A Inteligência Artificial (IA) está impulsionando o desenvolvimento de transceptores, para fibra, e inclui a tecnologia Base 8 e Base 16. Isso está evoluindo muito rapidamente com a IA como um driver específico. O que isso significa para as mudanças na arquitetura do Data Center é que estamos vendo a fibra direcionada diretamente para o servidor, devido à crescente necessidade de 50G e acima. Um caso de uso comum de IA aqui são os transceptores duplos de 400G (800G 2XSR4) no servidor conectado a um único transceptor de 16 fibras 800G no switch leaf (800G VR8).

A interconexão e a proposta de valor de breakouts para aplicativos corporativos não são discutidas com frequência. Os pensamentos dos clientes são mais, como faço para dividir um transceptor óptico paralelo em várias pistas utilizáveis? No entanto, ambos são fundamentais para a aceitação da tecnologia.

A Tabela 1 ilustra o roteiro do IEEE para 400G, 800G até 1,6T, que é central para a discussão em torno de soluções de oito e 16 fibras, pois essas são as principais aplicações para Data Centers em nuvem, corporativos e de IA.

Existem três tipos principais de transceptores que vemos os clientes usando em Data Centers, o 16f MPO, o 8/12f MPO e o MPO duplo 8/12f, que fornecem os recursos de fuga nas pistas para alternar para aplicativos de servidor. Em primeiro lugar, para o 400G SR8, devemos observar que existem versões de 800G no mercado, com alcance de 30m, portanto, não são compatíveis com alcance padrão (o transceptor VR8 é especificado pelo padrão IEEE como 50m). O 400G SR8 é voltado para aplicações de switch para servidor, geralmente onde um switch 400G baseado em chassi precisa ser dividido em pistas de 50G, que se conectam diretamente às placas de interface de rede do servidor. Aqui, o alcance total de soluções baseadas em padrões como VR8 (50m) e SR8 (100m) não é necessário, pois uma mudança típica para o aplicativo de servidor requer apenas 15-30m.

Agora estamos deixando de utilizar cobre além de 50G e, para 100G ou 800G SR8, existe o transceptor 8/12f 400G SR4.2, que é baseado em um MPO de oito fibras, quatro pistas de transmissão 50G (Tx) e quatro pistas de recepção 50G (Rx) e é a solução BiDi.

A solução DR4 é principalmente para hiperescala usando interconexão leaf/spine e soluções switch-to-switch. Muitos hiperescalas estão implementando o 800G DR4, no entanto, hoje alguns estão selecionando soluções DR8 por sua capacidade de oferecer suporte a dois transceptores 400G DR4.

Os fabricantes de transponders também responderam aos requisitos do Data Center usando a tecnologia disponível e desenvolveram o MPO duplo de oito fibras (2XDR4).

Basicamente, dois transceptores DR4 giraram 90 graus e foram colocados em um único formato de transceptor (normalmente OSFP). Este é obviamente um produto de menor risco, pois dobra a capacidade da pista em um formato reconhecido (taxa de pista mais baixa) e pegada de conector semelhante. Ele também oferece menor consumo de energia para o mesmo número de pistas e economiza espaço no rack.

Configurações de switch para switch e switch para servidor

O diagrama 1 ilustra a simplicidade do cabeamento de fibra estruturada para aplicações de switch a switch. Os clientes podem usar o cabeamento estruturado DR4 e o tronco DR4, oito fibras no painel esquerdo e no MPO de seis ou oito portas, que é então combinado em um cabo tronco SMF MPO para um breakout MPO remoto de quatro para um (4:1).

Nesse ponto, a solução se divide em quatro pistas DR1 para distribuição de equipamentos de switch 100G. Isso permite que o cliente minimize a pegada de pelo menos um lado da solução e vá ponto a ponto com transceptores de 100G.

O diagrama 2 ilustra um switch para um aplicativo de servidor usando transceptores 400G SR8 em fibra multimodo e suportando 50G SR1 nos servidores.

