High Speed Optical Interconnect: Data Center Solutions
Apr 27, 2026| Το περασμένο τρίμηνο είχαμε έναν πελάτη που έστειλε πίσω σαράντα μονάδες DR4 400G που διεκδικούσαν τυχαίες συνδέσεις στους διακόπτες Arista 7060X5. Πριν καν ανοίξουμε τη γραφειοκρατία RMA, ο μηχανικός δοκιμών μας έκανε μια ερώτηση: το επιθεωρήσατεΥποδοχές MPOπριν την εγκατάσταση; Δεν είχαν. Στείλαμε τις μονάδες μέσω της πλήρους παλινδρόμησης, τα διαγράμματα ματιών καθαρά, BER κάτω από 1E-13 και στις τέσσερις λωρίδες,Ονομαστικές ενδείξεις DDM. Στη συνέχεια, τους ζητήσαμε να στείλουν φωτογραφίες από τα άκρα του καλωδίου{1}}του κορμού τους κάτω από ένα μικροσκόπιο ινών. Κάθε μεμονωμένος σύνδεσμος είχε μόλυνση από σωματίδια. Σαράντα μονάδες, μηδενικά ελαττώματα. Το πρόβλημα ήταν η σκόνη.
Βλέπουμε κάποια έκδοση αυτού κάθε μήνα. Οι αναπτύξεις οπτικής διασύνδεσης υψηλής ταχύτητας σε οποιαδήποτε κλίμακα χτυπούν στον ίδιο τοίχο και οι αριθμοί το υποστηρίζουν: κάπου μεταξύ 65% και 70% όλων των αστοχιών σύνδεσης 400G και 800G εντοπίζονται στη μόλυνση του βύσματος και όχι στα σφάλματα του πομποδέκτη. (Δεδομένα πεδίου IEEE 802.3 μέσω AscentOptics) Το αναφέρουμε πρώτα γιατί πλαισιώνει τον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε για ολόκληρη την απόφαση διασύνδεσης. Η ενότητα δεν είναι σχεδόν ποτέ ο πιο αδύναμος κρίκος. Το φυσικό στρώμα γύρω του είναι.
Το μοτίβο κυκλοφορίας σας καθορίζει την αρχιτεκτονική οπτικής διασύνδεσής σας
Όλοι ξεκινούν με τον αριθμό ανταλλακτικού.QSFP-DD ή OSFP, SR ή DR, multimode ή single-λειτουργία. Το κάνουμε και εμείς. Αλλά οι αναπτύξεις που πήγαν καλά για τους πελάτες μας ξεκίνησαν από κάπου αλλού: πώς είναι στην πραγματικότητα η κίνηση;
Η εκπαίδευση τεχνητής νοημοσύνης μεγάλης-κλίμακας δημιουργεί επικοινωνία από-σε-GPU, η οποία αποδεικνύεται εκπληκτικά προβλέψιμη σε χρονικές κλίμακες από λεπτά έως ώρες. Η Google το εκμεταλλεύεται αυτό με διακόπτες οπτικών κυκλωμάτων στο δίκτυό της Jupiter, διαμορφώνοντας εκ νέου τις φυσικές διαδρομές φωτός μεταξύ των ραφιών αντί να αλλάζει πακέτα. Τα δημοσιευμένα αποτελέσματά τους από μια δεκαετία χρήσης παραγωγής: 41% μείωση ισχύος, 30% χαμηλότερο capex και 50x βελτίωση του χρόνου λειτουργίας του υφάσματος σε σχέση με την προηγούμενη αρχιτεκτονική Clos. (Google SIGCOMM'22) Αυτοί οι αριθμοί είναι πραγματικοί, αλλά ανήκουν σε μια εταιρεία που ξόδεψε κάπου από 500 εκατομμύρια δολάρια έως 1 δισεκατομμύριο δολάρια σε υποδομές OCS για πέντε χρόνια. Είχαμε μερικούς πελάτες μεσαίου μεγέθους-που μας ζήτησαν να αξιολογήσουμε τη σκοπιμότητα του OCS για το περιβάλλον τους. Σε κάθε περίπτωση, από τη στιγμή που έτρεχαν τους αριθμούς σε κλίμακα υπο-500 κόμβων, οι απαιτήσεις κεφαλαίου υπερίσχυαν των πλεονεκτημάτων της αναδιαμόρφωσης και παρέμειναν με τα συμβατικά φύλλα σπονδυλικής στήλης χρησιμοποιώντας συνδεδεμένες μονάδες.
