Κατανάλωση ενέργειας και πυκνότητα εύρους ζώνης οπτικής μονάδας: Δύσκολα όρια στις διασυνδέσεις των κέντρων δεδομένων AI

Τα δίκτυα κέντρων δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης δεν περιορίζονται πλέον μόνο από το μέγιστο ρυθμό μετάδοσης μιας οπτικής μονάδας.και να διατηρήσει αρκετές οπτικές συνδέσεις για να υποστηρίξει την απαιτούμενη κλίμακα υπολογιστών.

Καθώς η χωρητικότητα του διακόπτη υπερβαίνει τα 51,2 Tb / s και οι οπτικές διεπαφές προχωρούν από 400G και 800G προς 1,6T και υψηλότερους ρυθμούς, δύο μεταβλητές καθορίζουν όλο και περισσότερο αν η αρχιτεκτονική μπορεί να κλιμακωθεί:

• Κατανάλωση ισχύος οπτικής μονάδας

• Πληθυσμός ζώνης ευρύτητας οπτικού μοντέλου

Οι μεταβλητές αυτές συνδέονται στενά. Το υψηλότερο εύρος ζώνης ανά θύρα συνήθως αυξάνει την ηλεκτρική απώλεια, την πολυπλοκότητα επεξεργασίας σήματος, την παραγωγή θερμότητας και την ζήτηση ψύξης.Η προσθήκη περισσότερων θύρων στο ίδιο μπροστινό πάνελ συγκεντρώνει τη θερμότητα σε μικρότερο χώρο..

Το προκύπτον όριο περιλαμβάνει όχι μόνο την οπτική μονάδα, αλλά και το διακόπτη ASIC, SerDes, PCB, παροχή ενέργειας, σύστημα ψύξης, δρομολόγηση ινών και μοντέλο συντήρησης.

Ποια είναι τα όρια ισχύος και πυκνότητας εύρους ζώνης των οπτικών ενοτήτων;

Η κατανάλωση ισχύος του οπτικού μοντέλου περιορίζει την ποσότητα ηλεκτρικής και θερμικής χωρητικότητας που παραμένει διαθέσιμη για υπολογιστές,ενώ η πυκνότητα εύρους ζώνης περιγράφει πόση χωρητικότητα δεδομένων μπορεί να εγκατασταθεί σε ένα σταθερό πάνελ, συσκευασίας ή χώρου ράφους χωρίς να υπερβαίνουν τα όρια ηλεκτρικής, θερμικής, μηχανικής και αξιοπιστίας.

Μια μονάδα υψηλού εύρους ζώνης με υπερβολική ισχύ μπορεί να μειώσει την υπολογιστική ικανότητα που είναι διαθέσιμη στο ίδιο ράκ.Μια μικρότερη μονάδα μπορεί να βελτιώσει τη φυσική πυκνότητα δημιουργώντας παράλληλα μια ροή θερμότητας που το πλαίσιο δεν μπορεί να αφαιρέσει.

Η κατανάλωση ενέργειας ως περιορισμός του συστήματος

Η ενέργεια που χρησιμοποιείται από οπτικούς συνδέσμους δεν είναι διαθέσιμη για τις GPU, τη μνήμη, το πυρίτιο διακόπτη, την αποθήκευση και τον υποστηρικτικό εξοπλισμό ψύξης.

Σε ένα μικρό αριθμό θύρων, μερικά επιπλέον watts ανά μονάδα μπορεί να φαίνονται εφικτά.η διαφορά γίνεται σημαντική μεταβλητή υποδομής.

Μια πλήρης σύγκριση μπορεί να χρειαστεί να περιλαμβάνει:

• Τα δύο άκρα της οπτικής σύνδεσης

• Διοικητής SerDes και επαναπρογραμματισμός

• ΔΣΠ και FEC

• Δύναμη της πηγής λέιζερ

• Απώλειες μετατροπής ισχύος

• Επάνω έξοδα ψύξης

Οι δημοσιευμένες τιμές βατ ανά θύρα δεν είναι άμεσα συγκρίσιμες, εκτός εάν χρησιμοποιούν το ίδιο όριο συστήματος.

