光キャパシティ プランニング: ファイバー ネットワークを将来も保証する方法-

 

ファイバープラントの準備状況評価: トランシーバーのカタログではなく、ここから始めてください

 

データセンターのファイバープラントの準備状況評価の最初のステップは、設置仕様書に記載されているものではなく、実際にあるものを測定することです。

 

PAM4 は、シンボルあたり 1 ビットではなく 2 ビットをエンコードするため、レーンあたりのスループットが 2 倍になりますが、ノイズ マージンが大幅に狭まります。 100G では正常に動作していたファイバー プラントが、400G の速度では日常的に失敗します。これは、コネクタ、スプライス、および曲げによる累積挿入損失が、PAM4 が要求する信号マージンの減少に侵食されるためです。

マルチモード環境では、速度が生成されるたびに距離の制約が大幅に厳しくなります。 10GBASE- SR モジュールは OM3 上で 300 メートルに到達します。 400G SR8 では、IEEE 802.3cm ごとに同じファイバー上で 70 メートルになります。葉-から-までの距離がそれを超える場合、400G QSFP-DD アップグレード パスシングルモードの移行か、物理的距離を短縮するためのアーキテクチャの変更が必要です。どちらも実行には数か月かかるため、トランシーバの購入よりも前に計画する必要があります。-

 

キャパシティマルチプライヤとしての DWDM

 

このトピックに関するほぼすべての競合ガイドが無視している 1 つの側面は、既存のファイバーからより多くの帯域幅を得るために、必ずしも高速トランシーバーが必要なわけではないということです。

 

ダーク ファイバー アクセスが存在する 80 km 未満のメトロ DCI リンクの場合、DWDM の容量拡張は、これまで導入したほぼすべてのシナリオで、コスト面で新しいケーブルの敷設よりも優れています。適切に設計された C- バンド DWDM システムは、単一のファイバー ペアで 80+ の独立したチャネルをサポートします。 L-バンドに拡張すると、それが2倍になります。マルチバンドの透明な光ネットワークに関する研究により、このアプローチは多くの場合、追加のダーク ファイバーを点灯するよりも安価でありながら、同等の容量増加を実現できることが確認されています（サイエンスダイレクト).

 

 

私たちはこれを、プライマリ データ センターを大都市圏の 12 の支社に接続する金融サービス クライアントに導入しました。元のインフラストラクチャは、リースされたダーク ファイバーによる 10G ポイントツー-ポイントでした。{4}ファイバーの容量ではなく、波長が不足していたのです。解決策: FB-LINK CWDM-10G モジュールを18チャンネルパッシブマルチプレクサ/デマルチプレクサ各エンドポイントで、物理プラントの 1 本のストランドに触れることなく、12 か所すべてに専用の 10 Gbps 波長と、将来の拡張に備えた 6 つの予備チャネルを提供します。建設請負業者が追加のファイバーの引き込みに見積もったスケジュールが 4 ～ 6 か月であるのに対し、合計の導入時間は 1 サイトあたり 3 週間未満でした。

 

本当の障壁は、DWDM の展開技術ではありません。チームがイーサネット-のみの場合は、スキル移転に 3 ～ 6 か月の予算を立ててください。正確なトレーニング パスは、パッシブ CWDM を導入するか、増幅型 DWDM を導入するか、L- 帯域に拡張するかによって異なり、各オプションはファイバー損失プロファイルと増幅要件に異なる影響を及ぼします。

 

LPO、CPO、およびそれらが計画のタイムラインに与える影響

 

2 つの新興テクノロジーにより、今後 3 年間で光キャパシティ プランニング手法が再構築される予定です。どちらも現時点で導入すべき内容は変わりませんが、今日のインフラストラクチャの決定では両方を考慮する必要があります。

 

リニア ドライブ プラガブル オプティクス（LPO）は、トランシーバ モジュール内の電力を大量に消費する DSP を排除し、リニア TIA とドライバをスイッチ ASIC に直接接続します。-その結果、従来のリタイミング モジュール (Introl による LightCounting) と比較して、消費電力が 30 ～ 50% 削減され、遅延が 15 ナノ秒未満に短縮されました。光パワーの各ワットが計算に利用できないワットである高密度 GPU クラスタの場合、LPO はラックあたりの容量の式を大幅に変更します。-- OIF を通じて標準化が進んでおり、ハイパースケール スケールアップ ネットワークへの初期導入は 2026 ～ 2027 年に予定されています。{10}