Το συμπέρασμα ανατρέπει την εξίσωση. Η κυκλοφορία είναι έντονη και απρόβλεπτη σε επίπεδο ροής και η ανοχή λανθάνουσας κατάστασης είναι κοντά στο μηδέν. Δεν μπορείτε να διαμορφώσετε ξανά τις οπτικές διαδρομές βάσει αιτήματος. Αυτό που χρειάζεστε είναι ένα σταθερά υπερβολικό ύφασμα με ντετερμινιστικό λανθάνοντα χρόνο, το οποίο σας ωθεί προς συνδεόμενους πομποδέκτες σε μια τοπολογία φύλλων σπονδυλικής στήλης- όπου κάθε σύνδεσμος είναι πάντα αναμμένος. Πουλάμε ενότητες και στα δύο σενάρια και οι συζητήσεις σχετικά με τη μηχανική είναι εντελώς διαφορετικές. Οι αγοραστές συστάδων εκπαίδευσης θέλουν να γνωρίζουν για το συνολικό εύρος ζώνης ανά rack και την ισχύ ανά bit. Οι αγοραστές συμπερασμάτων ρωτούν για τον λανθάνοντα χρόνο ουράς και τι συμβαίνει όταν ένας σύνδεσμος πέφτει.
Για παραδοσιακά περιβάλλοντα επιχειρήσεων και colo κάτω από την υπερκλίμακα, κυριαρχεί το κόστος ανά θύρα και η συμβατότητα με τις υπάρχουσες εγκαταστάσεις οπτικών ινών έχει μεγαλύτερη σημασία από την πρωτογενή πυκνότητα εύρους ζώνης. Δοκιμάσαμε το δικό μας400G QSFP-Μονάδες DD σε 14 πλατφόρμες μεταγωγήςσυμπεριλαμβανομένων των Cisco Nexus 93600CD, Arista 7060X5 και Juniper QFX5220. Σε αυτά τα περιβάλλοντα, το κυρίαρχο μέλημα δεν είναι η ταχύτητα. Είναι αν η μονάδα αναγνωρίζεται από το υλικολογισμικό του διακόπτη χωρίς εντολές μη αυτόματης παράκαμψης.
Η Νεκρή Ζώνη 800G που Αιχμαλωτίζει τους Μηχανικούς
Στα 400G, η επιλογή μιας διασύνδεσης ήταν μια διαδικασία δύο-βημάτων: μέτρηση της απόστασης, επιλογή χαλκού ή ινών. Το παθητικό DAC κάλυψε άνετα 3 έως 5 μέτρα. 800Το G το έσπασε. Κάθε λωρίδα εκτελεί 112G PAM4. Η απώλεια χαλκού σε αυτές τις συχνότητες διπλασιάζεται περίπου σε σύγκριση με 400G και το αποτέλεσμα είναι μια σκληρή οροφή περίπου 2 μέτρων για παθητικό καλώδιο.
