ट्रांसीवर बैंडविड्थ क्षमता की जरूरतों को संभालता है

 

 

ट्रांसीवर बैंडविड्थ यह निर्धारित करता है कि एक नेटवर्क डिवाइस एक साथ कितना डेटा संचारित और प्राप्त कर सकता है, जिसे गीगाबिट प्रति सेकंड (जीबीपीएस) में मापा जाता है। आधुनिक डेटा केंद्र क्लाउड कंप्यूटिंग, कृत्रिम बुद्धिमत्ता वर्कलोड और विस्तारित नेटवर्क ट्रैफ़िक का समर्थन करने के लिए 100 जीबीपीएस से 1.6 टेराबिट प्रति सेकंड (टीबीपीएस) तक के ट्रांसीवर पर भरोसा करते हैं।

 

 

ट्रांससीवर बैंडविड्थ के पीछे की वास्तुकला

 

ट्रांसीवर बैंडविड्थ एक मल्टी{0}लेन आर्किटेक्चर के माध्यम से संचालित होता है जहां प्रत्येक चैनल विशिष्ट दरों पर डेटा ले जाता है। पल्स एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन 4{8}}लेवल (PAM4) सिग्नलिंग को नियोजित करते समय एक 400 जीबीपीएस ट्रांसीवर 50 जीबीपीएस पर चलने वाले आठ लेन का उपयोग करता है, जबकि नए 800G मॉडल इस क्षमता को दोगुना कर देते हैं। भौतिक कार्यान्वयन मॉड्यूलेशन योजना पर निर्भर करता है {{10}PAM4 समान भौतिक बुनियादी ढांचे पर गैर-{11}रिटर्न-शून्य (NRZ) मॉड्यूलेशन की तुलना में दोगुनी डेटा दर की अनुमति देता है।

फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे (एफपीजीए) उपकरणों ने अपने कुल ट्रांसीवर बैंडविड्थ को काफी बढ़ाया है, जो प्रति सेकंड टेराबिट्स तक पहुंच गया है। यह प्रगति सीधे नेटवर्क डिज़ाइन को प्रभावित करती है, क्योंकि बुनियादी ढांचे के उपयोग को अधिकतम करने के लिए स्विच फैब्रिक को उपलब्ध ट्रांसीवर बैंडविड्थ को संतृप्त करना होगा। विद्युत लेन और ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध जटिलता पैदा करता है: PAM4 का उपयोग करने वाला एक उपकरण बैंडविड्थ गणना के लिए प्रत्येक 50 जीबीपीएस लेन को दो चैनलों के रूप में गिनता है, जिससे कुल क्षमता योजना प्रभावित होती है।

 

फॉर्म फैक्टर बैंडविड्थ क्षमता को कैसे मापते हैं

 

विभिन्न रूप कारक कनेक्टर डिज़ाइन और थर्मल प्रबंधन के माध्यम से ट्रांसीवर बैंडविड्थ को भौतिक रूप से बाधित करते हैं। QSFP-DD (क्वाड स्मॉल फॉर्म-फैक्टर प्लगेबल डबल डेंसिटी) मॉड्यूल आठ 50 Gbps चैनलों के साथ 400 Gbps तक का समर्थन करता है, जबकि बड़ा OSFP प्रारूप 800 Gbps को समायोजित करता है। ओएसएफपी ट्रांसीवर प्रत्येक 100 जीबीपीएस क्षमता वाले आठ चैनलों का उपयोग करते हैं, कुल 800 जीबीपीएस थ्रूपुट, 1.6 टीबीपीएस क्षमता को लक्षित करने वाले 200 जीबीपीएस चैनलों के विकास के साथ।

OSFP-XD वैरिएंट एक विशिष्ट बाज़ार अंतर को संबोधित करता है। विद्युत लेन को आठ से सोलह तक दोगुना करके, ओएसएफपी -XD 100 जीबीपीएस की 16 लेन के साथ 1.6 टीबीपीएस घनत्व प्रदान करता है। यह मायने रखता है क्योंकि मौजूदा स्विच सिलिकॉन 100G विद्युत लेन का उपयोग करता है, और कई ऑपरेटर अगली पीढ़ी 200G लेन तकनीक की प्रतीक्षा करने के बजाय उस स्थापित आधार का लाभ उठाना चाहते हैं।

पश्चगामी संगतता एक और परत जोड़ती है। एक 100G QSFP28 मॉड्यूल बिना मैकेनिकल एडेप्टर के QSFP{3}}DD पोर्ट में डाला जा सकता है, हालाँकि पोर्ट को 400G ऑपरेशन के बजाय 100G के लिए कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए। यह लचीलापन फोर्कलिफ्ट प्रतिस्थापन के बिना वृद्धिशील नेटवर्क उन्नयन की अनुमति देता है।

 

बैंडविड्थ डेटा सेंटर विकास को आगे बढ़ाने की मांग करता है

 

2024 में 70 से अधिक नए ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉडल लॉन्च किए गए, जो 400G, 600G और 800G ईथरनेट मानकों का समर्थन करते हैं। नवप्रवर्तन की गति अंतर्निहित ट्रैफ़िक पैटर्न को दर्शाती है। NVIDIA DGX H100 GPU सर्वर सिस्टम चार 400G पोर्ट से लैस हैं, जो लीफ {{11}स्पाइन फैब्रिक नेटवर्किंग को 800 Gb/s तक बढ़ा देते हैं।

