In che modo LPO sta trasformando i transceiver 800G?
Autore Yana
Data 10/20/2025
Di fronte alle crescenti sfide energetiche nella connettività dei ricetrasmettitori 800G, esiste una soluzione che riduca il consumo energetico e i costi senza compromettere la flessibilità? Linear Pluggable Optics (LPO) offre esattamente questo. Questo articolo esplora come LPO stia trasformando i moduli ottici 800G ed esamina i ruoli in evoluzione di CPO e LPO nel plasmare il futuro delle reti dei data center.
Quali sfide devono affrontare i moduli 800G tradizionali?
L'aggiornamento della tecnologia di comunicazione ottica non è un semplice aumento della velocità, ma un compromesso tra consumo energetico e prestazioni. Quando la velocità della rete aumenta da 1G a 800G, la complessità dell'elaborazione del segnale aumenta esponenzialmente, con conseguente maggiore consumo energetico, costi più elevati e requisiti di dissipazione del calore più stringenti.
I moduli ottici, questo componente fondamentale, determinano quasi interamente il consumo energetico e le prestazioni dell'intero collegamento del data center. I primi moduli ottici 10G consumavano solo circa 1W, mentre gli attuali moduli 800G consumano quasi 30W. Uno switch richiede spesso decine di moduli ottici per funzionare insieme e il consumo energetico complessivo può facilmente superare i kilowatt, con i moduli ottici che in genere costituiscono oltre il 40% del consumo energetico totale. Ciò significa che ogni aumento della velocità di trasmissione spinge i data center verso una soglia di consumo energetico più elevata.
Pertanto, nella tendenza a ricercare una maggiore efficienza energetica, costi inferiori e una progettazione del sistema più semplice, il settore ha esplorato una soluzione più leggera: la tecnologia LPO.
Panoramica dei transceiver LPO
Che cos'è la tecnologia di packaging LPO?
Un modulo LPO, o modulo Linear Pluggable Optics, è un tipo di modulo ottico per data center che riduce il consumo energetico e la latenza rimuovendo il DSP o il CDR. Invece del complesso DSP, i moduli LPO utilizzano amplificatori a transimpedenza (TIA) ad alta linearità e driver all'interno del modulo stesso e si basano sulle capacità di equalizzazione integrate nell'ASIC dell'apparecchiatura di rete host. Ciò rende i moduli LPO una soluzione conveniente ed efficiente dal punto di vista energetico, in particolare per connessioni a breve distanza all'interno di un data center.
Che cos'è DSP?
Un DSP (Digital Signal Processor) è un chip specializzato nel calcolo del segnale digitale ad alta velocità, responsabile di attività quali equalizzazione del segnale, amplificazione e correzione degli errori. Nei moduli ottici tradizionali ad alta velocità, il DSP compensa efficacemente l'attenuazione del segnale nella trasmissione a lunga distanza, ma a costo di un maggiore consumo energetico e di una spesa complessiva più elevata.
Nota: non tutti i moduli ottici tradizionali utilizzano un DSP. Tuttavia, nei moduli ad alta velocità, i DSP sono solitamente necessari per garantire requisiti di segnale elevati.
Che cos'è CDR?
CDR (Clock and Data Recovery) è una tecnologia circuitale utilizzata per ripristinare e risincronizzare i segnali. In alcuni moduli ottici a bassa velocità, il CDR viene comunemente impiegato per stabilizzare la trasmissione del segnale, ma nei moduli ad alta velocità è tipicamente integrato nel DSP. Nell'architettura LPO, anche questa funzione viene rimossa, risultando in un design del modulo ottico più semplice e più snello.
LPO vs. moduli transceiver tradizionali basati su DSP, qual è la differenza?
A differenza del tradizionale Moduli transceiver basati su DSP, la tecnologia LPO semplifica la progettazione dei moduli ottici rimuovendo i tradizionali chip DSP (digital signal processing) e CDR (clock and data recovery); questi moduli LPO integrano le funzioni DSP nel chip di switching lato dispositivo. Invece, i moduli LPO mantengono driver ad alta linearità (Driver) e amplificatori a transimpedenza (TIA) che incorporano funzioni di equalizzazione lineare a tempo continuo (CTLE) ed equalizzazione (EQ). Questo design semplificato riduce notevolmente il consumo energetico e la latenza, sebbene possa aumentare leggermente i tassi di errore e limitare le distanze di trasmissione.
In che modo LPO trasforma il transceiver in fibra ottica 800G?
Consumo energetico ridotto
Rispetto ai moduli ottici 800G basati su DSP, i moduli 800G LPO possono ridurre il consumo energetico fino al 50%, offrendo un vantaggio significativo per i data center che mirano a ridurre l'uso di energia e i costi operativi. Un consumo energetico inferiore significa anche una minore generazione di calore negli switch e nei server, contribuendo ulteriormente all'efficienza energetica complessiva.
Ridurre la latenza di trasmissione
Rimuovendo il DSP, i transceiver LPO eliminano un passaggio di elaborazione aggiuntivo, il che aiuta a ridurre la latenza della trasmissione dei dati. Secondo una ricerca di Dell Technologies, le ottiche innestabili lineari possono ridurre la latenza fino al 90%.
Maggiore convenienza economica
Il DSP è il componente più costoso in un modulo pluggable tradizionale, quindi rimuoverlo può portare a sostanziali risparmi sui costi.
