800G

800G zuverlässig mit VIAVI testen

Durch die Integration von 800G-Testfunktionen in ein vorhandenes Paket moderner optischer Netzwerk-Testlösungen bietet sich VIAVI den Entwicklern und Herstellern als vertrauenswürdiger Partner an, um die Interoperabilität und Konformität mit 800G-Standards zu gewährleisten. Diese beispiellose Fachkompetenz basiert auf jahrzehntelangen Erfahrungen beim Testen von Netzwerken in Verbindung mit der fortlaufenden Arbeit in Ausschüssen von IEEE und ITU-T zur Einführung neuer Standards und Vorgehensweisen.

Bei den von VIAVI angebotenen Tests für 800G steht eine schnellere Markteinführung durch die Hersteller von Chips, Transpondern und Netzwerkausrüstung im Mittelpunkt. Modernste Low-Layer-Fehleranalysen, dynamische Skew-Tests und die FEC-Fehlerkorrektur erhöhen das Vertrauen in eine neue Klasse von 800G-Steckmodulen. Gleichzeitig sorgen bedienerfreundliche Benutzeroberflächen, die Testautomatisierung sowie vielseitige Kühlfunktionen dafür, dass dieses neue Niveau der Ethernet-Geschwindigkeit die Effizienz und Zuverlässigkeit der Testausführung nicht beeinträchtigt.

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Was ist 800G? 

800G ist die neueste Generation optischer Highspeed-Übertragungen zur Förderung leistungsstarker Ethernet-Schnittstellen. Die Einführung von Datenraten von 800 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) umfasst ebenfalls Optionen für 8 Lanes bis 800 Gbit/s bzw. die Kopplung von zwei 400G-Kanälen. Hohe Baudraten von 28 oder sogar 56 GBaud ermöglichen in Verbindung mit der PAM-4-Modulation Lane-Raten von bis zu 112 Gbit/s, so dass deutlich mehr Daten als je zuvor übertragen werden können.

Die durch den Cloud-Ausbau und Hyperscale-Rechenzentren steigende Bandbreiten-Nachfrage beschleunigt die Entwicklung und Implementierung der 800G-Technologie. Das Ethernet Technology Consortium (ETC) und das 800G Pluggable Multi-Source Agreement (MSA) sowie weitere Arbeitsgruppen konzentrieren sich darauf, die anspruchsvollen Einführungstermine einzuhalten. 

Wie schnell ist 800G? 

Ähnlich wie der revolutionäre Vorgänger 400G-Ethernet verschiebt der 800G-Ethernet-Standard die Leistungsgrenzen der Glasfaser-, Laser- und Rechner-Technologien, indem er mit den Datenübertragungsraten in Neuland vorstößt.  

• Mit 800 Gbit/s nähert sich der neueste Ethernet-Standard einem echten Terabit-Ethernet (1000 Gbit/s) an, das einst als unerreichbar galt. 
• 800G-Datenraten werden in praktischen Beispielen nachgewiesen. Dieses höhere Leistungsniveau ist mit dem Download von 25 HD-Filmen oder Games in unter einer Sekunde vergleichbar. 
• Modulationen höherer Ordnung sind erforderlich, um die gestiegenen Datenübertragungsraten zu gewährleisten. Neue Modulationsformate für 800G-Transceiver können aber auch die Entfernung begrenzen und die Rauschempfindlichkeit erhöhen. 
• Höhere Baud-Raten, die Nutzung digitaler Nyquist-Subcarrier und probabilistisches Shaping zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands (SNR) sind Beispiele für die Fortschritte, die es ermöglichen, diese beeindruckende Geschwindigkeit zu erreichen. 
• Die Mobilfunk-Technologie stellt den Entwicklern mit jeder neuen Generation eine größere und schnellere Umgebung zur Erforschung zur Verfügung. Demgegenüber befinden sich die Ethernet-Datenraten angesichts der exponentiell wachsenden Nachfrage nach Hyperscale-Rechenleistungen in einer kontinuierlichen Aufholjagd. Damit liegt 1,6 Terabit (1.6T) Ethernet in nicht allzu ferner Zukunft im Bereich des Möglichen. 

800G MSA (Multi-Source Agreement) 

Die Arbeitsgruppe 800G Pluggable MSA (Multi-Source Agreement) wurde im September 2019 eingerichtet. Die Bezeichnung „Multi-Source“ bezieht sich auf das vielfältige Konsortium aus Rechenzentrum-Betreibern, Geräte-Anbietern, Entwicklern optischer Module und Herstellern elektronischer Komponenten. Diese funktionsübergreifende Gruppe arbeitet daran, die Einführung der Netzwerke zu beschleunigen, ein robustes Ökosystem zu schaffen und die Zusammenarbeit in der Branche zu verbessern. 

