Απαιτήσεις κατανάλωσης ενέργειας για οπτική μονάδα κέντρου δεδομένων
Dec 13, 2025|
Το κόστος τωνοπτικές μονάδεςΣτην πραγματικότητα δεν είναι η μεγαλύτερη κινητήρια δύναμη πίσω από την επιλογή τεχνολογίας από τα κέντρα δεδομένων. Ο πρώτος παράγοντας είναι η κατανάλωση ενέργειας, ο δεύτερος είναι η πυκνότητα εύρους ζώνης και ο τρίτος είναι το κόστος.
Στις μέρες μας, κατά την κατασκευή κέντρων δεδομένων, οι εταιρείες προσπαθούν πρακτικά να αποκτήσουν σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Η κατανάλωση ενέργειας των κέντρων δεδομένων περιγράφεται συχνά με αυτόν τον τρόπο: αντιπροσωπεύει ήδη το xx% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας, κάτι που είναι τρομακτικό.
Το 2018, ιδρύθηκε ένας ειδικός οργανισμός για την προώθηση της μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας στα κέντρα δεδομένων. Το εύρος ζώνης μεταγωγής διπλασιάζεται κάθε τρία χρόνια. Με την εκθετική αύξηση του εύρους ζώνης μεταγωγής κέντρου δεδομένων, η κατανάλωση ενέργειας θα γίνεται όλο και πιο ανησυχητική, καθιστώντας τη μείωση της ενέργειας σημαντική τάση.
Σύγκρισα την κατανάλωση ενέργειας της οπτικής μονάδας με αυτή τουδιακόπτηςχρησιμοποιώντας μια αναλογία μετατροπής.
Επί του παρόντος, διακόπτες 12,8T, χρησιμοποιώνταςΟπτικές μονάδες 400G, έχουν ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας 8 pJ/bit.
Γνωρίζουμε ποιοι είναι οι αναμενόμενοι στόχοι για το κέντρο δεδομένων;
Ο στόχος κατανάλωσης ενέργειας είναι 1 pJ/bit και ο στόχος κόστους είναι 0,1 $/G. Και τα δύο στοιχεία είναι απίστευτα προκλητικά.
Θυμάστε τον στόχο πριν από δύο χρόνια; Το 1G για 1$ συγκλόνισε πολλούς ανθρώπους και ενώ φαίνεται σαν μια ζωή πριν, έχει ήδη επιτευχθεί. Η αλυσίδα του κλάδου ήδη δυσκολεύεται να αντιμετωπίσει τις τρέχουσες-χαμηλές τιμέςΜονάδες 100G, λοιπόν, πώς θα επιβιώσει όταν η τιμή πέσει στο 1 $ για 10G; Ο στόχος κατανάλωσης ενέργειας 1 pJ/bit σημαίνει ότι μια μετατροπή οπτικού-σε-400 G μπορεί να καταναλώσει μόνο 0,4 W. Από την άποψη των υπαρχόντων οπτικών μονάδων, αυτό είναι ακόμη πιο δύσκολο να επιτευχθεί από τον στόχο κόστους.
Ως εκ τούτου, έχουν αναπτυχθεί διάφορα-λέιζερ χαμηλής ισχύος και ηλεκτρονικά τσιπ χαμηλής-ισχύς. Έχουν επίσης προκύψει διάφορες μέθοδοι συσκευασίας χαμηλής-ισχύ.
Ο οπτοηλεκτρονικός ομο{0}}συσκευασμένος μεταγωγέας της IBM έχει κατανάλωση ενέργειας 4 pJ/bit, χρησιμοποιώντας VCSEL και PD 16 συστοιχιών, με 56 Gb/s ανά κανάλι.
| Παράμετρος | Αξία |
|---|---|
| Αριθμός καναλιών | 16 |
| Τιμή | 56 Gb/s |
| Σχήμα και διάταξις βιβλίου | NRZ |
| Ηλεκτρική διεπαφή | XSR |
| Οπτική Σύνδεση | 30 μ @ OM4 |
| Κατανάλωση ρεύματος | 4 pJ/bit |
| Διαστάσεις | 13 χλστ. × 13 χλστ. × 4 χλστ. |
Φυσικά, υπάρχει επίσης μια τελική ιδέα που πάντα ήθελα να πραγματοποιήσω: γιατί πρέπει να χρησιμοποιούμε ηλεκτρικά τσιπ; Η έννοια της "ανταλλαγής" αναφέρεται απλώς στη δυνατότητα εναλλαγής καναλιών μεταξύ οποιωνδήποτε δύο θυρών I0.
Πριν από πολύ καιρό, οι γραμμές μετάδοσης σήματος ήταν καλώδια και η μεταγωγή γινόταν χρησιμοποιώντας κυκλώματα μεταγωγής εντός ηλεκτρικών τσιπ.
A
Αργότερα, λόγω του περιορισμένου εύρους ζώνης και των περιορισμών απόστασης της καλωδιακής μετάδοσης, εισήχθησαν οπτικές ίνες για μετάδοση. Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη ενός αξιοσημείωτου στοιχείου IO, του πομποδέκτη, ο οποίος μετατρέπει τα οπτικά σήματα σε ηλεκτρικά σήματα και το αντίστροφο. Η επεξεργασία του σήματος γίνεται από ηλεκτρικά τσιπ, ενώ η μετάδοση του σήματος γίνεται μέσω οπτικών ινών.
B
Γιατί να μην εξαλείψετε απλώς το βήμα της φωτοηλεκτρικής μετατροπής στον πομποδέκτη και να χρησιμοποιήσετε την οπτική μεταγωγή; Αυτό θα ήταν πολύ καλύτερο.
Προηγουμένως, τα κανάλια οπτικής μεταγωγής ήταν λίγα σε αριθμό, είχαν υψηλές απώλειες και ήταν ογκώδη, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολη την πλήρη αντικατάσταση των ηλεκτρικών τσιπ με αυτά. Ωστόσο, τώρα οι ενσωματωμένοι οπτικοί διακόπτες έχουν αυξανόμενο αριθμό καναλιών, γίνονται μικρότεροι σε μέγεθος και προσφέρουν όλο και πιο ακριβή έλεγχο του φωτός.
Τα επόμενα χρόνια, θα δούμε μια τάση όπου ο παράγοντας μορφής των οπτικών μονάδων του κέντρου δεδομένων γίνεται λιγότερο ευδιάκριτος, με περισσότερες λειτουργίες να ενσωματώνονται και να συσκευάζονται κοντά στο τσιπ μεταγωγής. Ίσως στο όχι-πολύ-μέλλον, ακόμη και η λειτουργία πομποδέκτη για φωτοηλεκτρική μετατροπή να καταστεί περιττή. Αυτό θα οδηγήσει σε σημαντική μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους.