Wie treibt HPC die Entwicklung von optischen 800G-Transceivern voran?

Die steigende Nachfrage nach groß angelegten High-Performance-Computing-Modellen (HPC) und den damit verbundenen Anwendungen hat die HPC-Rechenleistung zu einer Schlüsselrolle in der Branche werden lassen. Die Entwicklung von optischen 800G-Transceivern ist jetzt von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Kommunikationsinfrastruktur die schnelle Datenverarbeitung und den schnellen Datenaustausch, die für HPC-Modelle erforderlich sind, effektiv bewältigen kann.

Die Entwicklung optischer 800G-Transceiver

Steigende Bandbreitennachfrage

Der Anstieg des End-to-End-Datenverkehrs, der durch HPC-Computing angeheizt wird, hat zu einem sprunghaften Anstieg der Nachfrage nach optischen 800G-Transceivern geführt und signalisiert den wachsenden Bedarf des Marktes an erweiterter Netzwerkbandbreite und Echtzeitleistung. Da die Bandbreitennachfrage weiterhin stark steigt, werden optische 800-Gbit/s-Transceiver schrittweise auftauchen und voraussichtlich bis 2025 weit verbreitet sein und aufgrund ihrer Leistungsüberlegenheit die dominierende Wahl auf dem Markt werden.

LPO-Technologie

Die LPO-Technologie (Linear-drive Pluggable Optics) verwendet einen linearen Antriebsansatz und ersetzt DSPs durch Transimpedanzverstärker (TIA) und DRIVER (Antriebschip) mit hoher Linearität und EQ-Fähigkeiten. DSPs bieten zwar Funktionen wie digitale Taktrückgewinnung und Dispersionskompensation, die eine Signalrückgewinnung mit geringeren Fehlerquoten ermöglichen, aber sie verursachen auch einen höheren Stromverbrauch und höhere Kosten.

Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen verwenden LPO-Module nur lineare analoge Komponenten in der Datenschnittstelle, wodurch die DSP-Architektur überflüssig wird. So können LPO-Module den Stromverbrauch und die Latenz des Systems um etwa 50 % senken, ohne die Fehlerrate des Systems und die Übertragungsreichweite zu beeinträchtigen. Dies ist offensichtlich für die Datenkommunikation mit kurzer Reichweite, hoher Bandbreite, geringem Stromverbrauch und niedriger Latenz in modernen HPC-Zentren geeignet.

Die Klassifizierung der optischen 800G-Transceiver

Optische 800G-Transceiver lassen sich auf zwei Arten klassifizieren, nämlich nach dem Gehäuse oder der Anzahl der Kanäle der elektrischen Schnittstelle. Hinsichtlich des Gehäuses gibt es hauptsächlich zwei Arten von optischen 800G-Transceivern, darunter das Small-Form-Factor-Plugging 800G QSFP-DD mit doppelter Dichte und vier Kanälen sowie das Small-Form-Factor-Plugging 800G OSFP mit acht Kanälen.FS bietet OSFP-Module für Ethernet- und InfiniBand-Protokolle sowie QSFP-DD-Module für Ethernet. Zu den FS 800G-Modulen gehören hauptsächlich die folgenden Produkte:

Nach der Anzahl der Kanäle unterschieden, gibt es hauptsächlich drei Typen:

8×100G PAM4 Optischer Transceiver

Die PAM4-Modulation (Puls-Amplituden-Modulation mit vier Stufen) ermöglicht die Kodierung mehrerer Bits in jedem Symbol und gewährleistet eine effiziente und schnelle Datenübertragung über optische Kommunikationsnetze.

Der optische 8×100G PAM4-Transceiver arbeitet mit einer 8-Kanal-Konfiguration, wobei jeder Kanal einen 100G-Datenstrom überträgt. Außerdem gibt es ein Beispiel für eine 800G XDR8 auf 8×100G FR Verbindung mit dem MTP®-16 APC (Female) auf 8 LC UPC Duplex Breakout-Kabel.

2×400G PAM4 Optischer Transceiver

Der optische 2×400G PAM4-Transceiver nutzt zwei separate Kanäle, die jeweils einen 400G-Datenstrom übertragen. Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Verbindung von 800G 2FR4 auf 2×400G FR4 mit Glasfaser-Patchkabeln gezeigt.

Kohärenter optischer 800G-Transceiver

Der kohärente optische 800G-Transceiver arbeitet mit fortschrittlichen kohärenten Kommunikationsprinzipien, die Amplitude und Phase für eine effiziente Datenübertragung modulieren. Er erreicht hohe Datenraten durch kohärente Erkennung und anspruchsvolle Modulationsformate wie QAM.

In praktischen Anwendungen funktioniert es mit 128 Gbd mit 16QAM-Modulation, verwendet vier Paare von DACs und ADCs, einen Laser und ein Paar optischer Transceiver und kann einen Laser mit fester Wellenlänge in kohärenten optischen Modulen für Rechenzentren verwenden, um Kosten und Stromverbrauch zu senken.