Das 800G MSA konzentriert sich darauf, die Vernetzungsszenarien großer Rechenzentrum-Netze zu optimieren. Darin eingeschlossen sind die Standardisierung und Dokumentation der Schnittstellen-Spezifikationen für neue Steckmodule. Seine erste Modul-Spezifikation PSM8 hat das MSA im Jahr 2020 herausgegeben. 

Dieser erste optische 800G-Transceiver für kurze Strecken (100 m) verdoppelt die Kapazität vorhandener QSFP-Module doppelter Dichte (QSFP-DD) bei gleichzeitiger Umwidmung der Komponenten vorhandener 400G-Module. Die Ausnutzung vorhandener Technologien beschleunigt die Einführung und verringert die Notwendigkeit von Hardware-Upgrades in Rechenzentren.    

Formfaktoren für 800G  

Das MSA spezifiziert die Geometrie und die Formfaktoren zahlreicher elektrischer Schnittstellen. Bei 800G Ethernet betrifft diese Arbeit auch die optischen Steckmodule, die die Umwandlung zwischen elektrischen und optischen Signalen ermöglichen. Abwärtskompatibilität, geringe Kosten und eine hohe Energieeffizienz tragen zur anhaltenden Beliebtheit dieser Produkte bei.  

800G-Steckmodule nutzen die für 400G entwickelt Technologie und verschieben deren Leistungsgrenzen. Eine Host-Modul-Schnittstelle mit Lane-Raten von 100G+ und komplexer integrierter Photonik ermöglicht eine höhere Leistung und Zuverlässigkeit. Diese Fortschritte stellen auch neue Anforderungen an die Testausführung, Fehlerdiagnose und Validierung, die den gesamten Produkt-Lebenszyklus umfassen. 

• QSFP-DD 800  
  Die optischen QSFP-DD Steckmodule doppelter Dichte für 800G unterstützen 8 Highspeed-Lanes mit mindestens 100 Gbit/s. QSFP-DD 800-Module sind zu früheren QSFP-DD- und QSFP-Verbindern/Cages abwärtskompatibel, was die Implementierung vereinfacht. Dieser neue Typ bietet auch eine verbesserte thermische und EMI-Leistung. 
• QSFP112
  Das QSFP112 ist ein 400G-konformes QSFP-Steckmodul, das über jede Lane 112 Gbit/s übertragen kann. Es basiert ebenfalls auf der QSFP-Vorgängertechnologie und nutzt ein Raster-Design von 0,6 mm, das über die gesamte Übertragungsstrecke hinweg eine herausragende Signalintegrität und Zuverlässigkeit gewährleistet. Die für den 800G-konformen QSFP-DD 800 entwickelten Systeme sind ebenfalls zum QSFP112 kompatibel.
• OSFP 800G 
  Optische Steckmodule mit kleinem Formfaktor (OSFP) besitzen integrierte Kühlkörper und sind zu 400G-Modulen, jedoch nicht zu QSFP-Schnittstellen abwärtskompatibel. Die Spezifikation für das OSFP 800G wurde im Juni 2021 veröffentlicht und umfasst die Unterstützung von zwei 400G- und acht 100G-Konfigurationen. Das physische Design der OSFP-Module bietet ein großes Wachstumspotenzial, so dass sie für schnellwachsende Hyperscale- Anwendungen eine attraktive Option sind. 
  

Transponder und Transceiver für 400G / 800G

Hyperscale-Rechenzentren und wegweisende Technologien wie Maschinelles Lernen (ML) und Künstliche Intelligenz (KI) werden dafür sorgen, dass die Nachfrage nach immer höheren Ethernet-Raten weiter anhält. Auch wenn aktuell erstmals 400G-Hardware in der Praxis eingesetzt wird, bereiten sich die Rechenzentren bereits auf die bevorstehende Einführung von 800G-Netzen vor. Der Markt für 400G wird wahrscheinlich im Jahr 2023 seinen Höhepunkt erreichen. Dem wird sich in den folgenden Jahren eine verstärkte Einführung und dann der endgültige Übergang zu optischen 800G-Transceivern anschließen. 