डेटा सेंटर ऑपरेटरों को एक त्रिलम्मा का सामना करना पड़ता है: बैंडविड्थ क्षमता, बिजली की खपत और प्रति गीगाबिट लागत। अगली पीढ़ी के ट्रांसीवर 100 जीबीपीएस प्रति लेन से अधिक डेटा दरों का समर्थन करते हुए 10 वाट से कम की बिजली खपत की सुविधा देते हैं। यह दक्षता लाभ बड़े पैमाने पर महत्वपूर्ण हो जाता है {{5}हजारों बंदरगाहों को तैनात करने वाली एक हाइपरस्केल सुविधा कुशल प्रकाशिकी के साथ विद्युत बुनियादी ढांचे की आवश्यकताओं को 30-40% तक कम कर सकती है।

उच्च ट्रांसीवर बैंडविड्थ की ओर बदलाव एक समान नहीं है। 10 जीबीपीएस से 40 जीबीपीएस खंड के 2032 तक 15 बिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक तक पहुंचने की उम्मीद है, जो दर्शाता है कि विरासत प्रणाली और लागत संवेदनशील तैनाती अत्याधुनिक बुनियादी ढांचे के साथ सह-अस्तित्व में रहेगी। संगठनों को आवेदन आवश्यकताओं और बजट बाधाओं के विरुद्ध प्रवासन समयरेखा को संतुलित करना होगा।

 

वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग प्रभावी बैंडविड्थ का विस्तार करता है

 

डेंस वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (DWDM) तकनीक विभिन्न ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य पर एक साथ कई डेटा स्ट्रीम संचारित करके ट्रांसीवर बैंडविड्थ को कई गुना बढ़ा देती है। डीडब्ल्यूडीएम ट्रांसीवर डिवाइस स्केलेबल समाधान हैं जो प्रयोग करने योग्य फाइबर बैंडविड्थ को अधिकतम करते हैं, जो लगातार बढ़ती डेटा मांगों से प्रेरित नेटवर्क बुनियादी ढांचे के विकास को संबोधित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

एक एकल फाइबर स्ट्रैंड दर्जनों तरंग दैर्ध्य ले जा सकता है, प्रत्येक 100G या 400G दरों पर काम करता है। यह दृष्टिकोण मेट्रोपॉलिटन नेटवर्क और कैंपस परिनियोजन के लिए महत्वपूर्ण क्षमता का विस्तार करते हुए मौजूदा फाइबर बुनियादी ढांचे को संरक्षित करता है, जहां नए फाइबर को खींचना महंगा या अव्यावहारिक है। ट्रेड {{5} छूट में उच्च ट्रांसीवर लागत और तरंग दैर्ध्य प्रबंधन के लिए बढ़ी हुई सिस्टम जटिलता शामिल है।

400G ZR/ZR+ ट्रांससीवर्स और पैसिव मल्टीप्लेक्सर/डीमल्टीप्लेक्सर फिल्टर का उपयोग करते हुए DWDM नेटवर्किंग पर आईपी 80 किलोमीटर के भीतर की दूरी के लिए प्वाइंट- से - प्वाइंट मेट्रो नेटवर्क को काफी सरल बना सकता है। यह वास्तुकला पारंपरिक ऑप्टिकल परिवहन उपकरण को समाप्त कर देती है, जिससे पूंजीगत व्यय और परिचालन जटिलता दोनों कम हो जाती है।

 

मॉड्यूलेशन तकनीकें जो बैंडविड्थ दक्षता को बढ़ाती हैं

 

PAM4 (पल्स एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन) और अन्य उन्नत मॉड्यूलेशन तकनीकें डेटा ट्रांसमिशन को यथासंभव कुशल बनाती हैं। एनआरजेड सिग्नलिंग के विपरीत जो दो वोल्टेज स्तरों (0 और 1 का प्रतिनिधित्व) का उपयोग करता है, पीएएम4 प्रति प्रतीक दो बिट्स को एन्कोड करने के लिए चार स्तरों को नियोजित करता है। यह समान भौतिक बैंडविड्थ पर डेटा दर को दोगुना कर देता है। एक 25 गीगाहर्ट्ज विद्युत चैनल PAM4 के साथ 50 जीबीपीएस बनाम एनआरजेड के साथ 25 जीबीपीएस का समर्थन कर सकता है।

जुर्माना सिग्नल गुणवत्ता में दिखाई देता है। PAM4 को सही ढंग से डिकोड करने के लिए बेहतर सिग्नल {{2} से {{3} शोर अनुपात और अधिक परिष्कृत डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है। उन्नत डीएसपी (डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग) एल्गोरिदम उच्च मॉड्यूलेशन प्रारूपों की जटिलता को संभालते हैं, ट्रांसीवर डिजाइन में लागत और बिजली की खपत जोड़ते हैं।

