Cisco optikleri ağ güvenilirliğini artırır

 

Cisco optikleri, sıkı test protokolleri, silikon fotonik teknolojisi ve milyonda 100 parçanın altında alanda{0}kanıtlanmış arıza oranları aracılığıyla ağ güvenilirliğini artırır. Bu optik alıcı-vericiler, standart uyumluluk testlerinin kapsamadığı sıcaklık, voltaj ve sinyal değişimlerinde stres testine tabi tutularak yapay zeka altyapısı ve kurumsal ağlar için kritik öneme sahip güvenilirliği sağlar.

 

 

Optik Bileşen Arızalarının Gizli Maliyeti

 

Ağ kesintisi şaşırtıcı mali sonuçlar doğurur. Orta-büyük ölçekli işletmelerin %90'ından fazlası saatlik kesinti maliyetlerinin 300.000 ABD Dolarını aştığını bildiriyor, %33'ü ise saatte 1 milyon ile 5 milyon ABD Doları arasında kayıp yaşıyor. Yapay zeka iş yükleri için etki katlanarak artıyor. Meta'nın analizi, tek bir yavaş GPU bağlantısının veya başarısız ağ bağlantısının küme performansını %40 oranında azaltabileceğini ve eğitim işleri kontrol noktalarından yeniden başlatılırken pahalı GPU'ların boşta kalmasına neden olabileceğini buldu.

Optik alıcı-verici kritik bir kavşakta bulunur. Bu sigara-daha hafif-boyutlu bileşenler, elektrik sinyallerini optik ve geriye dönüştürerek fiber kablolar üzerinden yüksek-hızlı iletim sağlar. Başarısız olduklarında her şey durur. Gözlemlenebilirlik verilerine göre son iki yıldaki olayların %35'ini oluşturan ağ arızası, plansız kesintilerin önde gelen nedeni olarak yer alıyor.

Geleneksel yaklaşımlar, endüstri standartlarının-IEEE spesifikasyonlarının, MSA uyumluluğunun ve form faktörü gereksinimlerinin karşılanmasına odaklanır. Cisco bunun yeterli olmadığını keşfetti. Çeşitli tedarikçilerden alınan ve tümü teknik olarak 100G ve 400G standartlarıyla uyumlu 20 farklı optik modülün alındığı güvenilirlik testlerinde hiçbiri Cisco'nun stresli ortamlarını geçemedi. Modüller ideal koşullar altında çalıştı ancak gerçek dağıtımlarda karşılaşılan sıcaklık dalgalanmalarına, voltaj değişimlerine veya sinyal çarpıklıklarına maruz kaldığında başarısız oldu.

Uyumluluk ve güvenilirlik arasındaki bu boşluk, yapay zeka altyapısında kritik hale geliyor. TCP/IP'nin hata patlamalarını yeniden iletim yoluyla ele aldığı geleneksel ağların aksine, yapay zeka sistemleri paralel olarak bilgi alışverişi yapan senkronize GPU'larla çalışır. Bağlantı hataları, tüm iş yükünün durmasını, bir kontrol noktasına yedeklenmesini ve yeniden başlatılmasını zorlar. Performans cezası küme kapasitesinin %40'ına ulaşır.

 

Silikon Fotonik Teknolojisi Arıza Noktalarını Azaltır

 

Cisco'nun silikon fotonik yaklaşımı, birden fazla optik işlevi tek bir çip üzerinde birleştirerek güvenilirlik matematiğini temelden değiştirir. Geleneksel ayrık optik modüller, her biri potansiyel arıza noktaları oluşturan ayrı bileşenleri ({1}}lazerler, modülatörler, çoklayıcılar, dedektörler-) bir araya getirir. Silikon fotoniği, bu işlevleri standart CMOS işlemleri kullanılarak üretilen entegre bir devrede birleştirir.

Güvenilirlik avantajı üç faktörden kaynaklanmaktadır. Birincisi, daha az bileşen, daha az arıza noktası anlamına gelir. Sekiz adet 200G kanalı kullanan ayrı bir 1,6T modül, dört adet pahalı EML lazer gerektirir. Silikon fotoniği her şeyi entegre ederek dört kanalın tek bir ortak dalga boyuna sahip lazeri paylaşmasını sağlar ve böylece sayıyı iki daha az-pahalı CW lazere düşürür. Bu sabit-dalga lazerleri ampuller gibi işlev görür, sabit ışık saçar ve silikon fotonik çip tüm yüksek-hızlı modülasyonu yönetir.

