ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ ปฏิวัติการเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูล: การเพิ่มขึ้นของตัวรับส่งสัญญาณแสง OSFP 800G ในยุค AI

ที่OSFP 800Gตัวรับส่งสัญญาณแบบออปติคัลกลายเป็นเทคโนโลยีหลักสำหรับโครงสร้างพื้นฐานไฮเปอร์สเกลสมัยใหม่ โดยตอบสนองความต้องการเร่งด่วนสำหรับแบนด์วิธขนาดใหญ่ในเครือข่ายปัญญาประดิษฐ์ (AI) และการเรียนรู้ของเครื่อง (ML) โมดูลเสียบปลั๊กประสิทธิภาพสูงนี้แสดงถึงการก้าวกระโดดที่สำคัญจากรุ่น 400G ก่อนหน้า โดยใช้ประโยชน์จากการมอดูเลต PAM4 8 แชนเนลที่ซับซ้อนเพื่อมอบทรูพุตฟูลดูเพล็กซ์ 800Gbps ที่ไม่เคยมีมาก่อน ในขณะที่การรับส่งข้อมูลทั่วโลกยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยได้รับแรงหนุนจากโมเดลภาษาขนาดใหญ่ (LLM) และการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ การบูรณาการของOSFP 800Gเทคโนโลยีช่วยให้มั่นใจได้ว่าศูนย์ข้อมูลสามารถรักษาประสิทธิภาพสูงสุดในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้ ด้วยการรวมการกำหนดค่าพอร์ตความหนาแน่นสูงเข้ากับการจัดการระบายความร้อนขั้นสูง เครื่องรับส่งสัญญาณเหล่านี้จึงเป็นแผนงานที่รองรับอนาคตสำหรับผู้ให้บริการระบบคลาวด์และเครือข่ายหลักขององค์กร บทความนี้สำรวจความซับซ้อนทางเทคนิค ความจำเป็นเชิงกลยุทธ์ และการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่หลากหลายของโมดูล 800G OSFP โดยเน้นว่าเหตุใดจึงเป็นตัวเลือกที่ชัดเจนสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างกันแบบออปติกความเร็วสูงรุ่นต่อไป

เพื่อทำความเข้าใจOSFP 800G (Octal Small Form-Factor Pluggable) ตัวรับส่งสัญญาณแบบออปติคัล อันดับแรกต้องตรวจสอบสถาปัตยกรรมทางกายภาพและทางไฟฟ้าที่ช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลจำนวนมหาศาลได้ ทำงานภายใต้มาตรฐาน IEEE 802.3ck และ OSFP MSAOSFP 800Gเป็นโมดูลแบบเสียบได้ซึ่งใช้เลนคู่ขนาน 8 เลน แต่ละเลนทำงานที่ความเร็ว 106.25Gbps ซึ่งสามารถทำได้ผ่านการส่งสัญญาณ PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4 ระดับ) ซึ่งช่วยให้มีอัตราข้อมูลเป็นสองเท่าของการมอดูเลต NRZ (Non-Return to Zero) แบบเดิมภายในแบนด์วิธเดียวกัน

จากมุมมองทางกายภาพ ฟอร์มแฟคเตอร์ OSFP มีขนาดใหญ่กว่า QSFP-DD เล็กน้อย ซึ่งเป็นตัวเลือกการออกแบบโดยเจตนาเพื่อรองรับการใช้พลังงานที่สูงขึ้นและข้อกำหนดการกระจายความร้อน การกำหนด "ฐานแปด" หมายถึงอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าแปดช่อง คุณลักษณะที่กำหนดของ 800G OSFP คือชุดระบายความร้อนในตัว แตกต่างจากโมดูลอื่นๆ ที่ต้องอาศัยการไหลเวียนของอากาศระบายความร้อนฝั่งระบบโดยสิ้นเชิง เคสของโมดูล OSFP มีครีบในตัวที่ช่วยให้สามารถถ่ายเทความร้อนโดยตรงสู่สิ่งแวดล้อมได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับโมดูลที่รองรับกำลังไฟสูงสุด 16.5W หรือ 18W

