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Oct 13, 2023

Pegadinhas 400G: as incompatibilidades não realizadas

Rob Pocock, Diretor Técnico, Red Helix A conectividade de alta velocidade é essencial para impulsionar aplicações 5G, ML e IA No ano passado, o governo do Reino Unido publicou sua Estratégia Digital para 2022 com grande foco em

Rob Pocock, Diretor Técnico, Red Helix

A conectividade de alta velocidade é essencial para impulsionar aplicações 5G, ML e IA

No ano passado, o governo do Reino Unido publicou a sua Estratégia Digital para 2022 com grande foco no posicionamento do país como uma “Superpotência Global da Ciência e Tecnologia”.

Não é uma má ideia quando se considera que, de acordo com um relatório da Public First, a tecnologia digital poderia fazer crescer a economia do Reino Unido em mais de 413 mil milhões de libras (524 mil milhões de dólares) até 2030. Há, no entanto, muito trabalho que precisa de ser concluído. antes de chegar a esse ponto.

Um dos maiores requisitos para a transformação digital do Reino Unido é uma atualização da sua infraestrutura digital, que é necessária para acomodar as crescentes exigências de dados.

Novos avanços tecnológicos – como 5G, aprendizagem automática e inteligência artificial – estão a ser incorporados em redes inteligentes, fabrico avançado e transporte autónomo, com um potencial quase ilimitado. Mas para que estas tecnologias funcionem de forma eficiente, a conectividade de alta velocidade a nível nacional deve estar disponível.

Estas exigências, entre outros factores, levaram a um salto de uma infra-estrutura de 100 Gbps para 400 Gbps, ultrapassando um pouco o marco de 200 Gbps.

O problema é que todas as velocidades anteriores usavam modulação Non-Return-To-Zero (NRZ), que não consegue processar velocidade de 400 Gbps. Isso requer o uso de um tipo de modulação completamente diferente.

Para atingir velocidades de dados mais rápidas de 400 Gbps, mais dados precisam ser transmitidos pelo cabo ao mesmo tempo, e é aí que entra a modulação de amplitude de pulso de 4 níveis (PAM4).

Enquanto a modulação NRZ usa dois níveis de tensão para representar dados binários (com um nível representando '0' e o outro representando '1'), o PAM4 usa quatro níveis de tensão diferentes (representando '0-0' '0-1' '1 -0' e '1-1').

Isso permite que o PAM4 transmita o dobro de dados em cada ciclo de clock, com cada nível de tensão representando dois bits de dados em vez de um, efetivamente dobrando a taxa de dados transmitidos pelo mesmo meio físico.

Ter esses dois esquemas de modulação distintos implementados, entretanto, significa que eles não podem interoperar. O sistema de quatro níveis do PAM4 não será compreendido por equipamentos projetados para ler o sistema de dois níveis do NRZ e vice-versa.

Portanto, para as operadoras de rede que desejam atualizar para 400 Gbps, elas precisam garantir que ambas as extremidades de um link estejam usando a mesma modulação.

Este problema realmente entra em vigor ao usar cabos breakout (por exemplo, dividir 400 Gbps em links de 4 x 100 Gbps), já que a maioria das ópticas de 100 Gbps nas redes atuais estão executando modulação NRZ e, portanto, são incompatíveis.

Os usuários precisariam, portanto, mudar suas ópticas de 100 Gbps para outras que usam modulação PAM4, assumindo que o dispositivo no qual as ópticas estão inseridas tenha sido certificado para funcionar com ópticas PAM4-100 Gbps.

Nem todos esses problemas são intransponíveis; no entanto, é outro fator que os arquitetos e engenheiros de rede precisam considerar antes de iniciarem e atualizarem suas redes.

Devido à incompatibilidade entre PAM4 e NRZ, qualquer pessoa que queira começar a usar 400 Gbps precisará considerar a substituição de seus transceptores existentes. Os transceptores de 400 Gbps são caros, como costuma acontecer com as novas tecnologias, e embora seja verdade que o preço acabará caindo, os clientes precisam estar cientes de que eles não serão tão econômicos quanto os transceptores mais antigos.

Há duas razões para isso. Em primeiro lugar, estes novos transceptores precisam manter a compatibilidade com os formatos Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) existentes e, como tal, precisam caber no mesmo espaço físico que os transceptores anteriores baseados em NRZ.

Desenvolver um transceptor que seja capaz de transmitir e receber sinais PAM4, mantendo o mesmo tamanho dos transceptores anteriores, envolve custos consideráveis ​​– tornando os novos transceptores mais caros.

Em segundo lugar, os transceptores de 400 Gbps geram mais calor do que os seus equivalentes de 100 Gbps. Como o tamanho de um transceptor é o mesmo, há mais calor para dispersar, aumentando o risco de o transceptor ficar distorcido.