İkincisi, levha{0}}ölçekli üretim, 40 yıllık ve 400 milyar dolarlık kanıtlanmış yatırımla olgun silikon CMOS üretiminden yararlanıyor. Yüksek düzeyde otomatikleştirilmiş süreçler, milyonlarca birimde tutarlı kalite sağlar. Teknoloji, elle-bir araya getirilen ayrı bileşenlerle test edilebilirlik ve süreç tekrarlanabilirliğinin imkansız olmasını sağlar. Üretim verimi doğrudan saha güvenilirliği anlamına gelir.

Üçüncüsü, monolitik entegrasyon, bileşenler arasında hassas hizalama sağlar. Tüm optik elemanlar aynı çip üzerinde bir araya getirildiğinde sinyal kaybı azalır ve performans artar. Hassas yerleşimlere veya maliyetli hizalamalara gerek yoktur. Yaklaşım, güvenilirlikten ödün vermeden laboratuvardan hacimli üretime kadar ölçeklenir.

Cisco, yılda birkaç milyon optik alıcı-vericiyi, saha geri dönüş hızları 100 ppm'nin altında-milyon birim başına 100'den az arızayla göndermektedir. Bu ölçüm, laboratuvar koşullarını değil,-çeşitli müşteri ortamlarındaki gerçek dünya performansını yansıtır. %99,99 kullanılabilirlik gereksinimlerini (yıllık maksimum 52 dakika kesinti) sürdüren ağ mühendisleri için bu düzeyde bileşen güvenilirliği kritik bir marj sağlar.

 

Endüstri Standartlarının Ötesinde Kapsamlı Testler

 

Endüstri standartları gerekli temelleri sağlıyor ancak doğrulama yetersiz. Cisco, standart gereklilikleri aşan optik, elektrik, mekanik ve elektromanyetik alanlarda tasarım doğrulama testleri (xDVT) uygular. Test metodolojisi, standartların ele almadığı arıza modlarını simüle eder.

Optik Tasarım Doğrulama Testi (ODVT), voltaj ve sıcaklığın geniş aralıklarda değişmesi nedeniyle uygun bağlantı performansını sağlar. Testler, yıllarca süren kullanım koşullarını temsil eden koşullar altında dalga boyu doğruluğunu, iletim gücünü ve sinyal bütünlüğünü ve alıcı hassasiyetini ölçer. Sıcaklık döngüsü-sistemleri tekrar tekrar açıp kapatmak-zaman içinde ortaya çıkan arıza modlarını belirlemek için eskimeyi hızlandırır.

Elektriksel Tasarım Doğrulama Testi (EDVT), yüksek-hızlı veri yollarındaki sinyal bütünlüğünü, mantıksal arayüz tutarlılığını ve yazılım uyumluluğunu ele alır. Alıcı-vericiler, hem yüksek-hızlı optik bağlantılar hem de düşük-hızlı yönetim arayüzleri aracılığıyla ana platformlarla etkileşime girer. EEPROM ayarlarındaki veya ürün yazılımı anlaşmalarındaki uyumsuzluklar, uyumluluk testlerinin gözden kaçırdığı operasyonel hatalara neden olur.

Mekanik Tasarım Doğrulama Testi (MDVT), modülleri Z-ekseni sallama tablalarında titreşime ve şoka maruz bırakır. Veri merkezleri kurulum, nakliye ve sismik olaylar sırasında fiziksel strese maruz kalır. Mekanik arızalar-kırık lehim bağlantıları, oturmamış bileşenler, konektör hasarı-standart testlerin gözden kaçırdığı yaygın saha sorunlarını temsil eder.

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC/EMI) testi, alıcı-vericinin harici radyasyona karşı bağışıklığı korurken komşu ekipmana müdahale etmeden çalışmasını garanti eder. Yüksek veri hızları elektromanyetik girişim oluşturur. Uygun koruma olmazsa paket kayıpları meydana gelir. FCC Bölüm 15 sınırları, kabul edilebilir seviyeleri tanımlar ve Cisco testleri, yedek marj ile uyumluluğu sağlar.

