Im digitalen Zeitalter wächst der Datenverkehr explosionsartig, insbesondere in Bereichen wie Rechenzentren, High-Performance Computing (HPC) und Künstlicher Intelligenz (KI). Um den Bedarf an Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung mit hoher Kapazität in diesen Bereichen zu decken, entwickelt sich die optische Kommunikationstechnologie kontinuierlich weiter. Das optische Modul OSFP 800G 100m nutzt seine Vorteile der hohen Bandbreite und Stabilität und hat sich zu einer wichtigen technischen Lösung entwickelt, die in verschiedenen Hochgeschwindigkeits-Verbindungsszenarien weit verbreitet ist.
I. Technische Grundlagen
1. Parallele Übertragungstechnologie
Das optische Modul OSFP 800G 100m verwendet typischerweise ein 8×100G-Parallelkanaldesign. Dieses Design ermöglicht dem Modul die gleichzeitige Datenübertragung über 8 unabhängige Kanäle, wobei jeder Kanal eine Datenrate von bis zu 100 Gbit/s unterstützt und so eine Gesamtrate von 800 Gbit/s erreicht. Die parallele Übertragung erhöht nicht nur die Datenübertragungsgeschwindigkeit, sondern reduziert auch effektiv den Signalübertragungsdruck auf einem einzelnen Kanal und verbessert so die Stabilität und Zuverlässigkeit der Datenübertragung.
2. PAM4-Modulationstechnologie
Um eine höhere Datenübertragungsrate bei begrenzten Bandbreitenressourcen zu erreichen, nutzt dieses optische Modul die PAM4-Technologie (4-Level Pulse Amplitude Modulation). Im Vergleich zur herkömmlichen NRZ-Modulation (Non-Return-to-Zero) kann die PAM4-Modulationstechnologie zwei Datenbits pro Symbolperiode kodieren und so die Kanalauslastung verdoppeln. Dies ermöglicht die effiziente Übertragung großer Datenmengen mit einer Kanalrate von 100 Gbit/s, reduziert den Bedarf an Glasfaserbandbreite und optimiert die Gesamtübertragungsleistung.
3. Zusammensetzung optoelektronischer Komponenten
Senderseite: Die Senderseite verwendet ein Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL)-Array. Bei 850-nm-Kurzstreckenübertragungen bietet das VCSEL-Array Vorteile wie geringen Stromverbrauch, einfache Integration und hervorragende Hochgeschwindigkeitsmodulationsleistung.
Empfängerseite: Es wird eine PIN-Fotodiode verwendet. PIN-Dioden zeichnen sich durch niedrige Kosten und schnelle Reaktionszeiten aus und eignen sich daher hervorragend für den schnellen Empfang von 800GBASE-SR8 über kurze Distanzen. Sie können optische Signale in elektrische Signale umwandeln und die Originaldaten durch Verstärkung und Demodulation wiederherstellen.
II. Detaillierte Leistungsparameter
1.Übertragungsrate
Dieses optische Modul verfügt über eine Hochgeschwindigkeitsübertragungskapazität von 800 Gbit/s und eignet sich damit für Anwendungsszenarien mit extrem hohen Bandbreitenanforderungen, wie z. B. die Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen Kernschaltern in Rechenzentren und die Datenkommunikation zwischen GPU-Clustern. Beim verteilten KI-Modelltraining müssen große Datenmengen schnell zwischen verschiedenen Rechenknoten übertragen werden. Die Übertragungsrate von 800 Gbit/s ermöglicht eine Datensynchronisierung in Echtzeit, verbessert die Effizienz des Modelltrainings deutlich und gewährleistet einen reibungslosen Ablauf des Modelltrainings im ultragroßen Maßstab.
2. Übertragungsdistanz
Die Übertragungsdistanz dieses optischen Moduls beträgt 100 m und eignet sich damit für die schnelle Datenübertragung über kurze Distanzen, beispielsweise für die Verbindung zwischen Racks in Rechenzentren und zwischen verschiedenen Schränken im selben Geräteraum. In der typischen Architektur von Rechenzentren beträgt die Distanz zwischen Leaf-Switches und Spine-Switches in der Leaf-Spine-Netzwerkarchitektur üblicherweise weniger als 100 m. Das optische Modul OSFP 800G 100 m erfüllt diese Anforderungen an Verbindungen über kurze Distanzen und mit hoher Bandbreite.
