Nell'attuale era digitale, il traffico dati sta vivendo una crescita esponenziale, soprattutto in settori come i data center, l'High Performance Computing (HPC) e l'Intelligenza Artificiale (IA). Per soddisfare la domanda di trasmissione dati ad alta velocità e ad alta capacità in questi settori, la tecnologia di comunicazione ottica continua a evolversi. Il modulo ottico OSFP 800G da 100 m, sfruttando i suoi vantaggi di elevata larghezza di banda e alta stabilità, è diventato una soluzione tecnica chiave ed è ampiamente utilizzato in vari scenari di interconnessione ad alta velocità.
I. Principi tecnici
1. Tecnologia di trasmissione parallela
Il modulo ottico OSFP 800G 100m adotta in genere un design a canale parallelo 8×100G. Questo design consente al modulo di trasmettere dati simultaneamente attraverso 8 canali indipendenti, con ogni canale in grado di raggiungere una velocità di trasmissione dati fino a 100 Gbps, raggiungendo così una velocità aggregata di 800 Gbps. La trasmissione parallela non solo aumenta la velocità di trasmissione dati, ma riduce anche efficacemente la pressione di trasmissione del segnale su un singolo canale, migliorando la stabilità e l'affidabilità della trasmissione dati.
2. Tecnologia di modulazione PAM4
Per ottenere una velocità di trasmissione dati più elevata con risorse di larghezza di banda limitate, questo modulo ottico adotta la tecnologia PAM4 (modulazione di ampiezza di impulso a 4 livelli). Rispetto al tradizionale metodo di modulazione NRZ (Non-Return-to-Zero), la tecnologia di modulazione PAM4 può codificare 2 bit di dati in ogni periodo di simbolo, raddoppiando il tasso di utilizzo del canale. Ciò consente la trasmissione efficiente di grandi volumi di dati a una velocità di canale di 100 Gbps, riducendo al contempo in una certa misura il requisito di larghezza di banda in fibra e ottimizzando le prestazioni di trasmissione complessive.
3. Composizione dei componenti optoelettronici
Lato trasmettitore: Il lato trasmettitore utilizza un array di laser a cavità verticale a emissione superficiale (VCSEL). Negli scenari di trasmissione a breve distanza da 850 nm, l'array VCSEL offre vantaggi quali basso consumo energetico, facile integrazione ed eccellenti prestazioni di modulazione ad alta velocità.
Lato ricevitore: Viene utilizzato un fotodiodo PIN. I diodi PIN sono caratterizzati da basso costo e risposta rapida, il che li rende particolarmente adatti per scenari di ricezione a breve distanza e ad alta velocità di 800GBASE-SR8. Possono convertire i segnali ottici in segnali elettrici e ripristinare i dati originali tramite amplificazione e demodulazione.
II. Parametri di prestazione dettagliati
1. Velocità di trasmissione
Questo modulo ottico ha una capacità di trasmissione ad alta velocità di 800 Gbps, consentendogli di soddisfare scenari applicativi con requisiti di larghezza di banda estremamente elevati, come l'interconnessione ad alta velocità tra switch core nei data center e la comunicazione dati tra cluster GPU. Nell'addestramento di modelli di intelligenza artificiale distribuita, è necessario trasmettere rapidamente una grande quantità di dati tra diversi nodi di elaborazione. La velocità di trasmissione di 800 Gbps consente la sincronizzazione dei dati in tempo reale, migliorando significativamente l'efficienza dell'addestramento dei modelli e garantendo il regolare svolgimento dell'addestramento di modelli su larga scala.
2. Distanza di trasmissione
La distanza di trasmissione di questo modulo ottico è di 100 m, adatta a scenari di trasmissione dati ad alta velocità su brevi distanze, come l'interconnessione tra rack nei data center e tra diversi cabinet nella stessa sala apparecchiature. Nell'architettura tipica dei data center, la distanza tra switch leaf e switch spine nell'architettura di rete leaf-spine è solitamente entro i 100 m. Il modulo ottico OSFP 800G da 100 m soddisfa ampiamente questo requisito di connessione a breve distanza e ad alta larghezza di banda.