Hoje, este plano de cabo suportará 50G no servidor com placas NIC baseadas em LC (e, finalmente, 100G SR1 e possivelmente 200G SR1 sem alterações na planta de cabos).

Nesse cenário, o cliente está dando suporte a oito placas de interface de rede (NICs) 50G ou oito 100G no servidor. Isso é obtido adicionando um transceptor SR8 de 400 gigas ou um transceptor SR8 de 800G, a versão de curto alcance se conecta ao MPO de seis ou oito portas e o conjunto de entroncamento de fibra Base 16 do tronco se conecta à parte traseira do módulo. Essa solução oferece maior versatilidade, pois pode ser localizada na parte superior dos gabinetes do servidor e distribui jumpers LC diretamente para a placa de rede nos servidores de destino.

Duas mudanças de mercado que mudam o jogo

Um fator crucial na adoção de fibra é a redução comparativa da métrica de preço para transceptores de fibra monomodo contra, o que às vezes era, um custo de 3x em relação às soluções de transceptores multimodo intercambiáveis. Portanto, dimensionar soluções usando fibra monomodo não é o custo financeiramente restritivo que era, especialmente onde a necessidade de quantidades mais rápidas e maiores de dados é essencial, como acontece com aplicativos de IA e conexões switch a switch em nuvem.

Muitos clientes hoje são atraídos pelos recursos que o modo único oferece (maior alcance e maior taxa de faixa) e, para números crescentes, as soluções multimodo de maior alcance de 400G estão perdendo para alternativas de modo único, normalmente para interconexão de fibra folha a espinha.

Uma mudança arquitetônica de cobre para fibra ao mudar para a interconexão do servidor também está ocorrendo. Isso se deve em parte à menor capacidade (menor alcance) e flexibilidade do cobre (diâmetro de cabo muito maior), juntamente com a mudança para uma velocidade mais alta – 50G plus – que levou a fibra para a placa de rede do servidor.

Além disso, um salto na tecnologia de comutação oferece a capacidade de reduzir massivamente o número de interruptores necessários em um gabinete. O diagrama 3 ilustra dezesseis gabinetes de 32 servidores. O exemplo superior 'current' mostra cada gabinete com comutação ToR (topo do rack). O segundo exemplo mostra quatro switches MoR (meio de linha), que são suportados por um switch baseado em chassi separado e fornecem recursos idênticos de excesso de assinatura para os mesmos servidores 512.

Como todo o equipamento ativo é consolidado em menos switches baseados em chassi, que são de alta densidade devido aos transceptores ópticos paralelos que fornecem capacidade de fuga e interconexão passiva de fibra até os gabinetes do servidor. Isso move a topologia do ToR para o MoR com um breakout de quatro (SR4) ou oito (SR8). Esse layout também oferece a capacidade de 'Rack and Roll' do gabinete, aumentando as oportunidades e a flexibilidade do cliente.

Tecnologia atualizada e custos reduzidos

As melhorias que estão sendo feitas na conectividade e na interconexão também estão gerando economias significativas de custos de infraestrutura. Esses exemplos demonstram que há economia na implantação e oportunidades para habilitar o Rack and Roll. A energia, um custo operacional importante, também é reduzida pelo número de portas de comutação e pelo número de chaves por meio da consolidação de pistas em óptica de transceptor único.

Ao consolidar pistas em um único transceptor, um transceptor óptico paralelo, por exemplo, um SR4 consome significativamente menos energia do que quatro transceptores SR1. Além disso, um switch nativo de 100G, em comparação com um switch de 400G, usaria significativamente menos energia se for SR4 e, proporcionalmente, ainda menos se for SR8. Se essa abordagem for dimensionada nos 16 cenários de gabinete mostrados no Diagrama 3, ela oferecerá uma economia de energia de 60% na comutação, fornecendo valor real em OpEx e em CapEx, portanto, menos comutadores físicos.