1,6t optični oddajnik-sprejemnik ustreza povezavam visoke zmogljivosti

 

 

Optični oddajnik-sprejemnik 1,6T prenaša podatke s hitrostjo 1,6 terabita na sekundo z uporabo osmih kanalov 200 Gbps, ki delujejo hkrati. Ti moduli pretvorijo električne signale v optične impulze, ki potujejo po kablih z optičnimi vlakni, kar podatkovnim centrom omogoča, da podvojijo svojo pasovno širino brez popravkov infrastrukture. Tehnologija združuje modulacijo PAM4 200G-na-pas z integracijo silicijeve fotonike, da doseže to prepustnost, hkrati pa ohranja energetsko učinkovitost pod 25 W na modul.

 

 

Arhitektura za 1,6 terabitnim prenosom

 

Optični oddajnik-sprejemnik 1.6T predstavlja temeljni premik v tem, kako podatkovni centri obravnavajo pasovno širino. Namesto standarda 100 Gbps na pas, ki se uporablja v modulih 800G, ti oddajniki-sprejemniki delujejo pri 200 Gbps na pas prek osmih kanalov. To podvojitev hitrosti voznega pasu pomeni, da je za doseganje enake skupne pasovne širine potrebnih manj fizičnih povezav.

Tehnologija silicijeve fotonike tvori jedro večine izvedb 1,6T. Z integracijo optičnih komponent, kot so modulatorji, laserji in fotodetektorji, na silicijeve čipe proizvajalci dosežejo kompaktne zasnove, ki odvajajo manj toplote. Broadcom 3nm DSP čipi, ki zdaj napajajo te module, obdelujejo signale PAM4 učinkoviteje kot prejšnje 5nm generacije, kar zmanjša porabo energije za približno 20 % v primerjavi s prejšnjimi modeli.

Fizična plast deluje prek vzporednih eno-načinskih vlaken, običajno z uporabo dvojnih konektorjev MPO-12 ali MPO-16. Vsako vlakno prenaša 200 Gbps podatkov, sprejemno-sprejemna enota pa hkrati upravlja osem oddajnih in osem sprejemnih kanalov. Mehanizmi za vnaprejšnje odpravljanje napak, vgrajeni v DSP, kompenzirajo poslabšanje signala na razdaljah do 500 metrov v konfiguracijah DR8 ali 2 kilometra v različicah z razširjenim dosegom.

Faktorji oblike so pri teh hitrostih zelo pomembni. Standard OSFP-XD poveča število električnih pasov z 8 na 16 v primerjavi s standardnim OSFP, kar omogoča zmogljivost 1,6 T v modulih, ki ohranjajo združljivost za nazaj z obstoječo infrastrukturo stikal. Zasnova zaprte zgornje površine v teh sprejemnikih in oddajnikih izboljšuje toplotno upravljanje, kar je kritičen dejavnik, ko mora naprava, manjša od kompleta kart, odvesti 25–30 W toplote.

 

Infrastruktura umetne inteligence spodbuja sprejetje 1.6T

 

Operaterji podatkovnih centrov prehajajo na optiko 1,6T, ko se trg sprejemnikov in oddajnikov za visoko{1}}hitrost prenosa podatkov širi s približno 9 milijard USD leta 2024 na več kot 17 milijard USD do leta 2026. Ta rast izhaja neposredno iz potreb po delovni obremenitvi umetne inteligence. Usposabljanje velikih jezikovnih modelov zahteva premikanje ogromnih nizov parametrov med gručami GPU, optični oddajniki-sprejemniki 1,6T pa zagotavljajo pasovno širino, ki jo zahtevajo te operacije.

NVIDIA-ina arhitektura GB200 NVL72 ponazarja ta premik. Vsak -sistem rack merila uporablja razmerje 1:2 med grafičnimi procesorji in optičnimi oddajniki-sprejemniki 1,6T v dvoslojnih-omrežjih InfiniBand ali 1:3 v tri{10}}slojnih konfiguracijah. Notranja komunikacija NVLink znotraj teh sistemov se opira na bakrene kable z neposrednim priključkom 1,6 T OSFP, ki porabijo manj kot 0,1 W na povezavo, hkrati pa zagotavljajo polne terabitne hitrosti na razdaljah v omari.