Kapsamlı yaklaşım, hem Cisco hem de üçüncü taraf platformları{0}arasında birlikte çalışabilirliği doğrular. Standartlara-tabanlı özellikler, ana makineden-alıcı-vericiye-veya alıcı-vericiden-alıcıdan-alıcıya uyumluluğu garanti etmez. Cisco, çeşitli ana bilgisayar sistemlerini kullanarak tam kalifikasyonu tamamlar ve dağıtımdan önce uyumsuzlukları keşfeder. Bu çok tedarikçili doğrulama, müşteri entegrasyonunu hızlandırır ve saha arızalarını azaltır.

 

Yapay Zeka Ağları Daha Yüksek Güvenilirlik Standartları Talep Ediyor

 

Yapay zeka altyapısı güvenilirlik denklemini değiştiriyor. AI raflarındaki GPU sıcaklıkları 85 dereceye ulaşıyor ve sistemler raf başına 50-100 kW güç üretiyor. İskele tarafı egzoz konfigürasyonlarındaki alıcı-vericiler, iskele tarafı giriş yerleşimlerine göre daha yüksek sıcaklıklara maruz kalır. Çalışma sıcaklığı arıza oranlarını doğrudan etkiler ve tutarsız soğutma hava akışı öngörülemeyen arızalara neden olur.

Yüksek kullanım zayıflıkları ortaya çıkarır. Geleneksel ağlar değişken yük-zirveleri ve aktivite düşüşleriyle çalışır. Yapay zeka eğitimi, sürekli yüksek kullanımı sürdürerek bileşenleri ara vermeden zorlar. Daha iyi bağlantı marjı, düzeltilebilir hataları azaltır ve işleri çökerten düzeltilemez hataları önler. Uzun süreli yüksek sıcaklıklar bileşenlerin eskimesini hızlandırdığından termal yönetim kritik hale gelir.

Finansal sonuçlar premium optikleri destekliyor. Tipik bir yapay zeka hesaplama düğümünde, optik alıcı-vericiler toplam maliyetin %3-5'ini temsil eder. Bu harcamaların büyük kısmı GPU'lara, yüksek bant genişliğine sahip belleğe ve soğutma sistemlerine gidiyor. Sekiz GPU'lu tek bir AI sunucusu 500.000 doları aşıyor ve bireysel GPU'ların maliyeti 30.000 dolardan fazla. Kesinti süresinin her dakikası binlerce GPU boşta kalma süresi kaybına neden olur.

Düşük{0}kaliteli optikler başlangıçta daha düşük maliyete sahip olabilir ancak daha yüksek toplam sahip olma maliyetine neden olabilir. Sık değiştirme, sorun giderme ve bakım, bileşen fiyatlarının ötesinde harcamalara neden olur. Optik arızalardan kaynaklanan GPU kesintisi, daha ucuz alıcı-vericilerden elde edilen tasarrufları gölgede bırakan mali kayıplara neden olur. Güvenilir optikler için ödenen prim, altyapı ölçeğine göre akıllı yatırımı temsil eder.

Cisco, tüm yığın ağ ekipmanı, bilgi işlem sistemleri, depolama ve her şeyi birbirine bağlayan optikler genelinde test edilmiş entegre çözümler sağlar. Bu uçtan uca-doğrulama, sunucuların, NIC'lerin, anahtarların ve alıcı-vericilerin farklı üreticilerden geldiği çok sağlayıcılı yapay zeka ortamlarında uyumluluk ve güvenilirlik sağlar. Çok az satıcı bu kapsamlı test olanağını sunuyor.

 

 

Yönlendirilmiş Optik Ağ Mimariyi Basitleştirir

 

Geleneksel metro ve geniş alan optik ağları, özel beceriler gerektiren özel DWDM sistemleri-pahalı ekipmanlar gerektirir. Yönlendirilmiş Optik Ağ İletişimi, ayrı optik katmanları ortadan kaldırarak doğrudan IP yönlendiricilerine entegre olan gelişmiş takılabilir tutarlı optiklerden yararlanır.

