شبکه‌های ۴۰۰G چشم‌انداز مراکز داده را متحول می‌کنند 

چرا مراکز داده‌ها نیازمند چنین شبکه‌هایی هستند؟ استانداردهای ۱۰۰G تنها چند سال است که به تصویب رسیده‌اند و خیلی از مراکز داده هنوز هم در حال ارتقا به استانداردهای ۱۰۰G هستند. دلیل معرفی ۴۰۰G ادامه افزایش ترافیک به ویژه در بخش انتقال ویدیو و سایر داده‌های پر ظرفیت است. مراکز داده ۴۰۰G کمک خواهند کرد تا وظایفی مثل استریم ویدیوی۴K، بازی‌های ویدیویی جدید و محتوای واقعیت مجازی، هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و شبکه‌های موبایل ۵G راحت‌تر انجام شود.
چشم‌انداز آینده فناوری‌اطلاعات نشان می‌دهد زیرساخت‌های مراکز داده ۴۰۰G مجموعه‌ای چشمگير از راهکارها ارائه می‌کنند تا بتوانند به درخواست‌های پهنای باند و قدرت بیشتر پاسخ دهند. راه‌حل‌های نسل بعدی با استفاده از کابل‌های مسی و نوری، یکپارچگی سیگنال بالا، زمان تاخیر کمتر و از دست رفتن کمتر داده‌ها برای دستیابی به حداکثر کارایی، سرعت و تراکم را به همراه خواهند داشت. خوشبختانه، کابل‌های مسی (DAC) که بتوانند از ظرفیت ۴۰۰G پشتیبانی کنند در دسترس قرار دارند و فرستنده/گیرنده‌های نوری که امکان برقراری ارتباطات ۴۰۰G را فراهم کنند به سرعت در حال آماده‌سازی برای استفاده در مقیاس وسیع هستند. در حال حاضر و در نمونه‌های بتا، فرستنده/گیرنده‌های ۴۰۰G و ۱۰۰G Single Lambda  در حال ورود به بازار هستند. به نظر می‌رسد سازمان‌های بزرگ تجاری که به پهنای باند بیشتری نیاز دارند منتظر نخواهند ماند تا هزینه‌های این محصولات کاهش پیدا کند و در نیمه‌های اول سال ۲۰۲۰  به سراغ پیاده‌سازی آن‌ها خواهند رفت. همچنین بخش عمده‌ای از مراکز داده به پیاده‌سازی فرستنده/گیرنده‌های ۱۰۰G CWDM4 ادامه خواهند داد. این در حالی است که تقاضا برای ۱۰۰G PSM4 به سرعت کاهش پیدا خواهد کرد و تامین کنندگان از بازار خارج می‌شوند. با فراگير شدن محصولات فرستنده/گیرنده (۱۰۰G Single Lambda (100G-DR or 100G-FR و کاهش قیمت آن‌ها پیش‌بینی می‌شود که بازار ۱۰۰G CWDM4 نیز به حاشیه برود. علاوه بر این، محصولات Single Lambda این ظرفیت را دارند تا به شکل مستقیم با فرستنده/گیرنده‌های ۴۰۰G  تعامل داشته باشند. با افزایش پهنای باند، سازمان‌ها به سراغ فناوری‌های پایدارتر از ۱۰G و ۴۰G خواهند رفت و فناوری‌های یاد شده با فرستنده/گیرنده‌های نوری، کابل‌های اتصال مستقیم (DAC) و کابل‌های نوری فعال (AOC) که از  ۴۰۰G، ۲۰۰G  و ۱۰۰G و فراتر از آن پشتیبانی می‌کنند جایگزین خواهند شد. فرستنده/گیرنده‌هایQSFP-DD سرنام Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density نقش مهمی‌ در این پیشرفت ایفا خواهند کرد. فرستنده/گیرنده‌های QSFP-DD از یک رابط الکتریکی هشت خطی استفاده می‌کنند که هر کدام از این خطوط  می‌توانند به نرخ انتقال داده تا ۵۰G دست پیدا کنند. با استفاده از یک منبع ۲۰ وات (QSFP-DD MSA Rev 5.0) یک ماژول QSFP-DD می‌تواند با کمک هیت سینک‌های نوین به عملکرد ۴۰۰G دست پيدا کند. البته توجه داشته باشید که ASICهای پیشرفته انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و گرمای بیشتری تولید می‌کنند، برای حل مشکل گرما می‌توان از یک استراتژی مدیریت دفع حرارات مطلوب استفاده کرد. تجهيزات (OSFP) سرنام Octal Small Form Factor Pluggable از ۴۰۰G پشتیبانی می‌کنند. یکی از مزایای کلیدی فرستنده/گیرنده‌های QSFP-DD نسبت به OSFP این است که به‌طور کامل با فرستنده/گیرنده‌های QSFP+ و QSFP28 موجود سازگار هستند. همچنین، به شکل گسترده‌ای از فناوری ۵۶G PAM-4 برای فعال کردن فرستنده/گیرنده‌های
QSFP-DD و OSFP استفاده می‌شود. پلتفرم‌های یکپارچه‌سازی ماژول‌های نوری OSFP و QSFP-DD نیز به بازار عرضه شده‌اند تا پشتیبانی از اترنت ۴۰۰G در کاربردهای کلاود امکان‌پذیر باشد. پلتفرم‌های جديد سازگاری با پورت‌های ۱۰۰G را تضمین می‌کنند، در نتیجه شرکت‌ها در پیاده‌سازی آن‌ها در مراکز داده فعلی با محدودیت خاصی روبرو نیستند. صرف‌نظر از تجهيزات جدید، فرستنده/گیرنده‌های ۴۰۰G متکی به یک DSP برای ایجاد چهار کانال نوری ۱۰۰G از هشت خط الکتریکی ۵۰G هستند. مورد ذکر شده یکی از مولفه‌های کلیدی در زنجیره تامین است و می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در توانایی تامین‌کنندگان فرستنده/گیرنده در ارائه محصولات مورد نیاز مراکز داده ایفا کند. در همین رابطه، شرکت مولکس موفق شده محصولات ۱۰۰G FR QSFP28 و ۴۰۰G DR4 QSFP-DD را مطابق با ۱۰۰G Lambda MSA معرفی کند. این فناوری برای نسل بعدی تجهيزات شبکه، استاندارد ۱۱۲G PAM-4 را به عنوان زیربنای پشتیبانی از راهکارهای ۴۰۰G برای مراکز داده پر ظرفیت معرفی کرده است. 