Aktivni bakreni kabli postajajo vedno bolj priljubljeni pri aplikacijah 1,6T, saj ponujajo izboljšan doseg kabla do 3 metre v primerjavi s pasivnimi bakrenimi kabli za neposredno povezavo, omejenimi na manj kot 1 meter. ACC-ji porabijo približno 2 W na konec kabla, bistveno manj od 15 W na konec, potrebnih za aktivne električne kable z DSP-ji, ali 30 W na optični modul. Ta energetska učinkovitost postane ključnega pomena, ko lahko ena sama vadbena gruča umetne inteligence uvede na tisoče medsebojnih povezav.

Zahteve glede zmogljivosti so stroge. Delovne obremenitve za usposabljanje AI ustvarjajo neprekinjen promet vzhod-zahod med računalniškimi vozlišči, pri čemer se občutljivost zakasnitve meri v mikrosekundah. Optični oddajnik-sprejemnik 1,6T to obravnava s pomočjo fotonskih integriranih vezij, ki zmanjšajo zamude pri obdelavi signala. V nasprotju s starejšimi DSP-težkimi zasnovami, ki so uvedle več stopenj analogne-v-digitalno pretvorbo, sodobni silicijevi fotonski sprejemniki in sprejemniki obdelujejo signale z manj koraki transformacije.

 

Upravljanje porabe energije v terabitnem-omrežju

 

Poraba energije na preneseni bit je postala odločilna metrika za-oddajno-sprejemnike z visoko hitrostjo. 3nm optični DSP Marvell Ara, ki se uporablja v sprejemno-sprejemnikih 1,6T na podlagi-silicijeve fotonike, želi zmanjšati disipacijo moči za več kot 20 % v primerjavi s 5nm zasnovami vozlišč. To povečanje učinkovitosti se neposredno prevede v prihranke pri operativnih stroških, ko se uporabi v velikem obsegu.

Ciljna moč za module 1,6T se giblje med 20-25 W za odjemalsko optiko in 25-30 W za različice medsebojnega povezovanja podatkovnega centra. Doseganje teh ciljev zahteva usklajevanje več komponent sistema. Sam čip DSP predstavlja največjega porabnika energije, sledijo pa mu laserski gonilniki in sistemi za upravljanje toplote. Napredne zasnove uporabljajo inteligentni nadzor moči, ki dinamično prilagaja lasersko prednapetost in napetost modulatorja glede na pogoje povezave.

Upravljanje toplote predstavlja edinstvene izzive pri hitrostih 1,6T. Gostota odvajanja toplote presega tisto, kar lahko prenese samo pasivno hlajenje v številnih uvedbah. Faktor oblike OSFP zagotavlja ustrezno embalažo z zadostno površino za hladilna telesa, vendar nekatere izvedbe zahtevajo integracijo tekočinskega hlajenja. Zaprta zasnova vrha z rebri, ki jo najdemo v-zmogljivih različicah, ustvarja zračne kanale, ki delujejo s hladilnimi sistemi podatkovnih centrov za vzdrževanje temperatur optičnih komponent znotraj specifikacij.

Najnovejša generacija izdelkov 800G in 1,6T zmanjša porabo energije na bit za več kot 20 %, kar ustvarja prepričljiv ekonomski argument za nadgradnje. Ko podatkovni centri delujejo v eksabajtnem obsegu, tudi obrobne izboljšave učinkovitosti ustvarijo znatne prihranke stroškov. Zmanjšana moč na bit omogoča tudi večjo gostoto vrat, ne da bi presegli proračune za napajanje stojala.

 

 

Tehnične specifikacije, ki omogočajo zmogljivost 1,6T

 

Modulacija PAM4 podpira hitrost prenosa 1,6T. Ta štiri-nivojska shema modulacije impulzne amplitude kodira dva bita na simbol, kar dejansko podvoji hitrost prenosa podatkov v primerjavi z binarnim signaliziranjem NRZ. Pri 200 Gbps na stezo simbolna hitrost doseže 100 GBaud, kar deluje na robu tega, kar lahko zanesljivo doseže trenutna tehnologija serializatorja/deserializatorja.