Abilitato per hot-swap e manutenzione semplice
Rispetto alla soluzione CPO, LPO offre maggiore flessibilità e facilità di manutenzione. In un sistema CPO, se un dispositivo si guasta, l'intera scheda deve essere spenta e sostituita, il che è molto scomodo. LPO, d'altra parte, mantiene un design tradizionale hot-pluggable che supporta la sostituzione a caldo, semplifica il cablaggio in fibra e la manutenzione delle apparecchiature e fornisce una soluzione più intuitiva.
Dove viene applicato LPO negli scenari reali?
Interconnessioni per data center ad alta densità
I data center hyperscale richiedono enormi quantità di scambio di dati tra cluster di server. I chip DSP utilizzati per la compensazione del segnale nei moduli ottici pluggable tradizionali sono una fonte importante di consumo energetico. Rimuovendo il DSP, LPO riduce significativamente il consumo energetico dei singoli moduli ottici e la latenza. Ciò riduce il consumo energetico dei rack nelle implementazioni ad alta densità, rendendola una tecnologia fondamentale per abilitare interconnessioni ad alta velocità nei data center.
Carichi di lavoro di AI e apprendimento automatico
Le attività di AI e machine learning richiedono uno scambio di dati ad alta velocità e a bassa latenza. Il modulo LPO offre una latenza estremamente bassa, semplificando la trasmissione dei dati tra cluster GPU o nodi server AI e aumentando l'efficienza complessiva di elaborazione. Questo lo rende particolarmente adatto agli scenari di comunicazione ad alta frequenza.
Quali sfide dovrebbero essere considerate con LPO?
Distanze di trasmissione limitate
La rimozione del DSP presenta uno svantaggio. Poiché TIA e i chip driver non possono sostituire completamente le funzioni di un DSP, si determina un tasso di errore sui bit più elevato. Di conseguenza, le distanze di trasmissione sono naturalmente limitate. Il settore generalmente considera LPO adatto solo ad applicazioni specifiche a corto raggio, come le connessioni server-switch all'interno di un rack di data center o le interconnessioni tra rack adiacenti. Le prime implementazioni LPO supportano distanze che vanno da pochi metri fino a decine di metri, con possibili estensioni future fino a 500 metri.
Dipendenza dall'host
LPO trasferisce alcune funzioni di elaborazione del segnale dai moduli ottici ai chip ASIC negli switch o nei server. Ciò significa che le prestazioni del modulo LPO non sono più completamente indipendenti, ma dipendono fortemente dalle capacità dell'host. Pertanto, l'implementazione di LPO richiede una progettazione e una verifica collaborative più strette tra i fornitori di moduli ottici e quelli di apparecchiature di sistema, aumentando la complessità e l'accoppiamento del sistema.
Sfide di interoperabilità
Attualmente, la standardizzazione LPO è ancora nelle sue fasi iniziali, il che può portare a problemi di interoperabilità. Le imprese che adottano LPO necessitano di competenze tecniche sufficienti per sviluppare specifiche e soluzioni, testare i limiti di dispositivi e moduli ed eseguire test approfonditi di integrazione e compatibilità.
In altre parole, in ambienti con più fornitori, senza un forte controllo e coordinamento, possono sorgere problemi come responsabilità poco chiare e scarico delle colpe, rendendo l'implementazione più complicata rispetto alle soluzioni tradizionali basate su DSP.
CPO vs LPO: quale tecnologia guiderà la connettività ottica dei data center?
Innanzitutto, dobbiamo capire brevemente che cos'è CPO.
Co-Packaged Optics è una tecnologia ottica avanzata che integra componenti ottici ed elettronici all'interno dello stesso package. Questa soluzione riduce le lunghezze dei collegamenti elettrici. Riducendo il consumo energetico e la latenza. Consente inoltre una maggiore densità di larghezza di banda rispetto alle architetture tradizionali con moduli ottici pluggable separati. CPO è particolarmente adatta per il calcolo ad alte prestazioni (HPC), i data center basati sull'AI e gli ambienti cloud hyperscale, dove sono fondamentali larghezza di banda ultraelevata, bassa latenza e reti efficienti dal punto di vista energetico.
La tabella seguente illustrerà le differenze tra LPO e CPO.
LPO (Linear Pluggable Optics) è progettato per applicazioni a corto raggio, come connessioni intra-rack o tra rack adiacenti. Rimuovendo DSP o CDR, può presentare tassi di errore sui bit leggermente più elevati e distanze di trasmissione più brevi, ma offre un consumo energetico inferiore, latenza ridotta ed efficienza dei costi. Al contrario, CPO (Co-Packaged Optics) eccelle nelle implementazioni ad alta velocità, ad alta densità e a lungo raggio, ma comporta una maggiore complessità del sistema e della manutenzione. Gli interconnettori a corto raggio sono molto utilizzati nei data center moderni. Ciò significa che si prevede che LPO venga adottato più rapidamente in queste situazioni. Tuttavia, CPO resterà essenziale per applicazioni di fascia alta, su larga scala e a lunga distanza.
Conclusione
In breve, LPO sta trasformando i ricetrasmettitori 800G rendendoli più semplici da progettare, riducendo il consumo energetico e diminuendo la latenza, il che li rende un'opzione migliore e più economica per collegare data center non molto distanti tra loro. Sebbene permangano sfide come la distanza limitata, la dipendenza da un host e la standardizzazione, LPO offre un passo concreto verso architetture di rete più ecologiche, più veloci e più flessibili, insieme a CPO, nell'evoluzione dei data center di nuova generazione.
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