• Transponder und Muxponder sind Netzelemente, die die eingehenden (oft optischen) Client-Signale, wie 100GE, 400GE oder zukünftige 800GE-Signale, in Highspeed-Leitungsraten-Signale umwandeln, die typischerweise eine kohärente Übertragung bei einer Wellenlänge mit komplexen Modulationsformaten, wie DP-16QAM (Doppelt Polarisierte 16 Quadratur-Amplituden-Modulation) nutzen.
• Transceiver-Steckmodule werden verwendet, um ein elektrisches Signal (bei 100G und darüber hauptsächlich Multi-Lane und PAM-4-moduliert) in ein optisches Client-Signal zu konvertieren, das über mehrere Glasfasern oder Wellenlängen übertragen wird.
• Bitfehlerraten-Tests (BERT) sind wichtige 800G-Tests, die ermitteln, wie gut das Eingangssignal konvertiert wurde. Die mit der PAM-4-Modulation eingeführte Komplexität sorgt dafür, dass auf diesen Strecken immer eine gewisse Anzahl von Übertragungsfehlern auftreten wird. 
• Die optischen Netzwerk-Testlösungen der Modellreihe ONT von VIAVI unterstützen an allen QSFP-DD- und OSFP-Transpondern für 800G anspruchsvolle BERT-Tests sowie die Validierung der FEC-Fehlerkorrektur und auch Belastungstests. Diese Tests ermöglichen, zuverlässige Aussagen zur Gesamt-Übertragungsqualität auf dem Datenpfad zu treffen. 
• Steuerpfad-Tests stellen sicher, dass der Transponder die Umschaltung zwischen den Betriebsarten präzise und reproduzierbar ausführt. Diese Tests überprüfen auch, ob der Transponder die allgemeinen CMIS-Spezifikationen der Management-Schnittstelle einhält. 
• Die Kühlung spielt bei Transponder-Tests und -Validierungen eine wichtige Rolle. Das gilt insbesondere für digitale kohärente optische Module (DCO), die auf den Kühlkörper der Card-Cage-Baugruppe angewiesen sind Die fortgeschrittene Temperaturregelung der Modellreihe ONT-800G von VIAVI ermöglicht den Anschluss leistungsstarker Transponder an den ONT sowie die effektive Kühlung während der Testausführung. 
• 800G DR8 bezeichnet eine beispiellose Kategorie von optischen 800G-Transceivern mit 8 Lanes und 112 Gbit/s Verkehr, die eine Gesamtrate von 850 Gbit/s ermöglicht. Trotz einer Leistungsaufnahme von < 16 W überbrückt der DR8 Entfernungen von bis zu 2 km. Mit seinem breiten Betriebstemperatur-Bereich von 0 °C bis 70 °C bietet er sich für alle Umgebungsbedingungen in Rechenzentren an. 

Neue Testanforderungen von 800G 

Das neue 800G-Ethernet-Ökosystem bietet neue Chancen aber auch neue Herausforderungen für die Testausführung und Validierung. Hohe Baudraten, integrierte Signale und technisch führende Photonik haben dazu geführt, dass die früheren Teststrategien nicht mehr ausreichen und dass VIAVI eine neue Palette von Testlösungen geschaffen hat, die den Kunden hilft bei der: 

• effizienten Entwicklung neuer Steckmodule durch die abgestimmte Überprüfung der Modulmanagement-, elektrischen und photonischen Systeme. Die Nutzung praxisrelevanter Signale, anstatt ungerahmter PRBS-Signale, verbessert auch die IC-Entwicklung. 
• zuverlässigen Bereitstellung neuer Transponder durch Nutzung der ONT 800G Module von VIAVI für Leistungstests, für die Ökosystem-Interoperabilität, für die Generierung von Ethernet-Verkehr sowie für Zuverlässigkeitsprüfungen.  
• Validierung der Leistung der Transponder-Hardware, der Alarmfunktionen, der Konformität der FEC-Fehlerkorrektur und der LOS-Signalwiederherstellung. Tester, die auf 800G skalierbar sind, bieten eine zuverlässige Plattform für Systemprüfungen (SVT) und Produkttests. 

Tester für 800G

• Das Modul ONT 800G FLEX XPM von VIAVI ist die branchenweit erste integrierte Testlösung mit einer nativen 800G-Schnittstelle auf Grundlage von elektrischen 100G-Lanes. Dieses Modul unterstützt mehrere Formfaktoren, einschließlich OSFP 800G und 800G QSFP DD. Die umfangreichen Testfunktionen umfassen die erweiterte Fehleranalyse, Unframed BERT, Dynamischer Skew und FEC-Belastungstests.  

• Das Modul ONT 800G FLEX V2 ermöglicht in Verbindung mit ONT DCO- und Ethernet-Modulen über eine 2 x 400G-Schnittstelle zuverlässige Tests an optischen Transportstrecken. Bei der Entwicklung dieser Module wurde nicht nur auf eine zuverlässige Leistung und Interoperabilität geachtet, sondern auch darauf, dass beispiellose Testparameter die Validierung in der Produktion beschleunigen. 

• Der ONT-800 Optical Network Tester ist eine leistungsstarke Plattform für den Rackeinbau, die eine robuste Grundlage für die auswechselbaren Module der ONT-Produktfamilie legt. Der ONT-800 bietet eine hohe Port-Dichte, eine intuitive und bedienerfreundliche grafische Benutzeroberfläche sowie moderne Kühlfunktionen zum Testen leistungsstarker 800G-Transceiver.