Bagaimanakah LPO mengubah transceiver 800G?

Dalam menghadapi cabaran kuasa yang semakin meningkat dalam ketersambungan transceiver 800G, adakah terdapat penyelesaian yang mengurangkan penggunaan kuasa dan kos tanpa menjejaskan fleksibiliti? Optik Boleh Palam Linear (LPO) menawarkan tepat seperti itu. Artikel ini meneroka cara LPO mengubah modul optik 800G dan meneliti peranan CPO dan LPO yang semakin berkembang dalam membentuk masa depan rangkaian pusat data.

Apakah Cabaran yang Dihadapi Modul 800G Tradisional?

Peningkatan teknologi komunikasi optik bukan sekadar peningkatan kelajuan, tetapi merupakan pertukaran antara penggunaan tenaga dan prestasi. Apabila kelajuan rangkaian meningkat daripada 1G kepada 800G, kerumitan pemprosesan isyarat meningkat secara eksponen, mengakibatkan penggunaan kuasa yang lebih tinggi, kos yang lebih tinggi dan keperluan pelesapan haba yang lebih ketat.

Modul optik, komponen teras ini hampir sepenuhnya menentukan penggunaan kuasa dan prestasi keseluruhan pautan pusat data. Modul optik 10G awal hanya menggunakan kira-kira 1W, manakala modul 800G masa kini menggunakan hampir 30W. Sebuah suis sering memerlukan berpuluh-puluh modul optik untuk berfungsi bersama, dan jumlah penggunaan kuasa boleh melebihi kilowatt dengan mudah, dengan modul optik biasanya menyumbang lebih 40% daripada jumlah penggunaan tenaga. Ini bermakna setiap peningkatan dalam kadar data menolak pusat data ke ambang penggunaan tenaga yang lebih tinggi.

Oleh itu, dalam trend mencari kecekapan tenaga yang lebih tinggi, kos yang lebih rendah dan reka bentuk sistem yang lebih ringkas, industri telah meneroka penyelesaian yang lebih ringan: teknologi LPO.

Gambaran Keseluruhan Transceiver LPO

Apakah Teknologi Pembungkusan LPO?

Modul LPO, atau modul Linear Pluggable Optics, ialah sejenis modul optik untuk pusat data yang mengurangkan penggunaan kuasa dan kependaman dengan menyingkirkan DSP atau CDR. Daripada menggunakan DSP yang kompleks, modul LPO menggunakan Penguat Trans-Impedans (TIA) dan Pemacu (Driver) lineariti tinggi dalam modul itu sendiri serta bergantung pada keupayaan penyamaan yang terbina dalam ASIC peralatan rangkaian hos. Hal ini menjadikan modul LPO sebagai penyelesaian yang menjimatkan kos dan cekap tenaga, khususnya untuk sambungan jarak lebih pendek dalam pusat data.

Apakah DSP?

DSP (Digital Signal Processor) ialah cip yang dikhususkan untuk pengiraan isyarat digital berkelajuan tinggi, yang bertanggungjawab terhadap tugas seperti penyamaan isyarat, penguatan dan pembetulan ralat. Dalam modul optik tradisional berkelajuan tinggi, DSP mengimbangi pengecilan isyarat dengan berkesan sepanjang penghantaran jarak jauh, tetapi dengan kos penggunaan kuasa dan perbelanjaan keseluruhan yang lebih tinggi.

Nota: Tidak semua modul optik tradisional menggunakan DSP. Walau bagaimanapun, dalam modul berkelajuan tinggi, DSP biasanya diperlukan untuk memastikan keperluan isyarat yang tinggi.

Apakah CDR?

CDR (Pemulihan Jam dan Data) ialah teknologi litar yang digunakan untuk memulihkan dan menetapkan semula pemasaan isyarat. Dalam sesetengah modul optik berkelajuan rendah, CDR biasanya digunakan untuk menstabilkan penghantaran isyarat, tetapi dalam modul berkelajuan tinggi, ia biasanya disepadukan dalam DSP. Dalam seni bina LPO, fungsi ini turut dikeluarkan, menghasilkan reka bentuk modul optik yang lebih ringkas dan diperkemas.

LPO berbanding Modul Transceiver Berasaskan DSP Tradisional, Apakah Perbezaannya?

Tidak seperti kaedah tradisional Modul transceiver berasaskan DSP, teknologi LPO memudahkan reka bentuk modul optik dengan menyingkirkan cip DSP (pemprosesan isyarat digital) dan CDR (pemulihan jam dan data) tradisional; modul LPO ini mengintegrasikan fungsi DSP ke dalam cip pensuisan pada bahagian peranti. Sebaliknya, modul LPO mengekalkan pemacu lineariti tinggi (Driver) dan penguat transimpedans (TIA) yang menggabungkan fungsi penyamaan linear masa berterusan (CTLE) dan penyamaan (EQ). Reka bentuk yang dipermudah ini mengurangkan penggunaan kuasa dan kependaman dengan ketara, walaupun ia mungkin sedikit meningkatkan kadar ralat dan mengehadkan jarak penghantaran.

Bagaimanakah LPO Mengubah Transceiver Gentian Optik 800G?

Penggunaan Kuasa yang Dikurangkan

Berbanding dengan modul optik 800G berasaskan DSP, modul 800G LPO boleh mengurangkan penggunaan kuasa sehingga 50%, memberikan kelebihan ketara kepada pusat data yang berusaha mengurangkan penggunaan tenaga dan kos operasi. Penggunaan kuasa yang lebih rendah juga bermakna penjanaan haba yang lebih sedikit dalam suis dan pelayan, sekali gus menyumbang kepada kecekapan tenaga keseluruhan.