 

共同パッケージ化された光学部品により、フォトニック エンジンがスイッチ ASIC パッケージに直接埋め込まれ、光レイヤの電力が約 15 pJ/ビットから約 5 pJ/ビットに削減されます。これは、Broadcom の Bailly 51.2T CPO プラットフォームで実証された 3 倍の効率向上です。{1}しかし、CPO では現場で交換可能な光学部品が不要になります。つまり、フォトニック層の故障により基板全体の交換が必要になる可能性があります。{7}このトレードオフにより、CPO は少なくとも 2027 年までカスタム シリコンを構築するハイパースケール事業者に限定されます（プラガブルと CPO のトレードオフの詳細-).

段階的導入: 400G- から 800G への移行シーケンス

 

スパイン ポートの使用率が 80% ではなく、ピーク トラフィック ウィンドウ中に 70% 以上を維持しているときにスパイン アップグレードを開始します。その時点ですでにバッファ オーバーフローを引き起こすマイクロバーストが発生しており、800G 割り当ての調達リード タイムにより輻輳ウィンドウが 90+ 日延長されます。

 

脊椎-を最初に使用するのが、Clos ファブリックの標準的な方法です。リーフを 400G に保ちながらスパインを 800G にアップグレードすると、ブレークアウト経由で問題なく動作します。1 つの 800G 2×FR4 ポートが 2 つの 400G FR4 ポートに接続され、リーフ層に触れることなくスパインの帯域幅が 2 倍になります。のプラグイン可能なモジュールのアーキテクチャこれが可能になるのは、ダウンタイムなしでアップグレードを実行できる理由でもあります。一度に 1 つのスパイン リンクをプルし、ECMP の再バランスをとり、アップグレードし、DDM 読み取り値を確認して、次のリンクに移動します。

何がうまくいかないのか: 本番環境のデプロイからの教訓

 

AWS は、100G-から 400G- への移行により、当初、数千万の光リンクにわたる相互接続の障害率がどのように増加したか、これはテクノロジー アップグレードの直感に反する結果であるという詳細な説明を公開しました。根本的な原因はトランシーバー自体ではなく、マルチベンダーの相互運用性の組み合わせ爆発でした。複数のスイッチ ASIC × 複数の DSP ベンダー × 複数のモジュール サプライヤーによって作成されたテスト マトリックスが、単一の認定サイクルでは完全にはカバーできませんでした (AWS).

 

ほとんどの企業は AWS のベンダー活用を再現できません。ただし、レッスンの内容は縮小されます。本番環境に導入する前に、特定のスイッチとトランシーバの組み合わせを独自のラボ環境でテストしてください。-受け入れ基準としての Pre-FEC BER と VDM テレメトリリンク{0}アップ/リンク-ダウンだけではありません。このプロセスを通じて、特定のクラスの障害を検出しました。モジュールは、基本的な認定には合格しましたが、熱ストレス下で限界的な Rx 感度を示し、持続的な運用負荷でのみ 1e-4 を超える Pre-FEC エラーを引き起こしました。このパターンは、ASIC の組み合わせを切り替えるための特定の DSP で最もよく発生します。{8}{10} Cisco、Arista、Juniper、Dell プラットフォームの事前検証済み互換性データは、ご要望に応じて入手可能です。

 

将来性のあるファイバー インフラストラクチャを構築するということは、オーバープロビジョニング マージンを適切に確保することも意味します。-コーニングでは、需要の不確実性に基づいて 25 ～ 100% のファイバーのオーバープロビジョニングを推奨しています (コーニング）。その範囲は広すぎて、コンテキストなしでは実行できないため、ここではそれをセグメント化する方法を示します。

 

光容量計画の構築

 

5 つの決定を順番に行います。それぞれが次のゲートを制御します。

 

ステップ 1 ～ 3 を実行していて、ファイバー プラントの状態をトランシーバーの仕様に合わせるのにサポートが必要な場合は、調達サイクルが本格化する前に話し合う価値があります。当社の 400G 標準モデルは在庫から出荷されます。カスタム-コードのバリアントには 7～10 営業日かかります。