İÇİNDEKİLER

400G ağı, bağlantılarını saniyede 400 gigabit hızında çalıştıran bir Ethernet ağıdır. Bu ağın temelini oluşturan IEEE standardı olan IEEE Std 802.3bs-2017, 6 Aralık 2017 tarihinde onaylanmış ve daha sonra yapılan değişikliklerle daha fazla optik seçenek eklenmiştir. Günümüzde 400G bağlantıları, veri merkezi omurga katmanlarında, yapay zeka GPU kümelerinde ve veri merkezleri arası bağlantılarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Çoğu 400G kılavuzu, anahtarlar ve alıcı-vericilerle sınırlı kalır. Biz ise bir katman daha ileriye, fiber seviyesine iniyoruz. 400G kurulumuna karar verdiyseniz ve şimdi kayıp bütçenizi veya teslimat sürenizi boşa harcamadan doğru optik bileşenleri, MPO veya LC kablolarını ve konektörleri seçmeniz gerekiyorsa, bu yazı tam size göre.
400 g'lık Switch MPO LC yama paneli

400G Ethernet Nasıl Çalışır?

400G bağlantı noktası, tek bir 400 Gb/s sinyalini tek bir fiber şerit üzerinden iletmez. Veriler paralel şeritlere bölünür ve her şerit, ileri hata düzeltme (FEC) ile kodlanır ve korunur.

  • Hat hızı ve veri hızı. MAC hızı 400 Gb/s’dir. 256b/257b kodlaması ve Reed-Solomon RS(544,514) FEC uygulandıktan sonra, 400GBASE-R sinyali nominal olarak 425 Gb/s hızında çalışır. Fazladan 25 Gb/s, kullanılabilir bant genişliği değil, ek yük olarak değerlendirilir.
  • Şeritler. Farklı 400G optik sistemler, farklı şerit planları kullanır. Bazıları sekiz adet 50G PAM4 şeridi kullanırken, diğerleri dört adet 100G PAM4 şeridi kullanır. Şeritler ya ayrı fiberler üzerinden (paralel optik) ya da tek bir fiber çiftinde ayrı dalga boyları üzerinden (WDM optik) taşınır.
  • PAM4. Günümüzde kullanılan kısa menzilli 400G optik sistemler, dört sinyal seviyesinde sembol başına iki bit taşıyan PAM4 modülasyonunu kullanır. Bu, eski NRZ sinyalleme yöntemine kıyasla daha az marj bırakır; dolayısıyla FEC her zaman etkindir. Bu aynı zamanda, kirli bir konektör veya hatalı bir bağlantı sorununun 400G'de 10G'ye kıyasla daha çabuk ortaya çıkmasının nedenidir.

Modül muhafazası, optik arayüzden ayrı olarak seçilir. QSFP-DD ve OSFP 400G için iki ana form faktörü budur ve QSFP112, bazı yeni ağ adaptörlerinde bulunur. Aynı optik arabirim, örneğin DR4, birden fazla form faktöründe mevcut olabilir. Bu nedenle sipariş verirken üç unsuru birbiriyle eşleştirin: anahtar veya NIC yuvası, form faktörü ve optik arabirim.

400G’nin Günümüzdeki Yeri: 100G, 400G ve 800G

400G, hâlâ birçok sunucuyu birbirine bağlayan 100G bağlantıları ile yeni yapay zeka kümelerinde giderek yaygınlaşan 800G bağlantıları arasında yer almaktadır.

  • Omurga ve kümelenme. Yaygın bir yükseltme yolu, mevcut 100G yaprak anahtarlarını ve sunucuları koruyarak, 400G’den 4×100G’ye dağıtım (aşağıda ele alınacaktır) kullanan bir 400G omurga sistemidir.
  • AI kümeleri. Bir NVIDIA DGX H100 sisteminde, hesaplama ağı, her biri 400 Gb/s’ye kadar hız sunan ve dört OSFP bağlantı noktası üzerinden erişilebilen sekiz adet ConnectX-7 adaptörü üzerinden çalışır. NVIDIA’nın Quantum-2 InfiniBand ve Spectrum-4 SN5600 anahtarları, her bir çift bağlantı noktalı OSFP yuvasında iki adet 400 Gb/s bağlantı noktası barındırır. ConnectX-8 gibi 800 Gb/s adaptörler artık piyasaya çıkmış olsa da, mevcut kurulu sistemlerin büyük bir kısmı hâlâ 400G bağlantı noktalarıyla çalışmaktadır. GPU kümelerinin bu bağlantıları nasıl kullandığı hakkında daha fazla bilgiyi GPU ağ kılavuzu.
  • Veri merkezi arası bağlantı. 400ZR, OIF tarafından 120 km’ye kadar olan amplifiye noktadan noktaya bağlantılar için tanımlanmış tutarlı bir DWDM arayüzüdür. Bu, burada ele aldığımız kısa menzilli optik teknolojilerden farklı bir teknolojidir; bu nedenle, bina içi kablolama planınızda buna yer vermeyin.
400 g portlu paralel MPO ile WDM LC karşılaştırması

400G Optik Teknolojisi ve Herkesin İhtiyacı Olan Fiber

Bu karar, kablolama düzeninizi belirleyecek olan karardır; bu nedenle, bir veri merkezinde karşılaşma olasılığınızın en yüksek olduğu IEEE 400G arayüzlerini yan yana sıraladık.