Mimari basitleştirme ölçülebilir faydalar sağlar. Bağımsız analiz, belirli ağ türleri için sermaye harcamalarında %35 azalma olduğunu, bazı durumlarda ise operasyonel gider tasarruflarının %50'yi aştığını gösteriyor. Teknoloji, daha önce insan optik mühendisliği gerektiren işlevleri otomatikleştirerek ekiplerin, IP ve optik uzmanlarını çapraz- eğitmek yerine kendi alanlarındaki uzmanlıklarını sürdürmelerine olanak tanıyor.

Tutarlı takılabilir optikler endüstri tahminlerinden daha hızlı gelişti. Yönlendirilmiş Optik Ağ İletişimi 2020 civarında 400ZR standardıyla piyasaya sürüldüğünde, çok az kişi 400ZR+ optiklerin kahverengi alan ağları üzerinden 1.000 km'nin ötesine ulaşmasını bekliyordu. 2024 yılına gelindiğinde, QSFP-DD form faktörlerindeki 800ZR+ optikler daha da iyi performans gösterecek. Takılabilir tutarlı optikler, 2027 yılına kadar toplam tutarlı pazarın yarısını oluşturacak.

Güç ve alan tasarrufu yadsınamaz. Yönlendirici-barındırılan tutarlı optikler, ekipman raflarını ortadan kaldırır, kablolama karmaşıklığını azaltır ve tesis maliyetlerini düşürür. 200'den fazla müşteri Yönlendirilmiş Optik Ağ kurulumunu gerçekleştirerek kapasitenin arttığını, enerji tüketiminin azaldığını ve ağ karmaşıklığının ve ayak izinin azaldığını bildirdi. Bell Canada, maliyetleri önemli ölçüde azaltırken ülkedeki en iyi ağ haline gelmek için ağ dönüşümünde teknolojiden yararlandı.

Yaklaşım, bölgesel ve uzun mesafeli uygulamalar aracılığıyla metro veri merkezi ara bağlantılarından-uzun mesafeli uygulamalara. 400G tutarlı dalga boyları, yükseltilmemiş noktadan-noktaya-bağlantıları 45 km'ye kadar bağlarken, geliştirilmiş versiyonlar 120 km'ye ulaşır veya uzun-iletim sağlar. Esneklik, özel optik taşıma ekipmanı olmadan birden fazla dağıtım senaryosunu destekler.

 

Küresel Tedarik Zincirinin Gücü Önemlidir

 

Tedarik zinciri esnekliği, kritik dağıtımlar sırasında ekipmanın kullanılabilirliğini belirler. Cisco, küresel sipariş karşılama altyapısı ve aynı gün değiştirme olanağıyla çok kaynaklı optik bileşen tedarik zincirlerini korur. Bu çeşitlilik, bireysel tedarikçilerin kısıtlamalarla karşı karşıya kaldığı durumlarda kesinti riskini azaltır.

Hem ağ donanımı hem de optik satan bir ağ ekipmanı üreticisi olarak Cisco, alıcı-vericilerin eksiksiz mimarilerde nasıl çalıştığını anlıyor. Şirket, optik modülleri sektörün en büyük yönlendirici, anahtar ve sunucu portföyünde değerlendiriyor. Müşteriler, platform seçiminden bağımsız olarak uyumluluk ve performans sağlayan rakip ekipmanlarda kullanmak üzere Cisco optiklerini satın alabilirler.

Destek yaşam döngüsü boyunca uzanır. Teknik yardım ekipleri küresel hizmet sitelerinde 7/24 çalışarak sorunlar ortaya çıktığında ağ kesinti süresini en aza indirir. Yedek modüller aynı-gün gönderilir, böylece ortalama onarım süresi kısaltılır. Ağın çalışır durumda kalmasını sağlamak için operasyonel destek altyapısı, ürün güvenilirliği kadar önemlidir.

Portföyün genişliği kampüs, kurumsal, veri merkezi ve servis sağlayıcı ağlarında 1G'den 800G'ye kadar uygulamaları kapsamaktadır. Çoklu form faktörleri-SFP, QSFP28, QSFP-DD, OSFP-farklı bağlantı noktası türlerini ve erişim gereksinimlerini destekler. İster raflar içindeki sunucuları bağlayın, ister kilometrelerce uzaktaki veri merkezlerini bağlayın, ister ultra-uzun-uzun mesafeli DWDM ağları oluşturun, eşleşen optikler mevcuttur.