3. Consumo energetico
Con l'aumento della velocità di trasmissione dati, il consumo energetico dei moduli ottici è diventato un problema sempre più importante. Con l'elevata velocità di 800 Gbps, ottimizzare il consumo energetico dei moduli ottici OSFP è fondamentale. Attualmente, i moduli ottici OSFP 100m da 800 Gbps riducono il consumo energetico grazie all'adozione di chip a basso consumo, tecnologie di gestione energetica efficienti e layout dei circuiti ottimizzati.
4. Dissipazione del calore
I moduli ottici generano calore durante il funzionamento; se il calore non può essere dissipato, è probabile che si verifichino problemi. Fortunatamente, i moduli OSFP sono dotati di dissipatori di calore sulla parte superiore o utilizzano metodi come il raffreddamento a ventola e a liquido. Soprattutto nelle aree con server ad alta densità, il raffreddamento a liquido può rimuovere rapidamente il calore, garantendo il funzionamento stabile del modulo ottico in ambienti ad alta temperatura ed evitando efficacemente problemi come degrado delle prestazioni, errori di trasmissione dati e persino guasti alle apparecchiature causati dal surriscaldamento.
III. Scenari applicativi
1. Interconnessione interna dei data center
Interconnessione degli switch principali: Con l'espansione delle dimensioni dei data center e la crescita delle esigenze aziendali, gli switch core richiedono interconnessioni ad alta velocità e capacità elevata. Il modulo ottico OSFP 800G 100m fornisce un collegamento a 800 Gbps, migliorando la larghezza di banda e l'efficienza di trasmissione dei data center e soddisfacendo le esigenze di scambio ed elaborazione dati su larga scala.
Architettura di rete Leaf-Spine: Come architettura principale dei moderni data center, gli switch leaf collegano i dispositivi terminali, mentre gli switch spine aggregano il traffico. Questo modulo ottico viene utilizzato per l'uplink tra switch leaf e spine, realizzando un'aggregazione a 800G, aumentando la produttività, semplificando il cablaggio e migliorando la scalabilità della rete e l'efficienza di gestione.
Connessione tra server e switch: È compatibile con server con interfacce ad alta velocità, come i server GPU che supportano velocità di 800 Gbps. Sfrutta appieno le prestazioni di elaborazione dei server, garantisce una trasmissione dati ad alta velocità tra i server e la rete e soddisfa le esigenze di lettura e scrittura di dati su larga scala.
2. Cluster di calcolo ad alte prestazioni (HPC)
Nei cluster HPC, lo scambio e la condivisione di dati tra i vari nodi di elaborazione sono richiesti frequentemente. Ad esempio, in campi di calcolo scientifico come la simulazione meteorologica e la simulazione di dinamica molecolare, i nodi di elaborazione devono trasmettere grandi quantità di dati di simulazione in tempo reale. Le caratteristiche di alta velocità e bassa latenza del modulo ottico OSFP 800G 100m possono soddisfare i rigorosi requisiti di trasmissione dati tra i nodi nei cluster HPC, realizzando una comunicazione efficiente tra i nodi di elaborazione e migliorando l'efficienza e le prestazioni di calcolo dell'intero cluster.
3. Intelligenza artificiale (IA)
Comunicazione del cluster GPU: Durante l'addestramento di modelli di intelligenza artificiale, un gran numero di GPU deve lavorare in modo collaborativo, con conseguente massiva comunicazione di dati tra le GPU. Il modulo ottico OSFP 800G 100m può fornire connessioni stabili e ad alta velocità per cluster di GPU, supportando la comunicazione non bloccante RDMA (Remote Direct Memory Access) tra i nodi GPU. Riduce la latenza di rete a livello di microsecondi, realizzando una rapida trasmissione e condivisione dei dati tra GPU, accelerando notevolmente il processo di addestramento dei modelli di intelligenza artificiale e accorciando il ciclo di addestramento.
Implementazione della potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale nei data center: Con l'ampia applicazione della tecnologia AI nei data center, questi ultimi devono fornire un'elevata potenza di calcolo per l'elaborazione AI. Utilizzando il modulo ottico OSFP 800G 100m per costruire una rete ad alta velocità, diverse risorse di elaborazione AI (come server GPU e acceleratori AI) possono essere collegate in modo efficiente per formare una potente rete di elaborazione AI, soddisfacendo le esigenze di elaborazione su larga scala e ad alte prestazioni dei data center per le applicazioni AI.
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