400G arayüzüIEEE standardıErişim ve kapsama alanıLifler ve konektörMaksimum kanal ekleme kaybı
400GBASE-SR8802,3 cm (2020)OM3 70 m, OM4 100 m16 fiber, MPO1,8 dB (OM3), 1,9 dB (OM4)
400GBASE-SR4.2802,3 cmOM3 70 m, OM4 100 m, OM5 150 m8 fiber, MPO (çift yönlü, 850/910 nm)1,7 dB (OM3), 1,8 dB (OM4), 2,0 dB (OM5)
400GBASE-DR4802.3bs (2017)Tek modlu, 500 m8 fiber, MPO3,0 dB
400GBASE-FR4802,3 cu (2021)Tek modlu, 2 kmDubleks LC, 4 CWDM dalga boyu4,0 dB
400GBASE-LR4-6802,3 cuTek modlu, 6 kmÇift Yönlü LC6,3 dB
Kaynak: TIA Fiber Optik Teknoloji Konsorsiyumu’nun IEEE 802.3 uygulamalarına ilişkin özetleri.
400 g optik fiber konektör karşılaştırması

Bu tablodan üç noktaya dikkat çekmek isteriz:

  1. Paralel optiklerde MPO kullanılır; WDM optiklerinde ise çift yönlü LC kullanılır. SR8, SR4.2 ve DR4, her bir şeridi kendi fiberleri üzerinden iletir; bu nedenle MPO/MTP konektörleri gerekir. FR4 ve LR4-6 ise dört dalga boyunu tek bir fiber çiftinde birleştirir; bu nedenle standart bir çift yönlü LC bağlantı kablosu kullanılabilir.
  2. Sadece konektörü değil, fiberleri de sayın. SR8, 16 fiber kullandığından 16 fiberli bir MPO’ya (genellikle MPO-16) ihtiyaç duyar. 12 fiberli bir MPO çalışmayacaktır. DR4 ve SR4.2, sekiz fiber kullanır. 12 fiberli bir MPO'da, dört adet gönderme ve dört adet alma fiberi aktiftir; ortadaki dört konum ise boş kalır.
  3. Tek modlu MPO genellikle APC tipindedir. Önde gelen üreticilerin 400G DR4 modülleri, MPO-12/APC standardını belirtmektedir. Cisco, QSFP-400G-DR4 modeli için “MPO-12 SMF APC”yi listelemektedir ve NVIDIA’nın DR4 optik bileşenleri, geri yansımaları önlemek için 8 derecelik bir APC uç yüzeyi kullanmaktadır. APC ve UPC konektörleri asla birbirine takılmamalıdır; bkz. APC ve UPC Karşılaştırma Kılavuzu.

Yama kablolarını alıcı-verici bağlantı noktalarıyla eşleştirmeye ilişkin genel bir kılavuz için bkz. optik modüller için fiber patch kabloların nasıl seçileceği. MPO ile ilgili temel bilgiler için şu makaleyi okuyun: MPO konektör kılavuzu.

400G Breakout: Ne İşe Yarar, Ne İşe Yaramaz?

Breakout özelliği, tek bir 400G bağlantı noktasının birkaç düşük hızlı bağlantı noktasına hizmet etmesini sağlar. Bu, 400G’nin en kullanışlı özelliklerinden biri olmakla birlikte, aynı zamanda en yaygın sorun kaynaklarından biridir.

Neler işe yarıyor?. Bir DR4 bağlantı noktası, dört fiber çifti üzerinden dört bağımsız 100G şeridi taşır; bu sayede dört adet 100G tek dalga boylu bağlantıya ayrılabilir. Örneğin Cisco, QSFP-400G-DR4 ürününü “4x100G-DR1/FR1 ve 2x200G-DR2 ayrıştırma” özelliğini destekleyen bir ürün olarak listelemektedir. Bunu bir MPO-12/APC - dört LC dubleks ayrıştırma kablosu ile bağlayın veya LC bağlantı noktalarına yayılan bir patch paneline bir MPO ana hattı çekin.

Neler işe yaramıyor?.