Lightwire, Luxtera ve Acacia gibi satın almalar sayesinde optik teknolojisine yapılan yatırım son on yılda 6 milyar doları aştı. Silikon, optik ve yazılıma yapılan bu yatırımlar inovasyonun hızlandırılmasını sağlıyor. Cisco'nun Acacia bölümü optik bileşenler ve ASIC'ler oluşturarak çip tasarımından sistem yazılımı ve yönetimine kadar dikey entegrasyon sağlıyor.

 

Gelecekteki Talepler için Performans Ölçeklendirmesi

 

Ağ trafiğinin büyümesi, bant genişliğinin sürekli olarak artmasına neden olur. Arka uç veri merkezi trafiği her iki yılda bir 10 kat artıyor ve 800G ve 1,6T hızların benimsenmesi hızlanıyor. Yapay zeka yatırımları 2030 yılına kadar 5,2 trilyon dolara yaklaşıyor ve bu da yüksek-hızlı optik ara bağlantılara yönelik doyumsuz bir talep yaratıyor.

Cisco Silicon One ölçeklendirmenin temelini sağlar. Bu ağ oluşturma silikon mimarisi, yönlendirme ve anahtarlama uygulamalarında yüksek performans, düşük güç tüketimi ve esneklik sağlar. En yeni P200 yongası, saniyede 20 milyarın üzerinde paketle devasa yapay zeka trafik hacimlerini işleyerek 51,2 Tbps aktarım hızına ulaşıyor. Derin arabellek yetenekleri, yapay zeka iş yüklerini karakterize eden trafik patlamalarını yönetir.

Silikon fotoniği, yeni-nesil hızlara hızlı ilerlemeyi mümkün kılar. Bugün 800G sağlayan teknoloji, silikon üzerindeki entegre fotonikler sayesinde yarın 1,6T'ye ölçeklenecek. Marvell, her biri 200G'de 32 kanala sahip, transempedans amplifikatörleri ve sürücüleri de dahil olmak üzere yüzlerce bileşeni aynı cihazda entegre eden 6.4T 3D silikon fotonik motorlarını tanıttı. Bu modüler yaklaşım 1,6T'den 6,4T'ye ve ötesine ölçeklenir.

Birlikte paketlenmiş optikler (CPO), fotonik entegre devreleri doğrudan silikonla entegre eden bir sonraki evrimi temsil eder. Bu yaklaşım, ara bağlantı mesafelerini azaltarak ve takılabilir arayüzleri ortadan kaldırarak daha yüksek güvenilirlik vaat ediyor. Üretim veriminde, özellikle de uygun ölçekte elyaf bağlantısında zorluklar devam ediyor. Paket başına binden-fazla optik bağlantı, saha sorunlarını önlemek için son derece yüksek verim gerektirir. Teknoloji zamanla olgunlaşacaktır ancak erken dağıtım sırasında dikkatli olunması gerekir.

Doğrusal-sürücü takılabilir optikler (LPO) alternatif bir yol sunar. Geleneksel olarak alıcı-vericide yapılan sinyal işlemeyi ASIC anahtarına taşıyarak LPO, takılabilir modüllerin değiştirilebilirlik avantajını korurken güç tüketimini ve maliyeti azaltır. Arızaların "patlama yarıçapı", bileşen sorunlarının tüm anahtar alt sistemlerini etkilediği CPO'ya kıyasla kontrol altında kalır.

 

Sıkça Sorulan Sorular

 

Cisco optikleri neden üçüncü taraf alternatiflerine göre-daha pahalı?

Cisco optikleri, genel modüllerin atladığı sıcaklık, voltaj ve sinyal değişimlerine yönelik endüstri standartlarının ötesinde kapsamlı testlere tabi tutulur-. 100 ppm'nin altındaki saha getiri oranları bu doğrulamayı yansıtmaktadır. Optik arızaların boşta kalan GPU başına dakika başına 30.000 dolara mal olabileceği yapay zeka altyapısında, güvenilirlik primi, kesinti maliyetleriyle karşılaştırıldığında ihmal edilebilir hale geliyor. MSA uyumluluğunu karşılayan üçüncü taraf modüller- ideal koşullar altında çalışabilir ancak termal stres veya elektriksel değişikliklere maruz kalan üretim ortamlarında başarısız olabilir.