ด้านแสงของโมดูลอาจแตกต่างกันไปตามความต้องการในการส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่น800G OSFP DR8ใช้ซิลิคอนโฟโตนิกส์หรืออาร์เรย์ EML (Electro-absorption Modulated Laser) ที่ความยาวคลื่น 1310 นาโนเมตรเพื่อส่งผ่านไฟเบอร์โหมดเดี่ยว (SMF) สูงถึง 500 เมตร ในทางกลับกัน รุ่น SR8 (ช่วงสั้น) ใช้เทคโนโลยี VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) ที่ 850 นาโนเมตร สำหรับการปรับใช้ไฟเบอร์แบบหลายโหมด (MMF) สูงถึง 50 เมตร นอกจากนี้โมดูลยังรองรับซีเอ็มไอเอส 5.0+(ข้อกำหนดอินเทอร์เฟซการจัดการทั่วไป) มอบอินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์มาตรฐานสำหรับการตรวจสอบการวินิจฉัยแบบดิจิทัล (DDM/DOM) การตรวจจับแรงดันไฟฟ้า และการติดตามกระแสไบแอสของเลเซอร์ ความแม่นยำทางเทคนิคระดับนี้ทำให้มั่นใจได้ว่า 800G OSFP ไม่ได้เป็นเพียงส่วนประกอบ แต่เป็นระบบออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งมีความสามารถในการซิงโครไนซ์ต่ำกว่านาโนวินาทีบนแฟบริคสวิตช์ขนาดใหญ่

เหตุใดอุตสาหกรรมจึงมุ่งสู่เชิงรุกอย่างมากOSFP 800G? คำตอบอยู่ที่ข้อจำกัดของสถาปัตยกรรม 400G ในปัจจุบัน เมื่อต้องเผชิญกับความเข้มข้นของเวิร์กโหลดของคลัสเตอร์การฝึกฝน AI

เมื่อคลัสเตอร์ GPU ขยายไปยังโหนดนับหมื่น การรับส่งข้อมูล "ตะวันออก-ตะวันตก" ซึ่งเป็นข้อมูลที่เคลื่อนย้ายระหว่างเซิร์ฟเวอร์แทนที่จะออกไปยังอินเทอร์เน็ต จะกลายเป็นปัญหาคอขวดหลัก

1. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่ไม่มีใครเทียบได้สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีกำลังไฟสูง
   ปัญหาที่สำคัญที่สุดในเครือข่ายความหนาแน่นสูงคือการควบคุมปริมาณความร้อน เนื่องจากตัวรับส่งสัญญาณมีความเร็วถึง 800G ส่วนประกอบภายในจึงสร้างความร้อนจำนวนมาก OSFP 800G จัดการเรื่องนี้ด้วยขอบเขตการระบายความร้อนที่เหนือกว่า ด้วยการรวมแผงระบายความร้อนเข้ากับโมดูลโดยตรง จะช่วยให้มีงบประมาณด้านพลังงานที่สูงขึ้น (สูงสุด 18W) ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ DSP ประสิทธิภาพสูง (ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล) และไดรเวอร์เลเซอร์ที่ซับซ้อนได้ โดยไม่เสี่ยงต่อความล้มเหลวของฮาร์ดแวร์หรือประสิทธิภาพลดลง ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับศูนย์ข้อมูลระบายความร้อนด้วยของเหลวและชั้นวางเซิร์ฟเวอร์ AI ความหนาแน่นสูง
2. การลดต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ลดลงอย่างมาก
   แม้ว่าราคาเริ่มต้นของโมดูล 800G จะสูงกว่าโมดูล 400G แต่ราคาต่อบิตก็ต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัด การนำไปปฏิบัติตัวรับส่งสัญญาณ OSFP 800Gช่วยให้ผู้ให้บริการเครือข่ายเพิ่มแบนด์วิธเป็นสองเท่าในขณะที่ใช้พื้นที่ชั้นวางและโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานในปริมาณเท่ากัน การรวมเข้าด้วยกันนี้จะช่วยลดจำนวนสวิตช์ สายเคเบิล และแพตช์ออปติคอลที่จำเป็น ส่งผลให้โครงสร้างพื้นฐานที่บางลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
3. ความสามารถในการแยกส่วนที่หลากหลายสำหรับการขยายขนาดเครือข่าย
   เครือข่ายสมัยใหม่ต้องการความยืดหยุ่น 800G OSFP รองรับการกำหนดค่าแบบแบ่งส่วนต่างๆ เช่น2x400G, 4x200G และ 8x100G. ซึ่งช่วยให้พอร์ต 800G เดียวบนสวิตช์สไปน์เชื่อมต่อโดยตรงกับลีฟสวิตช์หลายตัวหรือเซิร์ฟเวอร์ประสิทธิภาพสูง เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พอร์ต และลดความซับซ้อนในการจัดการสายเคเบิล
4. การพิสูจน์อนาคตจากปริมาณการใช้ AI ที่พุ่งสูงขึ้น
   ด้วยวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของ generative AI รูปแบบการรับส่งข้อมูลจึงไม่สามารถคาดเดาได้มากขึ้น ที่การเชื่อมต่อระหว่างกัน 800G ที่มีความหน่วงต่ำช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างเครือข่ายสามารถรองรับข้อมูลจำนวนมหาศาลโดยไม่สร้าง "ความกระวนกระวายใจ" แฝงที่อาจยกเลิกการซิงโครไนซ์การฝึกอบรมโมเดล AI ด้วยการปรับใช้ 800G OSFP ในวันนี้ องค์กรต่างๆ จะมั่นใจได้ว่าโครงสร้างพื้นฐานของตนยังคงมีความเกี่ยวข้องสำหรับวิวัฒนาการทางเทคโนโลยีในอีก 5-7 ปีข้างหน้า

กำลังปรับใช้OSFP 800Gโมดูลเกี่ยวข้องกับความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับการทำงานร่วมกันระหว่างฟิสิกส์เชิงแสงและฮาร์ดแวร์เครือข่าย ในศูนย์ข้อมูลการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) หรือ AI โดยทั่วไป โมดูลเหล่านี้จะรวมอยู่ในสวิตช์ที่รองรับ 800G (เช่นเดียวกับที่ใช้แพลตฟอร์ม Broadcom Tomahawk 5 หรือ NVIDIA Spectrum-4)

สถานการณ์ที่ 1: AI Training Fabric (การเชื่อมต่อระหว่าง GPU กับสวิตช์)
ในสภาพแวดล้อมการฝึกอบรม AI ที่ใช้ GPU NVIDIA H100 หรือ H200 โมดูล 800G OSFP จะถูกนำมาใช้เพื่อเชื่อมต่อโหนด GPU กับสวิตช์ลีฟ นี่.800G OSFP DR8(Direct Range 8 เลน) มักใช้กับขั้วต่อ MPO-16 แต่ละเลนมีข้อมูล 100G ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมนี้ การรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ภายในDSP (ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล)ภายในโมดูล OSFP ดำเนินการปรับสมดุลและแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC) เพื่อชดเชยการบิดเบือนสัญญาณบนลิงก์ไฟเบอร์ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าอัตราข้อผิดพลาดบิต (BER) ที่ตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของโปรโตคอลการประมวลผล AI เช่น InfiniBand หรือ RoCE v2 (RDMA บน Converged Ethernet)

สถานการณ์ที่ 2: การเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูล (DCI) และ Hyperscale Core
สำหรับการเชื่อมต่อระหว่างห้องโถงศูนย์ข้อมูลต่างๆ หรือคลัสเตอร์สวิตช์หลักขนาดใหญ่OSFP 800G2xFR4ตัวแปรที่ใช้บ่อย เทคโนโลยีนี้ใช้ CWDM (มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นหยาบ) เพื่อรวมความยาวคลื่นสี่ช่วงไว้บนคู่ไฟเบอร์เส้นเดียว ทำซ้ำสองครั้งรวมเป็น 800G ซึ่งจะช่วยลดจำนวนเส้นใยกายภาพที่ต้องใช้ทั่วทั้งวิทยาเขต เมื่อใช้งานสิ่งเหล่านี้ วิศวกรจะต้องคำนวณลิงค์งบประมาณอย่างระมัดระวัง. โดยทั่วไปโมดูล 800G OSFP เสนองบประมาณพลังงานแสงประมาณ 6dB ถึง 9dB ทำให้สามารถส่งสัญญาณได้หลายกิโลเมตรเมื่อจับคู่กับไฟเบอร์โหมดเดี่ยวคุณภาพสูงและแผงแพทช์ที่เหมาะสม

สถานการณ์ที่ 3: การฝ่าวงล้อมจาก 800G ไปสู่ระบบเดิม 100G/200G
แผนกจัดซื้อมักเผชิญกับความท้าทายในการบูรณาการสวิตช์ 800G ใหม่เข้ากับเซิร์ฟเวอร์ 100G หรือ 200G ที่มีอยู่ 800G OSFP ช่วยให้โมเดล "จ่ายตามการเติบโต" ผ่านสายเคเบิลแยกส่วน ตัวอย่างเช่น กOSFP 800Gถึง 8x100G QSFP28แอสเซมบลีแยกช่วยให้พอร์ต 800G ให้บริการโหนดเซิร์ฟเวอร์ 100G แปดโหนด ซึ่งจำเป็นต้องกำหนดค่าซอฟต์แวร์สวิตช์ในโหมด "แยกพอร์ต" ซึ่งเป็นกระบวนการที่อำนวยความสะดวกโดย EEPROM ที่สอดคล้องกับ CMIS ของโมดูล ซึ่งจะบอกสวิตช์อย่างชัดเจนถึงวิธีจัดการช่องทางไฟฟ้า

จากมุมมองของการจัดซื้อจัดจ้าง พารามิเตอร์ทางเทคนิค เช่นอัตราส่วนการสูญเสีย (ER),แอมพลิจูดการปรับแสง (OMA), และเครื่องส่งและการปิดตาแบบกระจาย (TDECQ)ได้รับการวิเคราะห์เพื่อให้แน่ใจว่าโมดูลจากแบตช์ที่แตกต่างกันให้ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอ โมดูล 800G OSFP ของเราผ่านการทดสอบการเบิร์นอินอย่างเข้มงวดที่อุณหภูมิ 70°C เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมศูนย์ข้อมูลที่รุนแรงที่สุด เพื่อให้มั่นใจว่าความปลอดภัยของเลเซอร์คลาส 1 และความแม่นยำ DDM จะคงอยู่ตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์

ที่OSFP 800Gตัวรับส่งสัญญาณแบบออปติคอลแสดงถึงจุดสุดยอดของเทคโนโลยีการเชื่อมต่อแบบออปติกในปัจจุบัน โดยให้แบนด์วิธที่จำเป็น ความเสถียรทางความร้อน และความสามารถในการขยายขนาดที่จำเป็นสำหรับการปฏิวัติ AI ในขณะที่ศูนย์ข้อมูลย้ายไปยังสวิตชิ่งแฟบริค 51.2T และ 102.4T ฟอร์มแฟคเตอร์ OSFP ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วว่าเป็นพาหนะที่เชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับ 800G และความเร็ว 1.6T ในอนาคต ด้วยการให้ความสำคัญกับการใช้พลังงานต่ำและความสมบูรณ์ของสัญญาณสูง ผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถมั่นใจได้ว่าโครงสร้างพื้นฐานของตนไม่เพียงแต่รวดเร็วเท่านั้น แต่ยังยั่งยืนและคุ้มค่าอีกด้วย