सुसंगत पहचान एक अन्य बैंडविड्थ अनुकूलन का प्रतिनिधित्व करती है। सुसंगत ऑप्टिकल ट्रांसीवर पारंपरिक ऑप्टिकल ट्रांसीवर की तुलना में बेहतर वर्णक्रमीय दक्षता और कम बिजली की खपत प्रदान करते हुए, डेटा ट्रांसमिशन और पहुंच की अधिक गति का समर्थन करते हैं। ये उपकरण लंबी दूरी के अनुप्रयोगों पर हावी हैं जहां प्रति फाइबर अधिकतम क्षमता आर्थिक रूप से आवश्यक है।

 

बढ़ती नेटवर्क मांगों के लिए बैंडविड्थ योजना

 

क्षमता नियोजन आधारभूत माप से शुरू होता है। नेटवर्क बैंडविड्थ एक माप है जो किसी निश्चित समय में नेटवर्क कनेक्शन पर डेटा संचारित करने के लिए वायर्ड या वायरलेस संचार लिंक की अधिकतम क्षमता को दर्शाता है। प्रशासकों को सैद्धांतिक बैंडविड्थ (हार्डवेयर क्या संभाल सकता है) और वास्तविक थ्रूपुट (वास्तविक परिस्थितियों में नेटवर्क क्या वितरित करता है) के बीच अंतर करना चाहिए।

व्यावहारिक रूप से, नेटवर्क के थ्रूपुट को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों के कारण नेटवर्क थ्रूपुट हमेशा नेटवर्क बैंडविड्थ से कम होगा। प्रोटोकॉल ओवरहेड, रीट्रांसमिशन और कंजेशन सभी प्रभावी क्षमता को कम करते हैं। एक 100G ट्रांसीवर उत्पादन वातावरण में 92-95G उपयोग योग्य थ्रूपुट प्रदान कर सकता है।

कई कारक ट्रांसीवर बैंडविड्थ आवश्यकताओं को प्रभावित करते हैं:

एप्लिकेशन प्रोफ़ाइलआधारभूत आवश्यकताएँ निर्धारित करें। वीडियो स्ट्रीमिंग और फ़ाइल स्थानांतरण बैंडविड्थ-गहन हैं, लेकिन कुछ विलंबता को सहन कर सकते हैं। वास्तविक समय एआई अनुमान कार्यभार उच्च बैंडविड्थ और लगातार कम विलंबता दोनों की मांग करता है। डेटाबेस प्रतिकृति के लिए मध्यम बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है लेकिन पैकेट हानि बर्दाश्त नहीं की जा सकती।

विकास अनुमानयातायात वृद्धि का हिसाब देना चाहिए। ऑप्टिकल ट्रांसीवर बाजार 2024-2028 तक लगभग 16.68 प्रतिशत सीएजीआर पर 10.32 बिलियन अमेरिकी डॉलर बढ़ने का अनुमान है। यह बाज़ार विस्तार अंतर्निहित ट्रैफ़िक वृद्धि पैटर्न को दर्शाता है जिसे नेटवर्क आर्किटेक्ट्स को समायोजित करना होगा।

अतिअभिदान अनुपातप्रदर्शन के विरुद्ध लागत को संतुलित करें। 400G अपलिंक वाला 40-पोर्ट स्विच 4:1 या 8:1 ओवरसब्सक्रिप्शन अनुपात का उपयोग कर सकता है, यह मानते हुए कि सभी एक्सेस पोर्ट को एक साथ पूर्ण बैंडविड्थ की आवश्यकता नहीं होगी। सही अनुपात ट्रैफ़िक पैटर्न और एप्लिकेशन SLAs पर निर्भर करता है।

 

अधिकतम बैंडविड्थ के लिए भौतिक परत संबंधी विचार

 

ट्रांसीवर बैंडविड्थ अलगाव में मौजूद नहीं है {{0}भौतिक माध्यम प्राप्य दरों को बाधित करता है। श्रेणी 6ए केबल में 500 मेगाहर्ट्ज की ऑपरेटिंग बैंडविड्थ हो सकती है, जबकि एक नेटवर्क में 10 जीबी/एस की बैंडविड्थ हो सकती है। केबल बैंडविड्थ (मेगाहर्ट्ज में मापा गया) और डेटा दर (जीबीपीएस में मापा गया) के बीच संबंध एन्कोडिंग योजनाओं पर निर्भर करता है।

फाइबर ऑप्टिक केबल आवृत्ति सीमाओं को खत्म करते हैं। सिंगलमोड फाइबर के लिए, मोडल बैंडविड्थ अनिवार्य रूप से असीमित है और कोई संबद्ध प्रभावी मोडल बैंडविड्थ मान नहीं है क्योंकि फाइबर के माध्यम से यात्रा करने वाले प्रकाश का केवल एक ही मोड है। हालाँकि, रंगीन फैलाव अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के साथ थोड़े अलग समय पर रिसीवर तक पहुंचता है, लंबी दूरी, उच्च बैंडविड्थ ट्रांसमिशन के लिए सीमित कारक बन जाता है।