Uporabljene optične valovne dolžine se razlikujejo glede na aplikacijo. Modula DR8 in 2xFR4 izkoriščata laserje 200G PAM4 EML, ki delujejo okoli pasu O, z uporabo valovnih dolžin CWDM 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm in 1331 nm, skupaj z valovno dolžino LWDM pri 1295,5 nm, 1300,0 nm, 1304,5 nm in 1309,1 nm. Te dodelitve valovnih dolžin omogočajo več kanalom, da potujejo po istem vlaknu brez motenj, s čimer se poveča izkoristek pasovne širine.

Zmogljivosti razdalje so odvisne od izbire izvedbe. Različice DR8 dosežejo 500 metrov prek eno-optičnega vlakna, kar je primerno za povezave znotraj-podatkovnih centrov med sosednjimi vrsticami ali gručami. Konfiguracije z razširjenim dosegom, kot je DR8+, potisnejo na 1–2 kilometra z uporabo izboljšane občutljivosti sprejemnika in močnejšega odpravljanja napak naprej. Možnost 2xFR4 zagotavlja zmeren doseg z manjšo porabo energije z učinkovitejšim združevanjem valovnih dolžin.

Celovitost signala postaja vse bolj zapletena pri 200G na pas. Analiza kanala mora upoštevati izgube kožnega učinka, dielektrično absorpcijo, prekinitve konektorjev in preslušavanje med sosednjimi pasovi. Materiali PCB so se razvili za reševanje teh izzivov, z novejšimi laminati z nizkimi-izgubami, ki ohranjajo kakovost signala na daljših sledovih plošče. Nekatere zasnove v celoti odpravljajo tradicionalna tiskana vezja z uporabo kablov za-prelet ali neposrednih poti od čipa-do-priključkov.

Električni vmesnik uporablja signale 16x100 Gbps v izvedbah OSFP-XD ali 8x200 Gbps v standardnih zasnovah OSFP. ASIC-ji stikala morajo zagotavljati ujemajoče se zmogljivosti SerDes, s čimer spodbujajo prehod industrije na silicij z zmogljivostjo 200G-. Usklajenost med električnimi specifikacijami oddajnika in zmožnostmi stikalnega čipa določa splošno delovanje sistema.

 

Konfiguracije uvajanja in prilagodljivost

 

Sodobni optični sprejemniki 1,6T podpirajo več načinov delovanja, da se ujemajo z različnimi omrežnimi arhitekturami. Posamezen modul lahko deluje kot:

Enojna povezava 1,6T: Polna pasovna širina med dvema končnima točkama z uporabo osmih parov vlaken

Dvojne 800G povezave: Dve neodvisni povezavi 800 Gbps prek prelomnih konfiguracij

Štiri 400G povezave: Največja prilagodljivost za postopne nadgradnje omrežja

Osem 200G povezav: Natančna dodelitev vrat za mešana{0}}hitrostna okolja

Ta prilagodljivost se med tehnološkimi prehodi izkaže za dragoceno. Podatkovni centri lahko uvedejo infrastrukturo 1,6T, hkrati pa ohranijo združljivost s prejšnjimi različicami z obstoječo opremo 400G in 800G. Ko se omrežni segmenti nadgradijo, se isti fizični oddajniki-sprejemniki znova konfigurirajo brez zamenjave strojne opreme.

Optični oddajnik-sprejemnik 1,6T OSFP podpira dvojne povezave 800G Ethernet ali InfiniBand ali eno samo povezavo 1,6T prek vzporednih eno-načinovnih optičnih povezav. Podpora za protokole presega tradicionalni Ethernet in vključuje InfiniBand XDR, visoko-zmogljiv standard za medsebojno povezovanje, ki se uporablja v superračunalnikih in učnih gručih z umetno inteligenco. Ta zmožnost dvojnega-protokola omogoča organizacijam standardizacijo skupne optične infrastrukture v različnih omrežnih domenah.

Integracija stikala določa praktične vzorce uvajanja. Stikalo 51,2T, ki uporablja sprejemnike in oddajnike 1,6T, zagotavlja 32 vrat s polno-hitrostjo v eni enoti omare, kar podvoji gostoto sprednje-plošče v primerjavi z implementacijami 800G. Ta izboljšava gostote zmanjša zapletenost kablov in potrebe po fizičnem prostoru, ki sta ključna dejavnika v podatkovnih centrih hiperscale, kjer vsak položaj v omari nosi oportunitetne stroške.