Αυτό το μάθαμε με τον ακριβό τρόπο. Ένας πρώιμος πελάτης μας παρήγγειλε800G παθητικά συγκροτήματα DACσε μήκη 3 μέτρων με βάση τη διάταξη ραφιών 400G. Η εκπαίδευση σύνδεσης απέτυχε σε πάνω από το 60% των θυρών. Ο χαλκός δεν ήταν ελαττωματικός. η φυσική απλά δεν θα το επέτρεπε. Άλλαξαν σε AEC για διαδρομές 3 έως 5 μέτρων και συνδεόμενες οπτικές μονάδες για οτιδήποτε πέρα, και η ανάπτυξη σταθεροποιήθηκε μέσα σε μια εβδομάδα. Από τότε, σταματήσαμε να λαμβάνουμε παραγγελίες για παθητικό 800G DAC άνω των 2,5 μέτρων και προσθέσαμε μια συμβουλή απόστασης ανάπτυξης στη διαδικασία επιβεβαίωσης παραγγελίας.
Η AEC κατέχει πλέον το κενό των 3 έως 7 μέτρων. Οι ψηφιακοί επαναχρονιστές αναγεννούν το σήμα ηλεκτρικά χωρίς οπτική μετατροπή, κάτι που διατηρεί το κόστος χαμηλό αλλά προσθέτει καθυστέρηση. Μόνο το KP4 FEC δίνει 50 έως 100 νανοδευτερόλεπτα σε κάθε άλμα στα 800G και ο επαναληπτικός χρονοδιακόπτης στοιβάζει περισσότερα στην κορυφή. Μετρήσαμε τη συνολική πρόσθετη καθυστέρηση στα 85 έως 110 ns στα συγκροτήματα AEC που αποστέλλουμε αυτήν τη στιγμή. Για τους συνδέσμους{10}}υφασμάτων με φύλλα ράχης, αυτή η επιβάρυνση είναι αόρατη στην απόδοση της εφαρμογής. Για στενά συνδεδεμένα συμπλέγματα GPU είναι μια διαφορετική ιστορία. Με βάση τα δεδομένα δημιουργίας προφίλ από τρεις αναπτύξεις πελατών που εκτελούν κόμβους H100, εάν η επιβάρυνση επικοινωνίας της εργασίας εκπαίδευσης είναι ήδη πάνω από 15%, αυτά τα επιπλέον εκατό νανοδευτερόλεπτα ανά μετάβαση σε πολλαπλές βαθμίδες διακόπτη αρχίζουν να συνδυάζονται στις λειτουργίες NCCL AllReduce.
Πέρα από τα 7 μέτρα, οι συνδεδεμένοι οπτικοί πομποδέκτες για 800G είναι η μόνη βιώσιμη διαδρομή. Οι απαιτήσεις του φυσικού στρώματος σφίγγονται σημαντικά εδώ. Τέλος-για-τερματισμός προϋπολογισμών απώλειας εισαγωγής βάσει του IEEE 802.3ck προσγειώνεται κάτω από 1,5 dB για τις περισσότερες κατηγορίες προσέγγισης 800G και κάθε συνδεδεμένη σύνδεση MPO πρέπει να παραμένει κάτω από 0,35 dB. Είδαμε εγκατεστημένη ίνα που πέρασε την πιστοποίηση στα 100G να εμφανίζει τιμές PMD δύο έως τρεις φορές υψηλότερες από την ονομαστική προδιαγραφή της μετά από πολλά χρόνια συμπίεσης σε δίσκους καλωδίων, σύμφωνα με όσα ανέφερε η ερευνητική ομάδα δικτύου της Juniper το 2023. Η τυπική σύστασή μας πριν από οποιαδήποτε ανάπτυξη πομποδέκτη 800G: εκτέλεση κάθε υπάρχοντος χαρακτηρισμού OTDR και PMD. Όχι δείγμα. Κάθε τμήμα. Το κόστος της εκ νέου{17}τράβηξης δύο καλωδίων κορμού είναι ένα κλάσμα του κόστους εντοπισμού σφαλμάτων διακοπτόμενων πτερυγίων συνδέσμων για έξι μήνες.
CPO vs LPO vs Pluggable: Όπου κάθε τεχνολογία βρίσκεται στην πραγματικότητα το 2026
Τα συσκευασμένα οπτικά συστήματα-θα αλλάξουν τον τρόπο κατασκευής της υποδομής μεταγωγής κέντρων δεδομένων. Το λέμε αυτό ως κατασκευαστής συνδεδεμένων μονάδων, επομένως θεωρήστε την άποψή μας ως ενημερωμένη και όχι ως ουδέτερη.