मल्टीमोड फाइबर मेगाहर्ट्ज - किमी में मापी गई प्रभावी मोडल बैंडविड्थ (ईएमबी) का उपयोग करता है। 200 मेगाहर्ट्ज किमी की ईएमबी वाला फाइबर 200 मेगाहर्ट्ज डेटा को एक किलोमीटर तक ले जा सकता है। यह दूरी{{6}निर्भर सीमा मल्टीमोड को इंट्रा{7}डेटा{{8}सेंटर कनेक्शन (आमतौर पर 500 मीटर से कम) के लिए उपयुक्त बनाती है, जबकि सिंगलमोड हैंडल लंबी दूरी तक पहुंचता है।

 

 

सिलिकॉन फोटोनिक्स अगली पीढ़ी के बैंडविड्थ को सक्षम कर रहा है

 

सिलिकॉन फोटोनिक्स सक्षम ट्रांससीवर्स लेजर स्रोतों, मॉड्यूलेटर और डिटेक्टरों को एक सिलिकॉन डाई पर एकीकृत करते हैं, जिससे प्रयोगशाला स्थितियों में 1.6 टीबीपीएस की डेटा दर सक्षम हो जाती है। यह तकनीक टिकाऊ स्केलिंग के लिए बैंडविड्थ घनत्व की प्रमुख आवश्यकताओं को बढ़ाते हुए ट्रांसीवर लागत को कम करने का वादा करती है।

पारंपरिक ट्रांसीवर सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स से अलग से निर्मित इंडियम फॉस्फाइड लेजर का उपयोग करते हैं, जिसके लिए सटीक असेंबली और संरेखण की आवश्यकता होती है। सिलिकॉन फोटोनिक्स ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक घटकों का पता लगाता है, परजीवी नुकसान को कम करता है और उच्च एकीकरण स्तर को सक्षम करता है। सिलिकॉन फोटोनिक्स और डीएसपी प्रौद्योगिकियां हाइपरस्केल डेटा केंद्रों की मांगों को पूरा करने में मदद करती हैं।

आर्थिक निहितार्थ पर्याप्त हैं। जैसे-जैसे उत्पादन की मात्रा बढ़ती है और विनिर्माण पैदावार में सुधार होता है, सिलिकॉन फोटोनिक्स ट्रांससीवर्स को विशेष ऑप्टिकल घटकों के बजाय अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स के समान लागत वक्र का पालन करना चाहिए। इससे 800G और 1.6T बैंडविड्थ स्तरों को अपनाने में तेजी आ सकती है।

 

पोर्ट उपयोग को अधिकतम करने वाले ब्रेकआउट कॉन्फ़िगरेशन

 

400G ऑप्टिक्स ब्रेकआउट के साथ कई उप-इंटरफ़ेस में विभाजित हो सकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि कुल बैंडविड्थ 400G बनी रहे जबकि कम गति के ब्रेकआउट पोर्ट पूरी तरह से स्वतंत्र हैं। एक एकल 400G पोर्ट गियरबॉक्स क्षमताओं के आधार पर चार 100G पोर्ट, दो 200G पोर्ट या आठ 50G पोर्ट में विभाजित हो सकता है।

एक गियरबॉक्स डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) रूपांतरण का प्रबंधन करता है, जो 50 जीबीपीएस विद्युत लेन के जोड़े को एकल 100 जीबीपीएस विद्युत लेन में परिवर्तित करता है। यह विद्युतीय स्तर का रूपांतरण ऑप्टिकल मल्टीप्लेक्सिंग से भिन्न होता है और ट्रांसीवर या स्विच एएसआईसी के भीतर होता है।

ब्रेकआउट मोड पोर्ट घनत्व अर्थशास्त्र को संबोधित करता है। प्रत्येक कनेक्शन के लिए अलग-अलग 100G ट्रांसीवर खरीदने के बजाय, ऑपरेटर ब्रेकआउट मोड में कम 400G पोर्ट का उपयोग करते हैं, जिससे ट्रांसीवर लागत और स्विच पोर्ट आवश्यकताएं दोनों कम हो जाती हैं। ट्रेड में {{4}ऑफ में अनुकूलता शामिल है{{5}सभी 400जी ट्रांसीवर सभी ब्रेकआउट कॉन्फ़िगरेशन का समर्थन नहीं करते हैं, और केबलिंग आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं।

 

मार्केट डायनेमिक्स शेपिंग बैंडविड्थ उपलब्धता

 

2024 के अंत तक वैश्विक स्तर पर 17 अरब से अधिक IoT उपकरणों के उपयोग में आने का अनुमान है, प्रत्येक IoT मॉड्यूल में आमतौर पर कम से कम एक कम {{2}पावर वाला वायरलेस ट्रांसीवर होता है। जबकि IoT ट्रांसीवर डेटा सेंटर ऑप्टिक्स की तुलना में कम व्यक्तिगत बैंडविड्थ पर काम करते हैं, कुल क्षमता की आवश्यकता बहुत अधिक है।

आपूर्ति श्रृंखला की बाधाएं समय-समय पर ट्रांसीवर बैंडविड्थ उपलब्धता को सीमित करती हैं। 100 जी ईएमएल (इलेक्ट्रो - अवशोषण मॉड्यूलेटेड लेजर) और 7-नैनोमीटर डीएसपी की कमी ने क्यू 4 2024 मॉड्यूल आउटपुट पर अंकुश लगाया, जिससे पहले से दिए गए 800 जी ऑर्डर वापस आ गए। ये बाधाएं नेटवर्क आर्किटेक्ट्स को या तो तैनाती में देरी करने या वैकल्पिक विनिर्देशों को स्वीकार करने के लिए मजबूर करती हैं।