  • FR4 ve LR4 pasif olarak ayrıştırılamaz. Dört kanal, farklı dalga boylarında tek bir fiber çifti paylaşıyor; bu nedenle, fan-out kablosuyla bölünecek bir şey yok.
  • DR4 şeritleri, 100G-LR4 ile uyumlu değildir. Bir 100G-LR4 optik de dört dalga boyunu tek bir çifte çoklayıcı olarak birleştirir. Bu, bir DR4 şeridinin beklediği tek dalga boylu 100G arabirimi değildir. Karşı ucu, anahtar üreticinizin desteklediği DR1/FR1/LR1 sınıfı optiklerle eşleştirin.
  • Breakout, hem bir bağlantı noktası ayarı hem de bir kablodur. Anahtar bağlantı noktası, breakout moduna göre yapılandırılmalıdır. Dört adet 100G bağlantısından yalnızca ikisi aktif hale gelirse, öncelikle bağlantı noktası modunu kontrol edin. Ardından her bir fiber çiftini sırayla inceleyerek polariteyi kontrol edin ve uç yüzeyinde kir veya fiberde hasar olup olmadığını kontrol edin.

Etrafı düzenli tutun. Breakout kablolarıyla dolu bir raf çok çabuk dağınık hale gelir. Tek bir standart uzunluk yerine, rafa uygun kablo uzunlukları seçin. Çok sayıda breakout kablonuz varsa, MPO ana kablolarını bir bağlantı paneline çekmeyi ve LC tarafını yerinde bağlamayı düşünün. Eşleştirilen her ekstra çift, kayıp bütçesinin bir kısmını tüketir; bu nedenle önce kağıt üzerinde planlama yapın.

Örneğin, biz bir MPO-8 – 4×LC bağlantı kablosu, tek modlu, APC – UPC.

400 g Breakout-DR4 ile FR4 karşılaştırması

400G’yi Devreye Almadan Önce Fiziksel Katman Kontrol Listesi

Deneyimlerimize göre, yeni kurulan sistemlerdeki 400G bağlantı sorunlarının çoğu pasif katmandan kaynaklanmaktadır. Optik cihazları çalıştırmadan önce aşağıdaki noktaları gözden geçirin.

  1. Lif sayısı ve MPO boyutu. 8 fiberli arayüzleri (DR4, SR4.2) ve 16 fiberli arayüzleri (SR8 ve aşağıda belirtilen 800G arayüzleri) doğru MPO ile eşleştirin. Bir DR4 bağlantısındaki “MPO-12” ifadesinin sekiz aktif fiber anlamına geldiğini unutmayın.
  2. Fiber türü ve uç yüzeyi. DR4 için APC özellikli OS2 tek modlu kablo, SR8 ve SR4.2 için OM3/OM4/OM5 çok modlu kablo ve FR4/LR4-6 için tek modlu çift yönlü LC kablo kullanın. Kanalın hiçbir yerinde APC ve UPC kablo türlerini birbiriyle karıştırmayın.
  3. Sabitlenmiş ve sabitlenmemiş. MPO konektörleri, pimli (erkek) bir konektör ile pimsiz (dişi) bir konektörün birbirine takılmasıyla çalışır. Alıcı-verici bağlantı noktaları genellikle pimli olduğundan, bu noktalara takılan bağlantı kablosu uçlarının pimsiz olması gerekir. Her ana hat, adaptör ve bağlantı kablosu için bunu kontrol edin.
  4. Polarite yöntemi. TIA, üç farklı polarite yöntemi tanımlamaktadır: A, B ve C. Bu yöntemler birbiriyle uyumlu değildir. Kanalın tamamı için tek bir yöntem seçin ve ana hatların, adaptörlerin ve bağlantı kablolarının hepsinin bu yönteme uygun olduğundan emin olun.
  5. Zarar bütçesi. IEEE sınırları oldukça sıkıdır. Bir DR4 kanalında toplam 3,0 dB’lik bir kayıp payı kabul edilir; bunun 2,75 dB’si bağlantılara ve ek yerlerine ayrılmıştır. OM4 üzerinden SR8 ise kanalın tamamı için yalnızca 1,9 dB’lik bir kayıp payı kabul eder. Her patch panel, eşleştirilmiş çiftler ekler; bu nedenle, yapılandırılmış 400G kablolamada düşük kayıplı MPO/MTP kabloları önemlidir. Sipariş vermeden önce, planladığınız bağlantıların toplamını kanal sınırıyla karşılaştırın.
  6. Kontrol edin ve temizleyin. IEC 61300-3-35 standardı, uç yüzlerin kirlenme ve kusurlar açısından nasıl denetleneceğini belirtir. Denetleyin, gerekirse temizleyin, ardından tekrar denetleyin. Standart ayrıca, görsel denetimin yerleştirme kaybı ve geri dönüş kaybı ölçümlerinin yerini almadığını da belirtmektedir; bu nedenle bağlantıyı da test edin.
  7. Her şeye etiket yapıştırın. Her bir ana kablo ve dallanma kablosunun her iki ucuna da bağlantı noktası, fiber sayısı ve polarite bilgilerini yazın. Sabah saat 2’de bir şeritte arıza gidermek zorunda kalacak kişi size minnettar olacaktır.