Aktuelle Trends zu optischen 800G-Transceivern

Laut Prognosen werden 800G-Transceiver allmählich auftauchen und bis 2025 in großem Umfang eingesetzt werden und aufgrund ihrer besseren Leistung den Mainstream-Markt erobern. Das 800G-Ethernet wird in Zukunft die folgenden drei großen Wachstumstrends erleben:

Migration von optischen Single-Mode-Schnittstellenlösungen

MDie Bandbreitenbeschränkung von Multimode-Fasern begrenzt die Übertragungsdistanz von 100G PAM4 VCSEL+ Multimode-Fasern auf 50 Meter. Wenn OM5-Fasern verwendet werden, steigen die Systemkosten. In Zukunft wird es also eine Verlagerung hin zu optischen Singlemode-Schnittstellenlösungen geben, wovon die SiPh-Technologie profitieren wird.

Einführung von 200 Gbit/s Single-Wellenlänge

Obwohl die 112-Gbd-EML-Technologie rasche Fortschritte gemacht hat, wurden bereits Prototypen entwickelt, und die Ressourcen für die 55-GHz-Bandbreite sind nicht ausreichend. SiPh-Modulatoren und Dünnschicht-Lithiumniobat auf Siliziumbasis bieten eine breite Palette von Anwendungen bei 200G PAM4.

Die Anwendungserweiterung von kohärenten Technologielösungen

Durch die verbesserten Übertragungsraten werden kohärente Technologielösungen zukünftlich vermehrt für geringere Entfernungen wie 40, 20 und 10 Kilometer eingesetzt, wenn von einer Übertragungsstrecke von 80 km ausgegangen wird.

Die Auswirkung von HPC auf den Einsatz von optischen 800g-Transceivern

HPC-Server spielen eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung großer Modelle und HPC-Anwendungen. Diese Server sind speziell für die Bewältigung der Rechenanforderungen komplexer Aufgaben der künstlichen Intelligenz konzipiert und optimiert. Und der Einsatz von 800G-Ethernet ist in diesem Prozess entscheidend. Warum ist 800G also wichtiger als 400G für HPC-Server?

Hohe Datenübertragungsraten und niedrige Latenz

HPC-Server erfordern hohe Datenübertragungsraten und niedrige Latenzen, so dass Top-of-Rack-Switches erforderlich sind, die auf die zugrunde liegende Bandbreite abgestimmt sind. Diese Switches können zusätzlich Latenzredundanz erfordern, was optische Hochgeschwindigkeitsmodule voraussetzt. Die GPU-Server sind für intensive Aufgaben des maschinellen Lernens konzipiert. Im Allgemeinen ist jeder Server in einem Cluster mit 4× Hochleistungs-GPUs konfiguriert. Um eine nahtlose Verbindung zu ermöglichen und den Datenverkehr von zahlreichen Servern zu bewältigen, müssen die Top-of-Rack-Switch-Ports des Clusters mindestens 4× 800G unterstützen, um optimale Geschwindigkeit und Effizienz beim Datenaustausch zu gewährleisten.

Vorteil der Kosteneffizienz

Optische 800G-Chips bieten eine höhere Kosteneffizienz und wirtschaftliche Vorteile. Sie nutzen 100G EML-Chips im Gegensatz zu 200G/400G, bei denen 50G optische Chips verwendet werden. Berechnungen zeigen, dass die Kosten für einen optischen 100G-Chip bei gleicher Geschwindigkeit 30 % niedriger sind als die Kosten für zwei optische 50G-Chips.

Bei der 800G-Rechenzentrumslösung bietet FS zwei Arten von Lösungen mit 800G an, darunter neu errichtete 800G-Rechenzentren und die Aufrüstung von 400G auf 800G. Diese Lösungen nutzen die Anwendungsvorteile des optischen 800G-Transceivers in vollem Umfang und ermöglichen groß angelegte Implementierungen zu geringeren Kosten.

Die Ära der optischen 800G-Transceiver kommt

Als Reaktion auf die wachsende Nachfrage nach schnellerer und effizienterer Datenübertragung ist die Ära der optischen 800G-Transceiver angebrochen. Mit außergewöhnlichen Bandbreiten, Fortschritten in der LPO-Technologie und hoher Kosteneffizienz haben diese Transceiver das Potenzial, den HPC-Sektor zu verändern und Rechenzentren neu zu definieren. Der Einsatz von optischen 800G-Transceivern bringt uns der Verwirklichung des vollen Potenzials von HPC näher.

Die FS-Produktreihe bietet hochwertige optische 800G-Module, die für verschiedene Ethernet- und InfiniBand-Konstruktionsanforderungen ausgelegt sind. Jedes Modul wird strengen Praxistests unterzogen, und unser umfangreiches Lager vor Ort gewährleistet eine schnelle Erfüllung der Kundenanforderungen. Mit dem Einsatz von optischen FS 800G-Modulen kommen wir der Erschließung des vollen HPC-Potenzials einen Schritt näher. Entdecken Sie noch heute unser Angebot an 800G-Modulen und begeben Sie sich auf die Reise in die Zukunft der Datenübertragung.