2023 में ऑप्टिकल ट्रांसीवर बाजार का मूल्य 10 बिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक था और 2024 और 2032 के बीच 15 प्रतिशत से अधिक की सीएजीआर दर्ज करने का अनुमान है। यह विकास प्रक्षेपवक्र क्लाउड कंप्यूटिंग, 5 जी इंफ्रास्ट्रक्चर और एआई वर्कलोड द्वारा संचालित ट्रांसीवर बैंडविड्थ क्षमताओं में निरंतर निवेश का संकेत देता है।

 

विभिन्न नेटवर्क खंडों में ट्रांसीवर बैंडविड्थ

 

डेटा सेंटर फैब्रिकउच्चतम बैंडविड्थ घनत्व परिनियोजन का प्रतिनिधित्व करते हैं। हाइपरस्केल ऑपरेटर अनुप्रयोगों का समर्थन करने के लिए 800G ऑप्टिकल ट्रांसीवर तैनात करते हैं, 2024 में 1.6 टेराबाइट प्रोटोटाइप सामने आएंगे। ये वातावरण बैंडविड्थ घनत्व, बिजली दक्षता और प्रति गीगाबिट लागत को प्राथमिकता देते हैं।

दूरसंचार नेटवर्कपहुंच आवश्यकताओं के विरुद्ध बैंडविड्थ को संतुलित करें। पुनर्जनन के बिना लंबी दूरी तक विस्तारित तरंग दैर्ध्य के लिए 800G ऑप्टिकल ट्रांसीवर की शुरूआत से मेट्रो और क्षेत्रीय नेटवर्क क्षमता का विस्तार होता है। बेहतर ऑप्टिकल पावर बजट के कारण सुसंगत ट्रांससीवर्स इस सेगमेंट पर हावी हैं।

एंटरप्राइज़ नेटवर्कवृद्धिशील उन्नयन पर ध्यान दें. उद्यम और दूरसंचार क्षेत्र 400G परिनियोजन में तेजी ला रहे हैं, मुख्य रूप से हाइपरस्केल और बड़े क्लाउड प्रदाताओं के नेतृत्व में प्रगति को पकड़ रहे हैं। ये संगठन अक्सर मिश्रित पीढ़ी के बुनियादी ढांचे को बनाए रखते हैं, जिसके लिए ट्रांससीवर बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है जो मौजूदा 100G और 40G उपकरणों के साथ एकीकृत होता है।

भंडारण नेटवर्कविशेष प्रोटोकॉल का उपयोग करें. जबकि ईथरनेट और इनफिनीबैंड कंप्यूटिंग इंटरकनेक्ट पर हावी हैं, फाइबर चैनल स्टोरेज नेटवर्क में निहित है। ये ट्रांसीवर कच्चे बैंडविड्थ पर कम विलंबता और दोषरहित ट्रांसमिशन की विभिन्न विशेषताओं के लिए अनुकूलन करते हैं।

 

प्रोटोकॉल-विशिष्ट बैंडविड्थ अनुकूलन

 

InfiniBand ट्रैफ़िक 17.45 प्रतिशत CAGR के तहत बढ़ रहा है, जिसमें NVIDIA LinkX ट्रांससीवर्स FDR से NDR स्पीड, 200 Gb/s प्रति लेन तक पैकेजिंग और 800 Gb/s एग्रीगेट बैंडविड्थ तक फैला हुआ है। ईथरनेट के लागत लाभ के बावजूद InfiniBand का CPU ऑफलोड और सब-100 नैनोसेकंड विलंबता इसे बड़े GPU क्लस्टर के लिए पसंदीदा बनाता है।

अल्ट्रा ईथरनेट कंसोर्टियम एआई वर्कलोड के साथ प्रवाह नियंत्रण और भीड़ प्रबंधन सुविधाओं को संरेखित कर रहा है, जिससे ईथरनेट और इनफिनीबैंड के बीच ऐतिहासिक विलंबता अंतर कम हो रहा है। यह मानक विकास बैंडविड्थ परिदृश्य को बदल सकता है क्योंकि ईथरनेट ट्रांसीवर कम विलंबता सुविधाओं को शामिल करते हैं जो पहले InfiniBand के लिए विशेष थे।

CWDM (मोटे तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) और DWDM ट्रांससीवर्स बैंडविड्थ को अलग-अलग तरीके से अनुकूलित करते हैं। CWDM व्यापक तरंग दैर्ध्य रिक्ति (20nm) का उपयोग करता है जो कम चैनलों का समर्थन करता है लेकिन कम लागत और सरल उपकरण का समर्थन करता है। DWDM एक ही फाइबर पर 80+ चैनलों को सक्षम करने के लिए टाइट स्पेसिंग (0.8 एनएम या उससे कम) का उपयोग करता है, लेकिन इसके लिए तापमान नियंत्रित लेजर और अधिक परिष्कृत प्रकाशिकी की आवश्यकता होती है।

 

व्यावहारिक बैंडविड्थ परिनियोजन रणनीतियाँ

 

ट्रैफ़िक विश्लेषण से शुरुआत करें. निगरानी उपकरणों को कई महीनों में अधिकतम उपयोग, अनुप्रयोग मिश्रण और विकास के रुझान को पकड़ना चाहिए। लगातार 70 प्रतिशत से अधिक उपयोग वाले लिंक को बैंडविड्थ अपग्रेड की आवश्यकता होती है {{3}संतृप्ति की प्रतीक्षा करने से प्रदर्शन में गिरावट और रुकावटें पैदा होती हैं।

परिनियोजन समय पर विचार करें. नई पीढ़ी के परिपक्व होने के साथ ट्रांसीवर की कीमतों में गिरावट आती है। 800G को जल्दी अपनाने से भविष्य में अधिकतम गुंजाइश मिलती है लेकिन प्रीमियम कीमत पर। 12-18 महीनों की प्रतीक्षा करने से आम तौर पर उत्पादन पैमाने और प्रतिस्पर्धा बढ़ने पर लागत 30-40 प्रतिशत कम हो जाती है।

स्वामित्व की कुल लागत का मूल्यांकन करें. उच्च बैंडविड्थ ट्रांसीवर अक्सर उच्च व्यक्तिगत मूल्य निर्धारण के बावजूद प्रति गीगाबिट बेहतर लागत प्रदान करते हैं। $3,000 पर एक 400जी ट्रांसीवर $7.50/जीबीपीएस प्रदान करता है, जबकि $800 पर चार 100जी ट्रांसीवर $8/जीबीपीएस प्रदान करते हैं। साथ ही 400जी समाधान के लिए कम स्विच पोर्ट, कम केबलिंग और कम बिजली की आवश्यकता होती है।

अनुकूलता का अच्छी तरह से परीक्षण करें. यदि आपको एलसी पोर्ट के साथ छोटी {{1}रेंज, मल्टी{2}मोड, 10G ऑप्टिक की आवश्यकता है, तो आप शायद SFP{5}}10G{7}}SR की तलाश कर रहे हैं, क्योंकि विभिन्न विक्रेता विशिष्ट कोडिंग का उपयोग करते हैं। तृतीय-पक्ष ट्रांसीवर काम कर सकते हैं लेकिन स्विच फ़र्मवेयर संस्करणों और उन्नत टेलीमेट्री जैसी विशिष्ट सुविधाओं के विरुद्ध सत्यापन की आवश्यकता होती है।

फाइबर अवसंरचना की सावधानीपूर्वक योजना बनाएं। डेटा सेंटर ऑपरेटर कई वर्षों में भारी लागत और जटिलता से बच सकते हैं यदि उन्होंने एक उन्नत OM4 मल्टीमोड फाइबर केबल प्लांट स्थापित किया है और BiDi ऑप्टिकल ट्रांससीवर्स का उपयोग करके 40 या 100 जीबी तक अपग्रेड करने की योजना बनाई है। BiDi ट्रांसीवर महंगे समानांतर फाइबर रेट्रोफिट से बचते हुए, डुप्लेक्स फाइबर पर तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग करते हैं।

 

बैंडविड्थ सीमाओं का समस्या निवारण

 

जब ttransciver बैंडविड्थ अपेक्षित प्रदर्शन नहीं देता है, तो कई कारक जिम्मेदार हो सकते हैं। कॉन्फ़िगर की गई गति और डुप्लेक्स सेटिंग्स की जांच करें {{1}ऑटो{{2}नेगोशिएशन कभी-कभी गलत पैरामीटर का चयन करता है, विशेष रूप से तीसरे पक्ष के ऑप्टिक्स के साथ।

ऑप्टिकल पावर स्तर सत्यापित करें। ट्रांससीवर्स संवेदनशीलता (न्यूनतम शक्ति) और अधिकतम इनपुट शक्ति प्राप्त करने को निर्दिष्ट करते हैं। प्राप्त ऑप्टिकल पावर की सीमा दर्शाती है कि एक ट्रांसीवर बिट त्रुटि दर को कम और कुछ मापदंडों के भीतर रखते हुए कितनी सीमा का प्रबंधन कर सकता है। इस सीमा के बाहर के सिग्नल त्रुटियों का कारण बनते हैं जो प्रभावी बैंडविड्थ को कम करते हैं।

त्रुटि काउंटरों की जाँच करें. सीआरसी त्रुटियां, प्रतीक त्रुटियां और त्याग भौतिक परत समस्याओं का संकेत देते हैं जो थ्रूपुट को ख़राब करते हैं। यहां तक ​​कि छोटी त्रुटि दर (0.01 प्रतिशत) भी टीसीपी प्रवाह में बड़े पैमाने पर पुनः प्रसारण ओवरहेड को ट्रिगर कर सकती है, जिससे प्रभावी बैंडविड्थ में 50 प्रतिशत या उससे अधिक की कटौती हो सकती है।