Položaj namestitve sprejemnika in oddajnika vpliva na toplotno zmogljivost in dostopnost vzdrževanja. Zgornja--stikala imajo koristi od navpičnih ureditev pretoka zraka, medtem ko srednje{3}}-arhitekture vrstic zahtevajo drugačne strategije hlajenja. Zmožnost vroče-zamenjave modulov zagotavlja nadaljevanje omrežnih operacij med zamenjavo oddajnika-sprejemnika, čeprav naraščajoča cena modulov 1,6T naredi preventivno vzdrževanje bolj kritično kot pri optiki z nižjo{8}}hitrostjo.

 

Dinamika proizvodnje in dobavne verige

 

Source Photonics je leta 2021 začel s proizvodnimi pošiljkami 100G enojnih lambda PAM4-oddajno-sprejemnih sprejemnikov z več kot 10 milijoni poslanih čipov EML za visoke hitrosti, njihovi na novo izdani 100 GBaud EML-ji pa omogočajo 200 Gbps enojno lambda PAM4 signalizacijo za 1,6T oddajne-sprejemnike. Ta proizvodna rampa prikazuje odziv industrije optičnih komponent na povpraševanje na trgu.

Prehod s 100G na 200G na pas je zahteval znatne proizvodne inovacije. Zunanje modulirani laserji, ki delujejo pri 100 GBaud, zahtevajo strožje tolerance pri izdelavi in ​​bolj sofisticirano opremo za testiranje. Parametrično testiranje-na ravni rezin zdaj vključuje optične meritve slabljenja in odzivnosti pri frekvencah, ki presegajo 110 GHz, zmogljivosti, ki pred dvema letoma komaj obstajajo.

Proizvodnja silicijeve fotonike izkorišča obstoječo livarsko infrastrukturo polprevodnikov in ustvarja ekonomijo obsega, ko se količine povečujejo. Vendar integracija materialov III-V za oddajanje svetlobe s predelavo silicija ostaja tehnični izziv. Nekateri proizvajalci uporabljajo hibridne pristope, pri čemer ločeno izdelane laserske matrice vežejo na silicijeve fotonske čipe, drugi pa si kljub zapletenosti prizadevajo za monolitno integracijo.

Premisleki o dobavni verigi presegajo same optične komponente. 3nm DSP čipi Broadcom in Marvell uporabljajo vrhunske-polprevodniške procese z omejeno zmogljivostjo livarne. Razpoložljivost DSP pogosto omejuje obseg proizvodnje oddajnikov, kar ustvarja ozka grla, ko povpraševanje naraste. Proizvajalci tekmujejo za dodelitev v obratih TSMC in Samsung, pri čemer se dobavni roki za velika naročila podaljšajo na šest mesecev ali več.

Zahteve za testiranje se prilagajajo hitrosti prenosa podatkov. Karakterizacija oddajnika-sprejemnika 1,6T zahteva merjenje TDECQ (kvaternar zaprtja oddajnika in disperzijskega očesa) na osmih stezah hkrati z uporabo osciloskopov za vzorčenje s pasovno širino, ki presega 100 GHz. Programska oprema za optimizacijo testiranja omogoča enemu vzorčnemu osciloskopu za hkratno testiranje več pasov 224 Gb/s PAM4 prek optimiziranega zaporedja pasov in integracije z optičnimi stikali. Ta pristop vzporednega testiranja izboljša prepustnost v-produkcijskih okoljih velike količine.

 

Stroški in razvoj trga

 

Gospodaren primer za oddajnike in sprejemnike 1,6T uravnoteži višje stroške modulov z zmanjšanim številom vrat in kabelsko infrastrukturo. Medtem ko posamezen oddajnik-sprejemnik 1,6T stane več kot dva 800G modula, skupni stroški sistema, vključno s stikali, kabli in prostorom v omari, pogosto dajejo prednost višji{4}}možnosti hitrosti v obsegu.

Predvideva se, da bo trg optičnih oddajnikov do leta 2031 dosegel 36,73 milijarde USD, pri čemer bosta razvoj in komercializacija tehnologij 800G in 1,6T predstavljala kritično prelomno točko za delovne obremenitve, ki jih poganja umetna inteligenca, in okolja v oblaku hiperscale. Ta usmeritev rasti kaže na trajne naložbe-v raziskave visokohitrostne optike in širitev proizvodnih zmogljivosti.