Στο OFC 2026, τα δεδομένα αξιοπιστίας για τα πρωτότυπα CPO έδειξαν ποσοστά αστοχίας δυνητικά χαμηλότερα από τα παραδοσιακά pluggable modules. Χωρίς μηχανικούς κύκλους εισαγωγής ή εκτεθειμένες επιφάνειες συνδετήρων, οι κυρίαρχοι τρόποι αστοχίας των συνδεδεμένων μονάδων απλά δεν ισχύουν. Η πλατφόρμα μεταγωγέα Bailly 51.2T CPO της Broadcom έδειξε περίπου 70% χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας στο οπτικό στρώμα σε σύγκριση με ισοδύναμες διαμορφώσεις με δυνατότητα σύνδεσης. (Αναφορά οπτικής διασύνδεσης DataMINtelligence) Η NVIDIA παρουσίασε-ενσωματωμένους διακόπτες CPO στην ανάπτυξη-ανώτερης κλίμακας στόχευσης GTC 2026 στο παράθυρο 2027 έως 2028.
Η θέση μας: εάν δεν είστε υπερκλιμάκωση που κατασκευάζει προσαρμοσμένο πυρίτιο διακόπτη, τα βυσματώσιμα οπτικά είναι η μόνη σας δυνατότητα ανάπτυξης τουλάχιστον έως το 2027. Το CPO χρειάζεται αρχιτεκτονικές πλακέτας που δεν έχουν αποσταλεί ακόμα οι περισσότεροι προμηθευτές μεταγωγέων, πρότυπα σύνδεσης που δεν έχουν οριστικοποιηθεί και ένα εντελώς νέο βιβλίο για τον χειρισμό αστοχιών που δεν μπορείτε να διορθώσετε τραβώντας μια μονάδα. Το οικοσύστημα για τις γενικές προμήθειες επιχειρήσεων δεν υπάρχει ακόμη. Είχαμε δύο υποψήφιους πελάτες τον περασμένο χρόνο που καθυστέρησαν τις αναβαθμίσεις τους από 400G-σε-800G εν αναμονή CPO. Και οι δύο τελικά επέστρεψαν και έκαναν παραγγελίες με δυνατότητα σύνδεσης αφού τα κενά στο εύρος ζώνης τους έγιναν περιστατικά παραγωγής. Γράψαμε για το σκεπτικό της μηχανικής αυτής της θέσης με περισσότερες λεπτομέρειες στο δικό μαςΑνάλυση αρχιτεκτονικής βυσματούμενου πομποδέκτη.
Το LPO βρίσκεται σε διαφορετικό χώρο. Η αφαίρεση του DSP από τη μονάδα κόβει το μεμονωμένο-εξάρτημα που χρειάζεται περισσότερη ενέργεια, το οποίο είναι υπεύθυνο για έως και το ήμισυ της συνολικής κατανάλωσης ισχύος της μονάδας. Το αποτέλεσμα είναι 30 έως 50% χαμηλότερη κατανάλωση και έως και 15 νανοδευτερόλεπτα μικρότερη καθυστέρηση. Ξεκινήσαμε να προσφέρουμε-συγκεκριμένα RFQ για LPO στα τέλη του 2025. Τα τρία από τα τέσσερα προέρχονταν από πελάτες που δημιούργησαν συμπλέγματα GPU μεμονωμένων-προμηθευτών στο NVIDIA Spectrum-X. υφάσματα πολλών{12}προμηθευτών που δεν λειτουργούν, το οποίο σας λέει τα πάντα για το πού λειτουργεί το LPO σήμερα. Εάν το δίκτυό σας συνδυάζει προμηθευτές μεταγωγέων, το LPO δεν είναι συμβατό με το περιβάλλον σας. Εάν διαθέτετε ένα σύμπλεγμα τεχνητής νοημοσύνης{15}}προμηθευτή, μπορεί να είναι η πιο έξυπνη διαθέσιμη αναβάθμιση και αναμένουμε ότι έως τα μέσα του 2027 θα έχουμε έτοιμες μονάδες LPO{16}}.
Τι σημαίνουν τα θερμικά περιθώρια 800G για την επιλογή μονάδας
Τα θερμικά μαθηματικά στα 800G αιχμαλωτίζουν τους ανθρώπους. Η πυκνότητα ισχύος οπτικής διασύνδεσης υψηλής ταχύτητας σε αυτήν τη γενιά δημιουργεί προβλήματα που απλά δεν υπήρχαν στα 400G. Ένας διακόπτης 64 θυρών πλήρως φορτωμένος με μονάδες 800G στα 16W η καθεμία αντλεί περίπου 1kW σε ισχύ πομποδέκτη μόνο, πριν ο μεταγωγέας ASIC έχει ισχύ 400 έως 500W. Αυτό είναι 1,4 έως 1,5 kW ανά διακόπτη. Οι οκτώ διακόπτες σε ένα στρώμα σπονδυλικής στήλης σάς δίνουν ισχύ πάνω από 11 kW μόνο από τον εξοπλισμό δικτύου, σε racks που συχνά παρέχονται για 8 έως 10 kW συνολικά.
Η Juniper Networks προειδοποιεί ρητά ότι οι μονάδες τρίτων-με υψηλή κατανάλωση ενέργειας, ιδιαίτερα συνεκτικοί τύποι ZR και ZR+, μπορούν να προκαλέσουν θερμική ζημιά στον εξοπλισμό κεντρικού υπολογιστή, με ευθύνη να βαρύνει τον χρήστη. (Συχνές ερωτήσεις σχετικά με το Juniper Networks 800G Optics) Αυτό δεν αποτελεί επιχείρημα έναντι των οπτικών μονάδων- τρίτων. Είναι ένα επιχείρημα για να γνωρίζετε τι ακριβώς συνδέετε. Στην πιστοποίηση θερμικής ανακύκλωσης, δοκιμάζουμε κάθε σχεδιασμό μονάδας 800G σε σταθερή θερμοκρασία διασταύρωσης 85 μοιρών για 2.000 ώρες και παρακολουθούμε τη μετατόπιση του ρεύματος πόλωσης λέιζερ ως τον κύριο δείκτη γήρανσης. Οι μονάδες που κινούνται πάνω από 38 mA αποσύρονται από τη γραμμή παραγωγής. Σε πυκνότητες 800G, η διαφορά μεταξύ μιας μονάδας ισχύος 14W και μιας μονάδας σχεδίασης 18W καθορίζει εάν ένα ράφι παραμένει εντός του θερμικού φακέλου ή αν ενεργοποιεί συναγερμούς τερματισμού λειτουργίας στις 2 π.μ. Η λάθος προδιαγραφή ήταν πάντα ενοχλητική. Σε αυτά τα επίπεδα ισχύος, είναι ακριβό.
Αποστέλλουμε συνδεδεμένες μονάδες από 1G SFP έως 800G OSFP και δοκιμάζουμε σε μεγάλες πλατφόρμες μεταγωγής. Τηρούμε αρχεία για το τι λειτουργεί και τι όχι. Εάν χρειάζεστε έλεγχο συμβατότητας σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον διακόπτη ή θέλετε προδιαγραφές θερμικής-κατηγορίας και ισχύος για rack 800G υψηλής-πυκνότητας, οι μηχανικοί μας εκτελούν αυτές τις συνομιλίες κάθε εβδομάδα. Μας800G OSFP και QSFP-Σελίδα πομποδέκτη DD800έχει προδιαγραφές, επιλογές κλάσης προσέγγισης-και δείγματα αιτημάτων για κάθε λειτουργική μονάδα που αποστέλλουμε.