En la era digital actual, el tráfico de datos experimenta un crecimiento explosivo, especialmente en campos como los centros de datos, la computación de alto rendimiento (HPC) y la inteligencia artificial (IA). Para satisfacer la demanda de transmisión de datos de alta velocidad y gran capacidad en estos campos, la tecnología de comunicación óptica continúa evolucionando. El módulo óptico OSFP 800G de 100 m, que aprovecha sus ventajas de alto ancho de banda y alta estabilidad, se ha convertido en una solución técnica clave y se utiliza ampliamente en diversos escenarios de interconexión de alta velocidad.
I. Principios técnicos
1. Tecnología de transmisión paralela
El módulo óptico OSFP 800G de 100 m suele adoptar un diseño de canal paralelo de 8×100G. Este diseño permite la transmisión simultánea de datos a través de 8 canales independientes, cada uno con una velocidad de datos de hasta 100 Gbps, alcanzando así una velocidad total de 800 Gbps. La transmisión paralela no solo aumenta la velocidad de transmisión, sino que también reduce eficazmente la presión de transmisión de la señal en un solo canal, mejorando la estabilidad y la fiabilidad de la transmisión.
2. Tecnología de modulación PAM4
Para lograr una mayor velocidad de transmisión de datos con recursos de ancho de banda limitados, este módulo óptico adopta la tecnología PAM4 (Modulación de Amplitud de Pulso de 4 Niveles). En comparación con el método tradicional de modulación NRZ (Sin Retorno a Cero), la tecnología de modulación PAM4 puede codificar 2 bits de datos en cada periodo de símbolo, duplicando la tasa de utilización del canal. Esto permite la transmisión eficiente de grandes volúmenes de datos a una velocidad de canal de 100 Gbps, a la vez que reduce el requisito de ancho de banda de fibra óptica en cierta medida y optimiza el rendimiento general de la transmisión.
3. Composición de los componentes optoelectrónicos
Lado del transmisorEl transmisor utiliza un conjunto de láseres de emisión superficial de cavidad vertical (VCSEL). En transmisiones de corta distancia de 850 nm, el conjunto VCSEL ofrece ventajas como bajo consumo de energía, fácil integración y excelente rendimiento de modulación de alta velocidad.
Lado del receptorSe utiliza un fotodiodo PIN. Los diodos PIN se caracterizan por su bajo coste y rápida respuesta, lo que los hace ideales para escenarios de recepción de corta distancia y alta velocidad de 800GBASE-SR8. Pueden convertir señales ópticas en señales eléctricas y restaurar los datos originales mediante amplificación y demodulación.
II. Parámetros de rendimiento detallados
1. Tasa de transmisión
Este módulo óptico tiene una capacidad de transmisión de alta velocidad de 800 Gbps, lo que le permite satisfacer escenarios de aplicación con requisitos de ancho de banda extremadamente altos, como la interconexión de alta velocidad entre switches centrales en centros de datos y la comunicación de datos entre clústeres de GPU. En el entrenamiento distribuido de modelos de IA, es necesario transmitir rápidamente una gran cantidad de datos entre varios nodos de computación. La velocidad de transmisión de 800 Gbps permite la sincronización de datos en tiempo real, lo que mejora significativamente la eficiencia del entrenamiento de modelos y garantiza un progreso fluido en el entrenamiento de modelos a gran escala.
2. Distancia de transmisión
La distancia de transmisión de este módulo óptico es de 100 m, ideal para transmisiones de datos de corta distancia y alta velocidad, como la interconexión entre racks en centros de datos y entre diferentes gabinetes en la misma sala de equipos. En la arquitectura típica de los centros de datos, la distancia entre los switches leaf y spine en la arquitectura de red leaf-spine suele ser de 100 m. El módulo óptico OSFP 800G de 100 m satisface eficazmente este requisito de conexión de corta distancia y alto ancho de banda.