حرکت به سمت توسعه ۴۰۰G

شبکه‌های ارتباطی مدرن برای پاسخگویی به رشد انفجاری داده‌ها در مقیاس جهانی به پهنای باند بیشتری نیاز دارند. همین مسئله باعث شده تا بازار سوئیچ‌ها و فرستنده/گیرنده‌های مراکز داده به سرعت در حال رشد و تکامل باشد. فرستنده/گیرنده‌های نوری پرسرعت، تجهیزات انتقال‌دهنده نوری انعطاف‌پذیر و قابل گسترش، کانکتورهای جمع و جور و مدیریت فیبر همگی ملزومات حیاتی برای ساخت یک شبکه ۴۰۰G هستند. شبکه‌ای که  بتواند حجم بالایی از ارتباطات راه دور را برای سازمان‌ها و مراکز داده بزرگ میزبانی کند. مدیریت مراکز داده نوری ۴۰۰G و فراتر از آن همانند شبکه‌های رایج امروزی نیست و به راهکارهای قدرتمند و هوشمندانه‌ای نیاز دارد. شرکت‌ها راهکارهای مختلفی برای این منظور ارائه کرده‌اند. به‌طور مثال، نمونه‌ای که شرکت مولکس ارائه کرده راهکارهای موثری برای سیستم‌های نوری پرقدرت و مدیریت سازمان یافته فراهم می‌کند. این محصولات می‌توانند کانال‌های از کار افتاده را کم کنند یا در صورت لزوم حذف کنند و مکان‌های سویچینگ غیرفعالی را فراهم کنند که نیازی به برق و سیستم خنک کننده ندارند. علاوه بر ماژول‌ها، کانکتورهای مورد نیاز برای دستیابی به سرعت ۴۰۰ گیگابیت نیز در حال توسعه هستند. نوعی از کانکتورها که شاهد عرضه آن‌ها در آینده هستیم، کانکتور پرکاربرد MPO است. در مدل پیشنهادی این کانکتور، به جای استفاده از یک ردیف ۱۲تایی یا دو ردیف ۱۲تایی فیبر نوری، از دو ردیف ۱۶تایی استفاده می‌‌شود.

فراتر از ۴۰۰G

تامین‌کنندگان سوئیچ ASIC مراکز داده قبلا امکان دسترسی به ASICهای ۵۶G PAM-4 12.8Tbps را فراهم کرده‌اند و در حال حاضر مشغول کار روی ASICهای  ۱۱۲G PAM-4 25.6Tbps هستند که یک سوئیچ ۳۲ پورت را ارائه می‌کند که هر پورت سرعت ۸۰۰ گیگابیت در ثانیه را پشتیبانی می‌کند. این نوع از ASIC چالش‌هایی از قبیل یکپارچگی سیگنال، ایجاد گرما و مصرف انرژی را به همراه دارند و این سوال را مطرح می‌کند که آیا اتصالات می‌توانند ماژولار باشند و اگر چنین است چه تجهيزات می‌توانند از آن‌ها پشتیبانی کنند. اپراتورهای مرکز داده استراتژی‌های خود را بر اساس دو پارامتر، سرعت پیاده‌سازی و کمترین هزینه ممکن برنامه‌ریزی می‌کنند، به همین دلیل بیشتر شرکت‌ها سعی می‌کنند طراحی زیرساخت‌های ۱۰۰G و ۴۰۰G را با مشارکت نزدیک با تامین‌کنندگان انجام دهند تا امکانات، تخصص و گسترش‌پذیری مورد نیاز مراکز داده پر سرعت به شکل بهینه‌شده و مقرون به صرفه‌ای به‌دست آید. با توجه به سرعت‌ روبه‌رشد شبکه‌ها، انتظار می‌رود نسل بعد از ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه، ۱٫۶ ترابیت بر ثانیه باشد، زیرا با چهار خط ارتباطی ۴۰۰ گیگابیتی می‌‌توان به این سرعت دست یافت. شاید برای قضاوت در این خصوص کمی‌ زود باشد. باید صبر کرد تا سیر تکامل اترنت پشت سر گذاشته شود و پس از آن درباره نسل‌های آینده، بعد از ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه اظهار نظر کرد. بدون شک تا رسیدن به سرعت ترابیتی باید حداقل ۱۰ سال منتظر بود تا نمونه‌های اولیه در اختیار عموم قرار گیرد.