Cisco optiklerini-Cisco olmayan ekipmanlarda kullanabilir miyim?

Evet. Cisco, alıcı-vericileri hem Cisco platformları hem de üçüncü-taraf anahtarlar ve yönlendiriciler için nitelendirir. Çok tedarikçili testler, çeşitli ekipmanlar arasında uyumluluk sağlayarak entegrasyon riskini azaltır. Pek çok müşteri, anahtarlama ve yönlendirme altyapısı için satıcı seçimini korurken güvenilirlik avantajları elde etmek için özellikle rakip ağ donanımlarında kullanılmak üzere Cisco optiklerini satın alır.

Silikon fotonik, ayrık optiklerle karşılaştırıldığında güvenilirliği nasıl artırır?

Silikon fotoniği, birden fazla optik işlevi ({0}}modülasyon, çoğullama, algılama-tek bir çipte entegre ederek bileşen sayısını ve arıza noktalarını azaltır. Plaka-ölçekli CMOS üretimi, elle-birleştirilmiş ayrı modüller ile imkansız olan bir tutarlılık sağlar. Monolitik entegrasyon, hassas bileşen hizalaması sağlayarak sinyal kaybını azaltır. Yaklaşım, doğrudan saha güvenilirliğine dönüşen üretim olgunluğu için 40 yıllık silikon üretim yatırımından yararlanıyor.

Yapay zeka ağlarını optik bileşenler açısından daha talepkar kılan şey nedir?

Yapay zeka iş yükleri, değişken yük düzenleri yerine sürekli yüksek kullanımı sürdürerek bileşenleri aralıksız olarak zorlar. GPU sıcaklıkları 85 dereceye ulaşarak optik bileşenlerin eskimesini hızlandırır. Eğitim işleri, tek bağlantı hatalarının tüm kümeleri kontrol noktalarından durmaya ve yeniden başlatmaya zorladığı ve %40 performans cezasına neden olduğu senkronize GPU'lar kullanır. TCP/IP'nin hataları yeniden iletim yoluyla ele aldığı geleneksel ağlardan farklı olarak yapay zeka, sürekli çalışma için en yüksek bağlantı bütünlüğünü gerektirir.

 

Güvenilirlik Zorunluluğu

 

Ağ mimarisi, alıcı-vericileri aksesuar olarak ele almak yerine giderek daha fazla optikle başlıyor. 10G'den 800G'ye yükselen veri hızları, optik modül seçimini altyapı yükseltmeleri, fiberin yeniden kullanım kapasitesi ve görev-kritik bağlantı güvenilirliği açısından kritik hale getiriyor. Silikon ilerlemeleri anahtar bağlantı noktalarını optik bileşen maliyet eğrilerinden bit başına daha ucuz hale getirdiğinden, optikler hızla ağ yapılarında en büyük sermaye yatırımı haline geliyor.

Kuruluşlar %99,99 kullanılabilirlik-sunucu başına yıllık maksimum 52 dakika kapalı kalma süresi gerektirir. Bazıları %99,999 çalışma süresi talep ediyor ve yıllık yalnızca 5,26 dakikalık planlanmamış kesinti süresine izin veriyor. Bu hedefler bileşen arızaları için hiçbir marj bırakmaz. Ortalama saatlik kesinti maliyetleri 300.000 ABD Dolarını aştığında ve kuruluşların %98'i tek saatlik kesintilerin maliyetinin 100.000 ABD Dolarını aştığını bildirdiğinde, optik güvenilirlik teknik ayrıntılardan ziyade iş açısından kritik hale gelir.

Yapay zeka altyapısı taleplerinin birleşmesi, artan bant genişliği gereksinimleri ve kesinti süresine-sıfır tolerans, optik bileşen seçimini satın alma kararından stratejik seçime yükseltir. Test titizliği, silikon fotonik entegrasyonu, sahada kanıtlanmış performans- ve kapsamlı destek altyapısı, hangi ağların güvenilirlik hedeflerine ulaştığını ve hangilerinin maliyetli kesintiler yaşadığını belirler.