Πυκνότητα εύρους ζώνης ως θερμικός περιορισμός

Η πυκνότητα εύρους ζώνης μπορεί να αναφέρεται στο εύρος ζώνης ανά μονάδα, το άνοιγμα του μπροστινού πάνελ, την μονάδα ράκα, τον διακόπτη ή το βατ. Αυτές οι μετρήσεις σχετίζονται, αλλά δεν είναι εναλλάξιμες.

Το σύστημα πρέπει να παρέχει επαρκή ισχύ, να διατηρεί την ακεραιότητα του σήματος, να απομακρύνει τη θερμότητα και να αφήνει χώρο για τις συνδέσεις,ίνες, κλουβιά, και πρόσβαση σε υπηρεσίες.

Σε υψηλότερα επίπεδα ισχύος, η πυκνότητα εύρους ζώνης εξαρτάται όλο και περισσότερο από την απομάκρυνση της θερμότητας και όχι μόνο από τις διαστάσεις του πάνελ.

Γιατί η Μονόδρομη Κλίμακα Ταχύτητας Χάνει την Αποτελεσματικότητά της

Η συμβατική διαδρομή για μεγαλύτερο οπτικό εύρος ζώνης βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε ταχύτερες ηλεκτρικές και οπτικές λωρίδες:

25G → 50G → 100G → 200G PAM4

Αυτή η πορεία παραμένει σημαντική, αλλά κάθε μετάβαση απαιτεί πιο απαιτητικούς πομπούς, δέκτες, εξισορρόπηση, κωδικοποίηση και έλεγχο ακεραιότητας του σήματος.Η ισχύς και η πολυπλοκότητα δεν είναι απαραίτητα ανάλογες προς την χρήσιμη απόδοση.

Γιατί οι υψηλότερες τιμές λωρίδων αυξάνουν τη δύναμη και την πολυπλοκότητα

Το χάσμα υπολογισμού και κλίμακας I/O

Μια ανάλυση που βασίζεται στηνΒάση δεδομένων μοντέλων Epoch AIεκτιμάται ότι ο υπολογισμός που χρησιμοποιείται για την εκπαίδευση των μοντέλων AI στα σύνορα αυξήθηκε κατά περίπου τέσσερις έως πέντε φορές ετησίως μεταξύ του 2010 και του 2024.

Το ποσοστό αυτό ισχύει για τις εκπαιδευτικές εκδρομές των συνόρων και όχι για όλα τα φορτία εργασίας τεχνητής νοημοσύνης.

Το εύρος ζώνης Ε/Υ δεν ακολουθεί ένα καθολικό χρονοδιάγραμμα διπλασιασμού.

Η πρακτική πρόκληση είναι η επέκταση της ικανότητας επικοινωνίας αρκετά γρήγορα ώστε να αποφευχθεί η διασύνδεση από τον περιορισμό του υπολογιστικού συστήματος.

Αισθητικότητα δέκτη, DSP και FEC κυρώσεις

Το PAM4 μεταφέρει δύο bits ανά σύμβολο χρησιμοποιώντας τέσσερα επίπεδα πλάτους, αλλά ο μικρότερος διαχωρισμός μεταξύ αυτών των επιπέδων μειώνει το περιθώριο θορύβου σε σύγκριση με το NRZ.

ΈναΤεχνική συνεισφορά IEEE 802.3Υπολογίστηκε μια ιδανική οπτική ποινή διαμόρφωσης SNR περίπου 4,8 dB για το PAM4 σε σχέση με το NRZ. Πρόσθετες ποινές εξαρτώνται από το εύρος ζώνης του σήματος και τις συνθήκες εφαρμογής.

Αυτό δεν σημαίνει ότι η ευαισθησία του δέκτη επιδεινώνεται κατά ένα σταθερό ποσό κάθε φορά που η ταχύτητα λωρίδας διπλασιάζεται.ΔΕΠ, και το περιθώριο εφαρμογής.

Το DSP και το FEC μπορούν να ανακτήσουν την ποιότητα του σήματος και να επεκτείνουν το περιθώριο λειτουργίας, αλλά επίσης καταναλώνουν ενέργεια και εισάγουν καθυστέρηση.Το πλεονέκτημα της αύξησης της ταχύτητας σε μία λωρίδα μειώνεται, καθώς απαιτείται περισσότερη ηλεκτρική και ψηφιακή αντιστάθμιση.

Πώς η ισχύς του οπτικού εντύπου περιορίζει το σχεδιασμό του διακόπτη

Η επίδραση της ισχύος του ενότητας γίνεται σαφέστερη όταν συγκεντρώνεται σε έναν πλήρη διακόπτη.

Ένα παράδειγμα 51.2T του προϋπολογισμού ενέργειας

Εξετάστε ένα παραστατικό διακόπτη 51,2 Tb/s γεμάτο με οπτικές μονάδες FR4 128 × 400G:

Σε αυτόν τον υπολογισμό, οι οπτικές μονάδες αντιπροσωπεύουν περίπου το 58,7% της συνδυασμένης ισχύος οπτικής μονάδας και διακόπτη-ASIC.

Αυτό το ποσοστό δεν αντιπροσωπεύει τη συνολική ισχύ εισόδου του διακόπτη, επειδή οι ανεμιστήρες, οι ρυθμιστές, τα ηλεκτρονικά ελέγχου και οι απώλειες μετατροπής δεν περιλαμβάνονται.Δείχνει ότι οι οπτικές διεπαφές μπορούν να καταναλώνουν ενέργεια στην ίδια κλίμακα με το σύζευγμα πυριτίου.

51.2Τ Προϋπολογισμός οπτικής ισχύος διακόπτη

Δύναμη δικτύου και πυκνότητα υπολογιστών

Με σταθερό προϋπολογισμό ισχύος, η χαμηλότερη ισχύς δικτύου μπορεί να απελευθερώσει περισσότερη ηλεκτρική και θερμική ικανότητα για υπολογισμούς.

Το 2025Ανακοίνωση για τη μετατόπιση της φωτονικής, η NVIDIA ανέφερε 3,5 φορές μεγαλύτερη αποδοτικότητα ενέργειας για την ανακοινωθείσα αρχιτεκτονική της σε σύγκριση με την δηλωμένη παραδοσιακή βάση εφαρμογής.

Η πραγματική επίδραση στην πυκνότητα της GPU εξαρτάται επίσης από τον αριθμό των θύρων, την τοπολογία, την ισχύ του επιταχυντή, την ικανότητα ψύξης,και σχεδιασμός ράφων.

Τα τρία συστημικά αποτελέσματα της υψηλότερης οπτικής ισχύος

Τρεις επιδράσεις του συστήματος της ισχύος των οπτικών ενοτήτων

Δύναμη και πυκνότητα υπολογιστών

Ένα βατ που καταναλώνεται από το δίκτυο δεν μπορεί να κατανεμηθεί αλλού εντός του ίδιου περιβλήματος ράφου.

Η υψηλότερη ισχύς δικτύου μπορεί να οδηγήσει σε λιγότερους επιταχυντές ανά ράκελ, περισσότερους ράκελ για τον ίδιο φόρτο εργασίας, πρόσθετους διακόπτες και μεγαλύτερη ζήτηση ψύξης της εγκατάστασης.

Ως εκ τούτου, η ισχύς των οπτικών συστατικών είναι μια μεταβλητή αρχιτεκτονικής και όχι μόνο μια προδιαγραφή συστατικού.

Περιορισμοί ισχύος και ψύξης

Καθώς οι ενότητες που συνδέονται μετακινούνται πέρα από τα 800G, πρέπει να αφαιρεθεί περισσότερη θερμότητα από κάθε θέση του μπροστινού πάνελ.

ΗΤεχνικό έγγραφο OSFP MSAΟ OSFP1600 δήλωσε ότι ο παράγοντας μορφής OSFP1600 παρέχει περισσότερη από 30 W θερμικής ικανότητας για οπτική κέντρου δεδομένων 1600G.

Η πραγματική ισχύς εξαρτάται από την εμβέλεια, την εφαρμογή DSP, τον αριθμό των μήκων κύματος, τη διάταξη λέιζερ, την διεπαφή υποδοχής και τη θερμοκρασία λειτουργίας.

Η υγρή ψύξη συντομεύει τη θερμική πορεία με τη μεταφορά θερμότητας σε μια ψυχρή πλάκα κοντά στα συστατικά υψηλής ισχύος.

Οδηγίες ASHRAEτεκμηριώνει την άμεση ψύξη με ζεστό νερό στην περιοχή των 40-45 °C σε περιβάλλοντα υπολογιστών υψηλών επιδόσεων.αλλά επιβεβαιώνει ότι η ψύξη με ζεστό νερό είναι μια καθιερωμένη προσέγγιση κέντρου δεδομένων.

Δύναμη, Θέρμανση και Αξιόπιστη

Σε ένα μεγάλο υλικό τεχνητής νοημοσύνης, ακόμη και μια χαμηλή πιθανότητα αποτυχίας σε επίπεδο συστατικού μπορεί να δημιουργήσει σημαντικό λειτουργικό φόρτο.

Η χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας μπορεί να επιβραδύνει πολλούς μηχανισμούς υποβάθμισης, αλλά η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και διάρκειας ζωής εξαρτάται από τη συσκευή και τη λειτουργία αποτυχίας.

Οδηγίες αξιοπιστίας του NISTεξηγεί ότι διαφορετικές συνθήκες βλάβης μπορεί να απαιτούν διαφορετικά μοντέλα επιτάχυνσης.

Μια ανάλυση αξιοπιστίας που μπορεί να υποστηριχθεί θα πρέπει επομένως να προσδιορίζει τον σχετικό μηχανισμό βλάβης, να καθορίζει την πίεση λειτουργίας και να επικυρώνει το μοντέλο με δεδομένα.αλλά δεν παράγει ένα καθολικό πολλαπλασιαστή ζωής.

Γιατί το μπροστινό πάνελ γίνεται ένα εμπόδιο για το εύρος ζώνης

Τα δίκτυα τεχνητής νοημοσύνης απαιτούν μετασχηματισμό υψηλής ρίζας, χαμηλής υπερεπιγραφής.

Επιπρόσθετα στάδια μπορεί να αυξηθούν:

• Κλιμάκωση

• Αριθμός διακόπτη και οπτικής σύνδεσης

• Κατανάλωση ενέργειας

• Πλήρης σύνθεση καλωδίων

• Σημεία αποτυχίας

• Κόστος

Δυσσωματικότητα OSFP και επέκταση δικτύου

ΗΣχεδιασμός αναφοράς OSFP MSAπαρουσιάζει έναν διακόπτη 1RU με 32 θύρες OSFP1600 που υποστηρίζουν 51,2 Tb/s συνολικής απόδοσης.

Αυτή είναι μια διαμόρφωση αναφοράς και όχι ένα καθολικό φυσικό όριο.

Η αύξηση του εύρους ζώνης του ενότητας μπορεί να μειώσει τον αριθμό των απαιτούμενων φυσικών θύρων, αλλά μόνο εάν η παροχή ενέργειας, η ψύξη, η ηλεκτρική δρομολόγηση και η διαχείριση των ινών παραμένουν πρακτικές.

Η πυκνότητα ζώνης είναι τελικά ένα θερμικό πρόβλημα

Μια μονάδα μπορεί να γίνει μικρότερη, αλλά η ισχύς της δεν μπορεί να μειωθεί με τον ίδιο ρυθμό.

Επομένως, η χρησιμοποιήσιμη πυκνότητα επηρεάζεται από:

• Δυναμικότητα κλωβών και απορροφητήρων θερμότητας

• Παροχή ισχύος PCB

• Ηλεκτρική δρομολόγηση υποδοχής

• Σφιχτότητα συνδέσμου και ινών

• Δυνατότητα συστήματος ψύξης

• Μέγιστη θερμοκρασία στοιχείου

Σε υψηλό εύρος ζώνης, η πρακτική πυκνότητα ενός παράγοντα φόρμας καθορίζεται από το πόση θερμότητα μπορεί να αφαιρέσει το πλήρες σύστημα.

Δυσσωματικότητα μπροστινού πάνελ και θερμική αρχιτεκτονική XPO

XPO: Μεγαλύτερη πυκνότητα με ενσωματωμένη ψύξη υγρού

XPO σημαίνειΕξαιρετικά πυκνές οπτικές συσκευές.

Τον Μάρτιο του 2026,Η Arista ανακοίνωσε τη συμφωνία πολλαπλών πηγών της XPOΗ ανακοινωθείσα αρχιτεκτονική χρησιμοποιεί 64 κανάλια με ταχύτητα 200 Gb/s ανά κανάλι, παρέχοντας 12,8 Tb/s ανά μονάδα και στοχεύοντας 204,8 Tb/s εύρους ζώνης του μπροστινού πάνελ ανά μονάδα rack ανοικτού υπολογισμού.

Η ιδέα χρησιμοποιεί μια διπλή δομή PCB από κοιλιά σε κοιλιά:

• Τα εξαρτήματα υψηλής ισχύος είναι στραμμένα προς τα μέσα προς τη δομή ψύξης με υγρό.

• Τα συστατικά χαμηλής ισχύος είναι στραμμένα προς τα έξω.

• Η ψύξη είναι ενσωματωμένη στην αρχιτεκτονική της μονάδας.

• Το οπτικό σύνολο παραμένει αφαιρούμενο.

Η τιμή των 204,8 Tb/s αντιπροσωπεύει τη χωρητικότητα εύρους ζώνης του μπροστινού πάνελ και όχι 128 φυσικές μονάδες σε μία μονάδα ράκα.

Το κύριο επιχείρημα σχεδιασμού του XPO είναι η λειτουργικότητα. Προσπαθεί να διατηρήσει το μοντέλο αντικαταστάσιμης μονάδας αυξάνοντας παράλληλα τον παράλληλο και βελτιώνοντας τη θερμική πορεία.

Παραδοσιακή οπτική, LPO, CPO και XPO

Παραδοσιακό Pluggable vs LPO vs CPO vs XPO

Παραδοσιακή οπτική

Οι παραδοσιακές ενότητες συνδέονται με τον διακόπτη ASIC μέσω υψηλής ταχύτητας ηλεκτρικών ίχνη.

Προσφέρουν αντικατάσταση σε θερμό συναλλαγή, καθαρή απομόνωση αποτυχίας, ανεξάρτητο προσόν μονάδας και ώριμη προμήθεια από πολλούς προμηθευτές.

Η κύρια αδυναμία τους είναι το ηλεκτρικό μονοπάτι.ενώ η θερμότητα πρέπει να εξακολουθεί να απομακρύνεται μέσω μιας περιορισμένης δομής μπροστινού πάνελ.

ΛΠΟ

Γραμμική οπτική που συνδέεταιαφαιρεί την συμβατική μονάδα DSP και διατηρεί μια αναλογική διαδρομή μεταξύ του οικοδεσπότη και της μονάδας.

ΗΠροδιαγραφή LPO MSAΑναθέτει λειτουργίες όπως η FEC, η επαναπρογραμματισμός και η μετατροπή δεδομένων στον host και ορίζει σημεία δοκιμής που προορίζονται να υποστηρίξουν τη διαλειτουργικότητα.

Η αφαίρεση του DSP από την πλευρά της μονάδας μπορεί να μειώσει την ισχύ της μονάδας και την καθυστέρηση επεξεργασίας, αλλά θέτει μεγαλύτερες απαιτήσεις στην ποιότητα SerDes του οικοδεσπότη, την απώλεια καναλιού, τη γραμμικότητα του πομπού, τον θόρυβο του δέκτη και το περιθώριο σύνδεσης.

Η LPO δεν έχει μια καθολική ισχύ, καθυστέρηση ή αξία εμβέλειας.

CPO

Συμπληρωμένες οπτικές συσκευέςτοποθετεί οπτικές μηχανές κοντά στο ASIC διακόπτη, μειώνοντας το μήκος και την απώλεια των ηλεκτρικών συνδέσεων υψηλής ταχύτητας.