Kurangkan Kependaman Penghantaran

Dengan menghapuskan DSP, transceiver LPO menghapuskan langkah pemprosesan tambahan, yang membantu mengurangkan kependaman penghantaran data. Menurut penyelidikan daripada Dell Technologies, optik boleh pasang linear boleh mengurangkan kependaman sehingga 90%.

Keberkesanan Kos yang Dipertingkatkan

DSP ialah komponen paling mahal dalam modul boleh palam tradisional, jadi menghapuskannya boleh menghasilkan penjimatan kos yang besar.

Sokongan Pertukaran Semasa Operasi dan Penyelenggaraan Mudah

Berbanding dengan penyelesaian CPO, LPO menawarkan fleksibiliti dan kemudahan penyelenggaraan yang lebih besar. Dalam sistem CPO, jika mana-mana peranti gagal, seluruh papan mesti dimatikan dan digantikan, yang amat menyusahkan. Sebaliknya, LPO mengekalkan reka bentuk tradisional yang boleh dipasang ketika beroperasi dan menyokong pertukaran ketika beroperasi, memudahkan pemasangan kabel gentian serta penyelenggaraan peralatan, dan menyediakan penyelesaian yang lebih mesra pengguna.

Di Manakah LPO Digunakan dalam Senario Dunia Sebenar?

Saling Sambungan Pusat Data Berketumpatan Tinggi

Pusat data hiperskala memerlukan pertukaran data yang sangat besar antara kelompok pelayan. Cip DSP yang digunakan untuk pampasan isyarat dalam modul optik boleh pasang tradisional merupakan sumber utama penggunaan kuasa. Dengan menghapuskan DSP, LPO mengurangkan penggunaan kuasa dan kependaman modul optik individu dengan ketara. Ini mengurangkan penggunaan kuasa rak dalam penggunaan berketumpatan tinggi, menjadikannya teknologi penting untuk membolehkan interkoneksi pusat data berkelajuan tinggi.

Beban Kerja AI dan Pembelajaran Mesin

Tugas AI dan pembelajaran mesin memerlukan pertukaran data berkelajuan tinggi dan kependaman rendah. Modul LPO menyediakan kependaman yang amat rendah, melancarkan penghantaran data antara kelompok GPU atau nod pelayan AI serta meningkatkan kecekapan pengkomputeran keseluruhan. Hal ini menjadikannya sangat sesuai untuk senario komunikasi frekuensi tinggi.

Apakah Cabaran yang Perlu Dipertimbangkan dengan LPO?

Jarak Penghantaran Terhad

Mengalih keluar DSP mempunyai kelemahan. Walaupun TIA dan cip pemacu tidak dapat menggantikan sepenuhnya fungsi DSP, ini menyebabkan kadar ralat bit yang lebih tinggi. Akibatnya, jarak penghantaran sememangnya terhad. Industri secara amnya menganggap LPO hanya sesuai untuk aplikasi jarak pendek tertentu, seperti sambungan pelayan ke suis dalam rak pusat data atau sambungan antara rak bersebelahan. Pelaksanaan LPO awal menyokong jarak antara beberapa meter hingga puluhan meter, dengan potensi pengembangan pada masa hadapan sehingga 500 meter.

Kebergantungan Hos

LPO memindahkan sebahagian fungsi pemprosesan isyarat daripada modul optik kepada cip ASIC dalam suis atau pelayan. Ini bermakna prestasi modul LPO tidak lagi sepenuhnya bebas tetapi sangat bergantung pada keupayaan hos. Oleh itu, pelaksanaan LPO memerlukan reka bentuk dan pengesahan kolaboratif yang lebih rapat antara vendor modul optik dan vendor peralatan sistem, sekali gus meningkatkan kerumitan serta gandingan sistem.

Cabaran Saling Kendali        

Pada masa ini, penyeragaman LPO masih pada peringkat awal, yang boleh menyebabkan cabaran kesaling kendalian. Perusahaan yang menggunakan LPO memerlukan kepakaran teknikal yang mencukupi untuk membangunkan spesifikasi dan penyelesaian, menguji had peranti dan modul, serta menjalankan ujian integrasi dan keserasian yang meluas.

Dengan kata lain, dalam persekitaran yang melibatkan pelbagai vendor, tanpa kawalan dan penyelarasan yang kukuh, isu seperti tanggungjawab yang tidak jelas dan saling menuding kesalahan mungkin timbul, menjadikan penggunaan lebih rumit berbanding penyelesaian berasaskan DSP tradisional.

CPO berbanding LPO: Teknologi Manakah yang Akan Menerajui Kesalinghubungan Optik Pusat Data?

Pertama, kita perlu memahami secara ringkas tentang CPO. 

Optik Bersepadu dalam Pakej ialah teknologi optik termaju yang mengintegrasikan komponen optik dan elektronik dalam pakej yang sama. Penyelesaian ini memendekkan panjang pautan elektrik. Mengurangkan penggunaan kuasa dan kependaman. Ia juga membolehkan ketumpatan lebar jalur yang lebih tinggi berbanding seni bina tradisional dengan modul optik boleh pasang berasingan. CPO amat sesuai untuk pengkomputeran berprestasi tinggi (HPC), pusat data dipacu AI dan persekitaran awan berskala hiper, yang memerlukan lebar jalur ultra tinggi, kependaman rendah dan rangkaian cekap tenaga.

Jadual berikut akan menerangkan perbezaan antara LPO dan CPO.