तापमान मायने रखता है. ट्रांससीवर्स ने ऑपरेटिंग रेंज निर्दिष्ट की है, आमतौर पर 0-70 डिग्री। अपर्याप्त रैक कूलिंग थर्मल थ्रॉटलिंग का कारण बनती है जहां डिवाइस क्षति को रोकने के लिए संचारित शक्ति को कम कर देते हैं, लिंक मार्जिन और उपलब्ध बैंडविड्थ कम हो जाते हैं।

 

संपीड़न और अनुकूलन के माध्यम से बैंडविड्थ दक्षता

 

जबकि ट्रांससीवर बैंडविड्थ भौतिक क्षमता को परिभाषित करता है, अनुप्रयोग परत तकनीक प्रभावी क्षमता को कई गुना बढ़ा सकती है। WAN अनुकूलन उपकरण कुछ ट्रैफ़िक पैटर्न के लिए प्रेषित बाइट्स को 50-90 प्रतिशत तक कम करने के लिए डेटा डिडुप्लीकेशन और संपीड़न का उपयोग करते हैं।

टीसीपी विंडो स्केलिंग और चयनात्मक पावती लंबी दूरी के लिंक पर बैंडविड्थ उपयोग में सुधार करती है। डिफ़ॉल्ट टीसीपी पैरामीटर उच्च विलंबता पथों पर बैंडविड्थ को बर्बाद करते हैं क्योंकि प्रेषक को अतिरिक्त डेटा संचारित करने से पहले पावती की प्रतीक्षा करनी होती है। इन मापदंडों को समायोजित करने से अंतरमहाद्वीपीय लिंक पर 40-60 प्रतिशत क्षमता पुनः प्राप्त हो जाती है।

सेवा की गुणवत्ता (क्यूओएस) नीतियां महत्वपूर्ण ट्रैफ़िक को प्राथमिकता देती हैं। विलंबता के प्रति संवेदनशील अनुप्रयोगों को बैंडविड्थ गारंटी निर्दिष्ट करने से इंटरैक्टिव प्रदर्शन सुनिश्चित होता है, तब भी जब थोक स्थानांतरण शेष क्षमता का उपभोग करता है। यह ट्रांसीवर बैंडविड्थ को नहीं बढ़ाता है बल्कि प्रति गीगाबिट उपयोगी कार्य में सुधार करता है।

 

बैंडविड्थ और विलंबता के बीच संबंध

 

ट्रांसीवर बैंडविड्थ और विलंबता स्वतंत्र लेकिन संबंधित हैं। उच्च बैंडविड्थ तार पर बिट्स रखने के क्रमबद्ध विलंब को कम कर देता है। 1,500-बाइट पैकेट को 100 एमबीपीएस पर संचारित करने के लिए 120 माइक्रोसेकंड की आवश्यकता होती है लेकिन 1 जीबीपीएस पर केवल 12 माइक्रोसेकंड की आवश्यकता होती है।

प्रसार विलंब (फाइबर में प्रकाश की गति) बैंडविड्थ की परवाह किए बिना स्थिर रहता है। प्रकाश फाइबर में प्रति किलोमीटर लगभग 5 माइक्रोसेकंड की यात्रा करता है। 100 किमी लिंक में 500 माइक्रोसेकंड प्रसार विलंब होता है, चाहे 100जी या 400जी ट्रांसीवर का उपयोग किया जाए।

एआई एप्लिकेशन विलंबता, विलंबता स्थिरता और कार्य पूरा होने के समय पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिससे अधिकांश 800G परिनियोजन की पहुंच कम होने की उम्मीद है। छोटी पहुंच प्रसार में देरी के बारे में नहीं है, ऐसा इसलिए है क्योंकि एआई वर्कलोड के लिए इतनी बड़ी बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है कि केवल रैक के बीच सीधा कनेक्शन ही आर्थिक अर्थ रखता है।

 

उच्च-बैंडविड्थ ट्रांससीवर्स में पावर दक्षता

 

बिजली की खपत बैंडविड्थ के साथ मापी जाती है, लेकिन आनुपातिक रूप से नहीं। निष्क्रिय केबल किसी भी सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग नहीं करते हैं, कम दूरी के लिए पूर्ण बैंडविड्थ प्रदान करते हुए शून्य वाट की खपत करते हैं।

सक्रिय ऑप्टिकल केबल (एओसी) 100जी ट्रांसीवर के लिए 2{6}}4 वॉट और 400जी संस्करणों के लिए 8{10}}12 वॉट की खपत करते हैं। हाइपरस्केल डेटा केंद्रों के लिए सिस्को का 800G QSFP-DD ट्रांसीवर 9W की कम बिजली खपत के साथ प्रति पोर्ट 2x क्षमता सक्षम करता है। यह दक्षता लाभ केवल 50 प्रतिशत की वृद्धि करते हुए बैंडविड्थ को दोगुना कर देता है - 800जी को बिजली-बाधित सुविधाओं के लिए आकर्षक बनाता है।

लीनियर प्लगेबल ऑप्टिक्स (एलपीओ) डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग को होस्ट स्विच एएसआईसी में ले जाकर बिजली को और कम कर देता है। लीनियर ड्राइव ऑप्टिकल ट्रांसीवर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग फ़ंक्शन को स्विच ASIC में हटा देता है, जो बिजली अपव्यय और लागत को कम करने का वादा दिखाता है। एलपीओ ट्रांसीवर समतुल्य बैंडविड्थ पर पारंपरिक प्लगेबल्स की तुलना में 40-50 प्रतिशत कम बिजली की खपत करते हैं।