Αυτό μπορεί να μειώσει την εξισορρόπηση, το επαναχρονισμό και την ηλεκτρική ισχύ I / O, αλλά εισάγει προκλήσεις στην συσκευασία, την προσκόλληση ινών, τον θερμικό σχεδιασμό, την απομόνωση αποτυχίας και την επισκευή πεδίου.

Το 2023, ηΤο Optical Internetworking Forum δημοσίευσε τη Συμφωνία Εφαρμογής Συμπληρωμένων Μοδίων 3.2TΟρίζει μια μονάδα 3,2 Tb/s για διασύνδεση Ethernet και παρέχει περίπου 140 Gb/s ανά χιλιοστόμετρο πυκνότητας εύρους ζώνης στην άκρη του πακέτου.

Τον Μάιο του 2026, η NVIDIA δήλωσε ότι οι διακόπτες της Spectrum-X Ethernet Photonics ήταν σε παραγωγή.

XPO

Το XPO διατηρεί μια αφαιρούμενη μονάδα ενώ χρησιμοποιεί μεγαλύτερο παράλληλο και ολοκληρωμένη ψύξη υγρού.

Προσφέρει μια διαφορετική ισορροπία από την CPO:

• Υψηλότερη πυκνότητα από τα συμβατικά πλέγματα

• Άμεση ψύξη με υγρό

• Αντικατάσταση πεδίου

• Λιγότερη εξάρτηση από την οπτική ολοκλήρωση σε επίπεδο πακέτου

Οι υπόλοιπες προκλήσεις περιλαμβάνουν το σχεδιασμό ηλεκτρικής διεπαφής, την ολοκλήρωση της ψυχρής πλάκας, τη διαχείριση της ινών, την πιστοποίηση της παραγωγής και τη διαλειτουργικότητα πολλών προμηθευτών.

Συγκρίσεις CWDM και DWDM CPO

Η αρχιτεκτονική μήκους κύματος επηρεάζει το σχεδιασμό του λέιζερ, τον αριθμό των ινών, τη συσκευασία, την οπτική απώλεια και την πολυπλοκότητα της ενσωμάτωσης.

Οι εφαρμογές CWDM και DWDM δεν μπορούν να συγκριθούν χρησιμοποιώντας μεμονωμένες τιμές καθυστέρησης ή ενέργειας ανά bit, εκτός εάν χρησιμοποιείται το ίδιο όριο μέτρησης.

Μια τιμή καθυστέρησης μπορεί να περιλαμβάνει ή να αποκλείει:

• ΔΣΠ και FEC

• Επαναχρηματοδότηση

• Μπουφέρισμα

• Διασύνδεσμοι οικοδεσπότη

• Επεξεργασία διακόπτη

• Ένα ή και τα δύο άκρα της σύνδεσης

Η ενέργεια ανά bit υπολογίζεται ως:

Ενέργεια ανά bit = Δύναμη ÷ Παραδοθείσα ταχύτητα bit

Ωστόσο, ο υπολογισμός πρέπει να καθορίζει αν περιλαμβάνει τις ενότητες, τους SerDes host, τα λέιζερ, το DSP, το FEC, τις διεπαφές διακόπτη και την ψύξη.

Το DWDM μπορεί να τοποθετήσει περισσότερα μήκη κύματος σε μια ίνα, αυξάνοντας δυνητικά την πυκνότητα και μειώνοντας τον αριθμό των ινών.και πιο περίπλοκη οπτική ολοκλήρωση.

Οι πηγές πολλαπλού μήκους κύματος με ένα chip εισέρχονται σε προγράμματα αξιολόγησης, αλλά η αξία παραγωγής τους εξαρτάται από την ισχύ εξόδου, τη σταθερότητα μήκους κύματος, την αποτελεσματικότητα, την απόδοση και τη διάρκεια ζωής.

Το DWDM δεν εγγυάται εγγενώς χαμηλότερη ισχύ ή καθυστέρηση σε κάθε σύστημα CPO.

Διασύνδεση με κλίμακα κλίμακας προς κλίμακα

Οπτικές διασύνδεσεις με κλίμακα κλίμακας

Μεγαλύτερη κλίμακα

Τα δίκτυα Scale-Up συνδέουν επιταχυντές που πρέπει να λειτουργούν ως ένα στενά συντονισμένο σύστημα.