Adım adım sipariş kılavuzu için bkz. MPO/MTP bağlantı kabloları nasıl belirlenir?.

800G için 400G Kablolama Planlaması

800G konusunda bize danışmadan 400G kuran çok az takım vardır. Cevap, 800G optiklerin hangi yoldan geçeceğine bağlıdır.

  • MPO-12/APC devredilebilir. NVIDIA’nın anahtarlar için tasarladığı 800G çift bağlantı noktalı OSFP alıcı-verici, iki MPO-12/APC konektörüne sahip, tek bir modül içinde yer alan iki adet 400G DR4 motorundan oluşmaktadır. ConnectX-8 800G DR4 optik bileşenleri de MPO-12/APC kullanır ve dört adet 200G şerit içerir. Dolayısıyla, iyi tasarlanmış bir MPO-12/APC tek modlu tesis bu bileşenlere hizmet verebilir. Daha yüksek şerit hızları farklı sınırlamalar getirebileceğinden, öncelikle modülün menzil ve kayıp özelliklerini kontrol edin.
  • 16 fiberli arayüzler için 16 fiber gereklidir. IEEE 802.3df (2024) standardı, 800GBASE-DR8'i 500 m mesafeye kadar 16 adet tek modlu fiber (3,0 dB kanal) ve 800GBASE-SR8'i OM4 üzerinde 100 m mesafeye kadar 16 adet çok modlu fiber (1,8 dB kanal) olarak tanımlamaktadır. Bağlantı hatlarınızda bağlantı başına yalnızca sekiz adet kullanılabilir fiber varsa, bu arayüzler için yeni kablolama gerekecektir.
  • Şimdi ne yapmalı?. Gelişim için yer bırakacak ana kablo fiber sayısını seçin, bir sıradan öteye geçen her şey için OS2 tek modlu fiber kullanmaya devam edin, tek bir polarite yöntemini standart hale getirin ve ölçülen bağlantı kaybının kaydını tutun. Bu kayıt, 800G’ye yükseltme sırasında mevcut altyapının yeniden kullanılabileceğini mi, yoksa yeni kablolara ihtiyaç duyulacağını mı size gösterecektir.

YingFeng’den 400G Pasif Bağlantı Ürünleri Tedariki

YingFeng, 1982 yılına kadar uzanan üretim geçmişiyle 25 yılı aşkın fiber optik üretim tecrübesine sahiptir ve Ningbo ile Dongguan’da iki üretim tesisi bulunmaktadır. 400G ve 800G projeleri için aşağıdakileri tedarik etmekteyiz:

OEM/ODM hizmeti sunuyoruz ve talep üzerine numune temin edilebilir. Alıcı-verici modellerinizi ve bağlantı noktası sayınızı bize iletin; size uygun bir bağlantı kablosu ve bağlantı noktası dağılım listesi önerelim.

SSS

400 Gbps Ethernet nedir?

400 Gbps Ethernet (400GbE), saniyede 400 gigabitlik IEEE Ethernet hızıdır ve ilk olarak IEEE 802.3bs-2017 standardında tanımlanmıştır. Optik tipine bağlı olarak çok modlu veya tek modlu fiber üzerinden 4 veya 8 PAM4 şeridi üzerinden veri aktarır.

Her ikisi de. SR8 ve SR4.2, OM3/OM4/OM5 çok modlu fiber üzerinden en fazla 70–150 m mesafeye kadar çalışır. DR4, FR4 ve LR4-6 ise sırasıyla 500 m, 2 km ve 6 km mesafeye kadar tek modlu fiber üzerinden çalışır.

DR4, sekiz adet aktif tek modlu fiber içeren bir MPO konektörü kullanır; bu genellikle MPO-12/APC tipindedir.

Evet, eğer DR4 bağlantı noktasıysa ve anahtar “breakout” modunu destekliyorsa. Her bir şerit, DR1 veya FR1 gibi tek dalga boylu bir 100G optik modüle bağlanır. FR4 ve LR4 optik modülleri pasif kablolarla “breakout” yapılamaz.

800G, yeni yapay zeka kümelerine girmeye başlıyor, ancak 400G bağlantı noktaları hâlâ yaygın olarak kullanılıyor. 800G ekipmanlarının çoğu hâlâ 2×400G olarak bölünmektedir. MPO-12/APC tek modlu kablolama genellikle mevcut halini koruyabilirken, 800GBASE-DR8 gibi 16 fiberli arayüzler için 16 fiberli bağlantılar gereklidir.

Dış kaynaklar