 

अंतरसंचालनीयता को सक्षम करने वाले उद्योग मानक

 

बहु-स्रोत समझौते (एमएसए) सुनिश्चित करते हैं कि ट्रांसीवर बैंडविड्थ विनिर्देश विक्रेताओं के बीच काम करते हैं। QSFP-DD MSA वर्किंग ग्रुप का गठन मार्च 2016 में बाजार की अगली पीढ़ी, उच्च {55 घनत्व, उच्च गति प्लग करने योग्य, बैकवर्ड {7 7 संगत मॉड्यूल फॉर्म फैक्टर की जरूरतों को पूरा करने के लिए किया गया था। ये उद्योग संघ यांत्रिक आयाम, विद्युत इंटरफेस और थर्मल आवश्यकताओं को परिभाषित करते हैं।

IEEE मानक ईथरनेट दरों और सिग्नलिंग को नियंत्रित करते हैं। 400G ईथरनेट मानक (IEEE 802.3bs) कई भौतिक परत प्रकारों को निर्दिष्ट करता है: मल्टीमोड फाइबर के लिए 400GBASE-SR8, 500 मीटर तक सिंगलमोड फाइबर के लिए 400GBASE{7}}DR4, और 2 किमी तक पहुंच के लिए 400GBASE-FR4। प्रत्येक संस्करण विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित विभिन्न ट्रांसीवर बैंडविड्थ कार्यान्वयन का उपयोग करता है।

उच्च बैंडविड्थ वाले गहन नेटवर्क विकसित करने के लिए ऑप्टिकल ट्रांससीवर्स के साथ एकीकृत 5G हाई-एंड नेटवर्क आर्किटेक्चर का कार्यान्वयन आवश्यक है। जी फ्रंटहॉल और बैकहॉल लिंक मानकीकृत ट्रांसीवर बैंडविड्थ इंटरफेस (25G और 100G वेरिएंट) का उपयोग करते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि विभिन्न विक्रेताओं के उपकरण सही ढंग से इंटरकनेक्ट होते हैं।

 

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

 

मैं स्विच डिज़ाइन के लिए आवश्यक ttransciver बैंडविड्थ की गणना कैसे करूँ?

बैंडविड्थ प्रति चैनल डेटा दर को चैनलों की संख्या से गुणा करने के बराबर है, जिसमें PAM4 लिंक की गणना प्रति भौतिक लेन में दो चैनल के रूप में की जाती है। संचयी बैंडविड्थ निर्धारित करने के लिए, PAM4 चैनलों के लिए 2x गुणक लागू करते हुए, सभी सक्रिय ट्रांसीवर डेटा दरों का योग करें। त्रुटियों से बचने के लिए डिवाइस अधिकतम से नीचे रहें।

क्या मैं एक ही नेटवर्क में विभिन्न बैंडविड्थ ट्रांसीवर को मिला सकता हूँ?

हां, लेकिन योजना सावधानी से बनाएं। यदि स्विच ब्रेकआउट मोड का समर्थन करता है या गति बेमेल को स्वीकार करता है, तो उच्च {{1}बैंडविड्थ लिंक निचले{2}बैंडविड्थ डिवाइस से कनेक्ट हो सकते हैं। बाधा बिंदुओं पर भीड़ को रोकने के लिए क्यूओएस कॉन्फ़िगर करें जहां तेज़ और धीमी लिंक मिलते हैं। सुसंगत प्रोटोकॉल और तरंग दैर्ध्य अनुकूलता सुनिश्चित करें।

100जी से 400जी ट्रांसीवर को अपग्रेड करने से मैं कितनी बैंडविड्थ वृद्धि की उम्मीद कर सकता हूं?

भौतिक बैंडविड्थ 4 गुना बढ़ जाती है, लेकिन प्रभावी क्षमता लाभ ओवरसब्सक्रिप्शन और एप्लिकेशन मिश्रण पर निर्भर करता है। यदि वर्तमान 100जी लिंक औसत 60 प्रतिशत उपयोग करता है, तो उम्मीद करें कि समान ट्रैफ़िक पैटर्न 400जी क्षमता का 15 प्रतिशत उपभोग करेगा। अतिरिक्त क्षमता घोषित करने से पहले वृद्धि का हिसाब रखें।

क्या लंबे समय तक फाइबर चलने से उपलब्ध ट्रांसीवर बैंडविड्थ कम हो जाती है?

नहीं, {{0}बैंडविड्थ स्थिर रहता है, लेकिन पहुंच सीमाएं ट्रांसीवर को कम दर पर बाध्य कर सकती हैं। एक 400G - DR4 ट्रांसीवर 500 मीटर तक काम करता है, जबकि 400G - FR4 विभिन्न प्रकाशिकी का उपयोग करके 2 किमी तक फैलता है। क्षीणन, फैलाव और बिजली बजट दूरी को सीमित करते हैं, बैंडविड्थ को नहीं। आवश्यक पहुंच के लिए रेटेड ट्रांसीवर चुनें।