Το χαλκό παραμένει ελκυστικό σε κοντινές αποστάσεις επειδή είναι χαμηλού κόστους και ηλεκτρικά απλό.

Η δημοσιευμένη έρευνα συστημάτων περιέγραψε τις τρέχουσες συνδέσεις χαλκού υψηλής ταχύτητας ως περιορισμένες σε μικρές αποστάσεις εντός των ράκων στο περιβάλλον του κέντρου δεδομένων που μελετήθηκε.

Η εμβέλεια του χαλκού στο 400G εξαρτάται από την εφαρμογή.

Οι οπτικές I/O και CPO γίνονται πιο ελκυστικές όταν ο χαλκός δεν μπορεί πλέον να παρέχει τον απαιτούμενο συνδυασμό εύρους ζώνης, πυκνότητας δρομολόγησης, απόστασης και απόδοσης.

Επεκτάσεις

Τα δίκτυα Scale-Out συνδέουν τους διακομιστές και τα ράφια μέσω διακόπτες.

Απαιτούν μεγαλύτερη εμβέλεια, υψηλή ακτίνα διακόπτη, μεγάλο αριθμό θύρων και πρακτική αντικατάσταση πεδίου.

Τα παραδοσιακά pluggables, LPO, CPO και XPO αντιμετωπίζουν διαφορετικά μέρη αυτού του προβλήματος:

• Το LPO μειώνει την επεξεργασία από την πλευρά της μονάδας.

• Η CPO συντομεύει την ηλεκτρική πορεία.

• Το XPO αυξάνει την πυκνότητα και την ικανότητα ψύξης.

Η μετάβαση θα πρέπει να κατανοείται μέσω ειδικών προτύπων και ορόσημων προϊόντων και όχι μέσω μιας καθολικής ημερομηνίας υιοθέτησης.

Πλαίσιο επιλογής μηχανικών

Η επιλογή της αρχιτεκτονικής θα πρέπει να ξεκινά με τις απαιτήσεις του συστήματος και όχι με τη χαμηλότερη δημοσιευμένη τιμή ισχύος μονάδας.

Βασικά ερωτήματα περιλαμβάνουν:

• Πόσο απαιτείται;

• Ποιο όριο ισχύος ή ενέργειας ανά bit ισχύει;

• Είναι υποχρεωτική η αντικατάσταση πεδίου;

• Ποιο σύστημα ψύξης είναι διαθέσιμο;

• Ποιο όριο καθυστέρησης μετράται;

• Απαιτείται διαλειτουργικότητα μεταξύ πολλών προμηθευτών;

Συγκρίνετε προσεκτικά την ενέργεια ανά bit

Μια μονάδα υψηλότερης ισχύος μπορεί να έχει ακόμα χαμηλότερη ενέργεια ανά bit εάν παρέχει πολύ μεγαλύτερο εύρος ζώνης.

Κάθε σύγκριση θα πρέπει να καθορίζει το ρυθμό των bit, την κατεύθυνση, τον αριθμό των τερμάτων συνδέσμου, το όριο DSP / FEC, την ισχύ λέιζερ, την επεξεργασία υποδοχής και τα έξοδα ψύξης.

Αξιολογήστε την εμβέλεια και το περιθώριο σύνδεσης

Αρχιτεκτονικές χαμηλότερης ισχύος μπορεί να λειτουργούν με στενότερο περιθώριο καναλιού.

Η επιλογή θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την απόσταση μετάδοσης, τον προϋπολογισμό συνδέσμου από άκρο σε άκρο, την ποιότητα του ηλεκτρικού καναλιού υποδοχής, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τη διακύμανση των εξαρτημάτων και τις συνθήκες γήρανσης.

Αξιολόγηση της ψύξης και της συντήρησης

Η ονομαστική ισχύς μιας μονάδας δεν αποδεικνύει ότι κάθε σασί μπορεί να την ψύξει.