3. Stromverbrauch
Mit der zunehmenden Datenübertragungsrate wird der Stromverbrauch optischer Module zu einem immer wichtigeren Thema. Bei der hohen Rate von 800 Gbit/s ist die Optimierung des Stromverbrauchs optischer OSFP-Module entscheidend. Aktuelle optische 800G OSFP 100m-Module reduzieren den Energieverbrauch durch den Einsatz stromsparender Chipdesigns, effizienter Energieverwaltungstechnologien und optimierter Schaltungslayouts.
4. Wärmeableitung
Optische Module erzeugen während des Betriebs Wärme. Kann diese nicht abgeleitet werden, treten häufig Probleme auf. OSFP-Module sind daher mit Kühlkörpern an der Oberseite ausgestattet oder nutzen Lüfter- und Flüssigkeitskühlung. Insbesondere in Bereichen mit hoher Serverdichte kann die Flüssigkeitskühlung die Wärme schnell abführen und so den stabilen Betrieb des optischen Moduls in Hochtemperaturumgebungen gewährleisten. Probleme wie Leistungseinbußen, Datenübertragungsfehler und sogar Geräteausfälle durch Überhitzung werden so effektiv vermieden.
Anwendungsszenarien
1. Interne Zusammenschaltung von Rechenzentren
Zusammenschaltung von Core-Switches: Mit der Ausweitung der Rechenzentren und den steigenden Geschäftsanforderungen benötigen Core-Switches Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsverbindungen. Das optische Modul OSFP 800G 100m bietet eine 800-Gbit/s-Verbindung, verbessert die Bandbreite und Übertragungseffizienz von Rechenzentren und erfüllt die Anforderungen für den Austausch und die Verarbeitung großer Datenmengen.
Leaf-Spine-Netzwerkarchitektur: Als gängige Architektur moderner Rechenzentren verbinden Leaf-Switches Endgeräte, während Spine-Switches den Datenverkehr aggregieren. Dieses optische Modul wird für den Uplink zwischen Leaf- und Spine-Switches verwendet. Es ermöglicht eine 800G-Aggregation, erhöht den Durchsatz, vereinfacht die Verkabelung und verbessert die Skalierbarkeit und Verwaltungseffizienz des Netzwerks.
Verbindung zwischen Servern und Switches: Es ist mit Servern mit Hochgeschwindigkeitsschnittstellen kompatibel, wie z. B. GPU-Servern, die eine Rate von 800 Gbit/s unterstützen. Es nutzt die Rechenleistung von Servern voll aus, gewährleistet eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung zwischen Servern und dem Netzwerk und erfüllt die Anforderungen für das Lesen und Schreiben großer Datenmengen.
2. Hochleistungs-Computing-Cluster (HPC)
In HPC-Clustern ist ein häufiger Datenaustausch und eine gemeinsame Nutzung zwischen verschiedenen Rechenknoten erforderlich. Beispielsweise müssen Rechenknoten in wissenschaftlichen Bereichen wie der Wettersimulation und der Molekulardynamiksimulation große Mengen an Simulationsdaten in Echtzeit übertragen. Die hohen Geschwindigkeits- und Latenzeigenschaften des optischen Moduls OSFP 800G 100m erfüllen die strengen Anforderungen an die Datenübertragung zwischen Knoten in HPC-Clustern, ermöglichen eine effiziente Kommunikation zwischen Rechenknoten und verbessern die Recheneffizienz und Leistung des gesamten Clusters.
3. Künstliche Intelligenz (KI)
GPU-Cluster-Kommunikation: Beim Training von KI-Modellen müssen zahlreiche GPUs zusammenarbeiten, was zu einer massiven Datenkommunikation zwischen den GPUs führt. Das optische Modul OSFP 800G 100m bietet schnelle und stabile Verbindungen für GPU-Cluster und unterstützt die blockierungsfreie RDMA-Kommunikation (Remote Direct Memory Access) zwischen GPU-Knoten. Es reduziert die Netzwerklatenz auf Mikrosekunden und ermöglicht so eine schnelle Datenübertragung und -freigabe zwischen GPUs. Dies beschleunigt den Trainingsprozess des KI-Modells erheblich und verkürzt den Trainingszyklus.
Einsatz von KI-Rechenleistung in Rechenzentren: Angesichts der breiten Anwendung von KI-Technologie in Rechenzentren müssen diese leistungsstarke Rechenleistung für KI-Computing bereitstellen. Durch den Einsatz des optischen Moduls OSFP 800G 100m zum Aufbau eines Hochgeschwindigkeitsnetzwerks können verschiedene KI-Rechenressourcen (wie GPU-Server und KI-Beschleuniger) effizient zu einem leistungsstarken KI-Rechenleistungsnetzwerk verbunden werden, das den groß angelegten und leistungsstarken Rechenbedarf von Rechenzentren für KI-Anwendungen erfüllt.
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