3. Consumo de energía
Con el aumento de la velocidad de transmisión de datos, el consumo energético de los módulos ópticos se ha convertido en un problema cada vez más importante. Con una velocidad de 800 Gbps, optimizar el consumo energético de los módulos ópticos OSFP es crucial. Actualmente, los módulos ópticos OSFP de 800 G y 100 m reducen el consumo energético mediante la adopción de diseños de chip de bajo consumo, tecnologías de gestión energética eficiente y diseños de circuitos optimizados.
4. Disipación de calor
Los módulos ópticos generan calor durante su funcionamiento; si no se puede disipar, es probable que surjan problemas. Afortunadamente, los módulos OSFP están equipados con disipadores de calor en la parte superior o utilizan métodos como refrigeración por ventilador o refrigeración líquida. Especialmente en zonas con una gran densidad de servidores, la refrigeración líquida puede disipar rápidamente el calor, garantizando así el funcionamiento estable del módulo óptico en entornos de alta temperatura y evitando eficazmente problemas como la degradación del rendimiento, errores de transmisión de datos e incluso fallos del equipo causados por sobrecalentamiento.
III. Escenarios de aplicación
1. Interconexión interna de centros de datos
Interconexión de conmutadores centralesCon la expansión de los centros de datos y el crecimiento de las demandas empresariales, los switches de núcleo requieren una interconexión de alta velocidad y gran capacidad. El módulo óptico OSFP 800G de 100 m proporciona un enlace de 800 Gbps, lo que mejora el ancho de banda y la eficiencia de transmisión de los centros de datos y satisface las necesidades de intercambio y procesamiento de datos a gran escala.
Arquitectura de red Leaf-SpineComo arquitectura principal de los centros de datos modernos, los switches leaf conectan dispositivos terminales, mientras que los switches spine agregan el tráfico. Este módulo óptico se utiliza para el enlace ascendente entre los switches leaf y spine, logrando una agregación de 800G, aumentando el rendimiento, simplificando el cableado y mejorando la escalabilidad de la red y la eficiencia de la gestión.
Conexión entre servidores y conmutadoresEs compatible con servidores con interfaces de alta velocidad, como servidores GPU con velocidad de 800 Gbps. Optimiza al máximo el rendimiento informático de los servidores, garantiza la transmisión de datos a alta velocidad entre los servidores y la red, y satisface las necesidades de lectura y escritura de datos a gran escala.
2. Clústeres de computación de alto rendimiento (HPC)
En los clústeres HPC, se requiere un intercambio frecuente de datos entre varios nodos de computación. Por ejemplo, en campos de computación científica como la simulación meteorológica y la simulación de dinámica molecular, los nodos de computación necesitan transmitir grandes cantidades de datos de simulación en tiempo real. Las características de alta velocidad y baja latencia del módulo óptico OSFP 800G de 100 m cumplen con los estrictos requisitos de transmisión de datos entre nodos de los clústeres HPC, logrando una comunicación eficiente entre ellos y mejorando la eficiencia y el rendimiento de computación de todo el clúster.
3. Computación de inteligencia artificial (IA)
Comunicación del clúster de GPU: Durante el entrenamiento de modelos de IA, un gran número de GPU deben trabajar en colaboración, lo que resulta en una comunicación masiva de datos entre ellas. El módulo óptico OSFP 800G de 100 m proporciona conexiones estables y de alta velocidad para clústeres de GPU, compatible con la comunicación RDMA (Acceso Directo a Memoria Remota) sin bloqueos entre nodos de la GPU. Reduce la latencia de la red a microsegundos, lo que permite una rápida transmisión e intercambio de datos entre GPU, acelerando considerablemente el proceso de entrenamiento de modelos de IA y acortando el ciclo de entrenamiento.
Implementación de la potencia informática de IA en los centros de datos: Con la amplia aplicación de la tecnología de IA en los centros de datos, estos necesitan ofrecer un sólido soporte de potencia informática para la computación de IA. Mediante el uso del módulo óptico OSFP 800G de 100 m para construir una red de alta velocidad, se pueden conectar eficientemente diferentes recursos informáticos de IA (como servidores GPU y aceleradores de IA) para formar una potente red de potencia informática de IA, satisfaciendo así las necesidades informáticas a gran escala y de alto rendimiento de los centros de datos para aplicaciones de IA.
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