Το σύστημα πρέπει επίσης να καθορίσει την αντικαταστάσιμη μονάδα. Τα παραδοσιακά pluggables παρέχουν απλή αντικατάσταση των μονάδων, ενώ η μεγαλύτερη ολοκλήρωση μπορεί να μεταφέρει το όριο επισκευής σε μια κάρτα γραμμής, πακέτο,ή συναρμολόγηση διακόπτη.

Αξιολογήστε την ωριμότητα του οικοσυστήματος

Η τεχνική απόδοση και η ωριμότητα του οικοσυστήματος είναι διαφορετικά ζητήματα.

Μια νέα αρχιτεκτονική μπορεί να επιδείξει ισχυρά αποτελέσματα πριν από την ύπαρξη σταθερών προδιαγραφών, πολλαπλών προμηθευτών, κοινών μεθόδων δοκιμών, αποδεδειγμένης διαλειτουργικότητας ή καθιερωμένων διαδικασιών επισκευής.

Τι σημαίνει ο περιορισμός της πυκνότητας ισχύος για την υποδομή τεχνητής νοημοσύνης

Η μελλοντική αύξηση του εύρους ζώνης δεν μπορεί να βασίζεται μόνο στην αύξηση της ταχύτητας ενός καναλιού.

Θα απαιτείται συνδυασμός:

• Παράλληλα κανάλια

• Πολλαπλασιασμός μήκους κύματος

• Σύντομες ηλεκτρικές διαδρομές

• Πιο αποδοτική συσκευασία

• Υλικά χαμηλότερης απώλειας

• Βελτιωμένο θερμικό σχεδιασμό

Καθώς η ροή θερμότητας αυξάνεται, οι μεγαλύτεροι εξωτερικοί απορροφητές θερμότητας παρέχουν μειωμένη απόδοση.

Η αξιοπιστία πρέπει επίσης να αντιμετωπιστεί μέσω κατάλληλης θερμοκρασίας λειτουργίας, ειδικών χαρακτηριστικών κατάστασης βλάβης, επιδιορθώσιμων ορίων συστήματος και εφεδρείας σε επίπεδο δικτύου.

Η οπτική μονάδα, το ASIC διακόπτη, το πακέτο, το PCB, το σύστημα ψύξης και η τοπολογία δικτύου πρέπει όλο και περισσότερο να σχεδιάζονται ως ένα σύστημα.

Συχνές Ερωτήσεις

Γιατί οι οπτικές ενότητες καταναλώνουν τόση ενέργεια;

Οι ενότητες υψηλής ταχύτητας απαιτούν οδηγούς λέιζερ, δέκτες, εξισορρόπηση και συχνά DSP και FEC.

Τι περιορίζει την πυκνότητα εύρους ζώνης του οπτικού μοντέλου;

Τα κύρια όρια είναι ο χώρος του μπροστινού πάνελ, η παροχή ενέργειας, η ηλεκτρική διαδρομή, η διαχείριση της ινών και η χωρητικότητα ψύξης.

Πώς διαφέρουν η LPO, η CPO και η XPO;

Η LPO αφαιρεί το DSP του ενότητας, η CPO τοποθετεί οπτικά κοντά στο ASIC και η XPO συνδυάζει μια αφαιρούμενη μονάδα με υψηλό παράλληλο και υγρή ψύξη.

Το CPO χρησιμοποιεί πάντα λιγότερη ενέργεια;

Το αποτέλεσμα εξαρτάται από το λέιζερ, την διεπαφή υποδοχής, το όριο DSP / FEC, την ψύξη και τα μέρη του συστήματος που περιλαμβάνονται.

Γιατί η θερμοκρασία επηρεάζει την αξιοπιστία;

Πολλοί μηχανισμοί υποβάθμισης επιταχύνονται σε υψηλότερες θερμοκρασίες, αλλά η ακριβής σχέση εξαρτάται από τη συσκευή και τη λειτουργία αποτυχίας.

Ποια αρχιτεκτονική είναι καλύτερη για το Scale-Up και το Scale-Out;

Το Scale-Up ευνοεί λύσεις μικρής εμβέλειας και χαμηλής καθυστέρησης όπως ο χαλκός, η οπτική I/O και το CPO.