PAM4:

3. Ποσοτική σύνδεση προϋπολογισμού και απώλειας εισαγωγών MPO-σε-LC

Η προσθήκη μιας πλεξούδας διάσπασης εισάγει ένα μηχανικό σημείο διαχωρισμού, το οποίο αλλάζει τον τυπικό προϋπολογισμό οπτικής ζεύξης.

Σύμφωνα με το IEEE 802.3bs, η μέγιστη επιτρεπόμενη απώλεια εισαγωγής καναλιού για μια σύνδεση 400G DR4 περιορίζεται αυστηρά σε3,0 dB. Ένα τυπικό καλώδιο διακοπής ενσωματώνει δύο μεταβάσεις σύνδεσης: μια σύνδεση MPO στον διακόπτη ράχης και μια σύνδεση LC στο διακόπτη φύλλων.

Παράδειγμα υπολογισμού απώλειας συνδέσμου:

Απώλεια σύνδεσης MPO-12 Elite:$\\le 0,35 \\text{ dB}$

Απώλεια σύνδεσης LC Duplex:$\\le 0,20 \\text{ dB}$

Εξασθένηση ινών (OS2 @ 1310nm πάνω από 100m):$0,35 \\text{ dB/km} \\times 0,1 \\text{ km}=0.035 \\text{ dB}$

Συνολική σωματική απώλεια:$0.35 + 0.20 + 0.035=0.585 \\text{ dB}$

Σύναψη:$0,585 \\text{ dB} \\ll 3,0 \\text{ dB}$. Ο σύνδεσμος διάσπασης λειτουργεί με άφθονο περιθώριο (χώρος κεφαλής). Ωστόσο, εάν χρησιμοποιούνται τυπικές-υποδοχές MPO απώλειας (0,75 dB) και πολλαπλές διασταυρούμενες-επιδιορθώσεις, ο προϋπολογισμός θα υποβαθμιστεί γρήγορα, προκαλώντας αποτυχία του PAM4 DSP. Τα στοιχεία Elite/Low{9}}χαμηλών απωλειών είναι υποχρεωτικά.

4. Απαίτηση διαμόρφωσης θύρας ASIC

Ένας φυσικός διαχωρισμός καλωδίου είναι ανεπαρκής από μόνος του. ο διακόπτης ASIC πρέπει να προγραμματιστεί ώστε να επανατοποθετεί τις λωρίδες SerDes (Serializer/Deserializer). Από προεπιλογή, μια θύρα μεταγωγής αναμένει μια ενιαία διεύθυνση MAC 400G.

Οι μηχανικοί δικτύου πρέπει να εκτελέσουν μια εντολή διαχωρισμού θύρας-στο switch CLI (π.χ. SONiC, Cisco NX-OS ή Arista EOS) για να διαιρέσετε λογικά τη θύρα.

Παράδειγμα λογικής εντολής:θύρα προφίλ υλικού 1/1 breakout 4x100G

Αποτέλεσμα:Η θύρα Ethernet1/1 κλείνει και επαναρχικοποιείται καθώς οι Eth1/1/1, Eth1/1/2, Eth1/1/3 και Eth1/1/4 διαπραγματεύονται τη δική τους ανεξάρτητη εκπαίδευση σύνδεσης 100G και κατάσταση FEC.