Cenovni trendi sledijo predvidljivim vzorcem, ki temeljijo na krivuljah učenja polprevodniške industrije. Začetni moduli 1,6T so dosegli premijske cene, ki so v začetku uvajanja leta 2025 presegale 3000 USD na enoto. Ko se obseg proizvodnje povečuje in se proizvodni izkoristki izboljšujejo, industrijski analitiki predvidevajo, da se bodo cene do konca leta 2026 znižale na približno 1.500-2.000 $, s čimer bodo do leta 2027 dosegle pariteto stroškov-na bit z zrelo tehnologijo 800G.

Uvajanje na trg sledi stopenjskemu vzorcu. Ponudniki oblakov Hyperscale in veliki operaterji infrastrukture umetne inteligence se najprej uvedejo in absorbirajo vrhunske cene v zameno za zgodnji dostop do zmogljivosti pasovne širine. Podatkovni centri stopnje 2 in uvedbe v podjetjih sledijo 12–18 mesecev pozneje, ko se cene znižujejo in stikalni silicij postane široko dostopen. Operaterji telekomunikacijskih omrežij predstavljajo tretji val sprejemanja, ki uporabljajo 1,6T za metro in regionalne povezave, kjer ekonomija optičnih vlaken daje prednost manj hitrejšim kanalom.

Konkurenca med prodajalci oddajnikov hkrati spodbuja inovacije in pritisk na cene. Proizvajalci tradicionalnih optičnih komponent se soočajo z izzivi vertikalno integriranih igralcev, ki poleg čipov DSP razvijajo silicijevo fotoniko po meri. Ta vertikalna integracija ustvarja stroškovne prednosti, vendar zahteva znatne kapitalske naložbe, ki dajejo prednost večjim podjetjem.

 

Standardi in interoperabilnost

 

Delovna skupina IEEE 802.3dj definira specifikacije Ethernet za delovanje 1.6T, ki temelji na prejšnjih standardih 400G in 800G. Implementacija deluje-brez napak pod pragom KP4 plus notranja koda FECi 4,85x10^-3 pri 113,4 GBaud, podpira do 10 km enomodnega optičnega prenosa in presega specifikacije IEEE Std 802.3ck-2022. Kode za vnaprejšnje odpravljanje napak zagotavljajo potrebno obnovitev signala za vzdrževanje stopenj bitnih napak pod 10^-12 po dekodiranju.

Optični internetni forum (OIF) razvija dopolnilne specifikacije za električne vmesnike. OIF-CEI-224G opredeljuje električne specifikacije 224 Gbps, ki premostijo ASIC-je stikal z optičnimi moduli, ki zajemajo parametre, kot so toleranca tresenja, zahteve za izravnavo in meritve celovitosti signala. Skladnost s temi specifikacijami zagotavlja interoperabilnost več-prodajalcev, čeprav lastniške optimizacije včasih povzročijo učinke zaklepanja prodajalca.

Sporazumi z več- viri (MSA) urejajo fizične dimenzije, zatiče, toplotne ovoje in vmesnike za upravljanje. OSFP MSA opredeljuje standardne izvedbe 800G, medtem ko specifikacija OSFP-XD razširja na zmogljivost 1,6T. CMIS (Common Management Interface Specification) različica 5.0 zagotavlja programski vmesnik za konfiguracijo modula, spremljanje in diagnostiko ne glede na prodajalca.

Testiranje interoperabilnosti zahteva usklajena prizadevanja v celotnem ekosistemu. Prodajalci stikal, proizvajalci oddajnikov in dobavitelji kablov izvajajo skupno validacijo, da ugotovijo težave z združljivostjo pred uvedbo. Ti plugfesti razkrivajo subtilne časovne razlike, občutljivost-zaporedja vklopa in variacije toplotne tolerance, ki se ne pojavijo pri testiranju posameznih komponent.

 

 

Poti selitve iz trenutne infrastrukture

 

Organizacije z obstoječimi uvedbami 800G se soočajo s strateškimi odločitvami o časovni razporeditvi prehoda na 1,6T. Postopno povečanje pasovne širine ne upravičuje takojšnje veleprodajne zamenjave, vendar nove dodane zmogljivosti vse bolj dajejo prednost možnosti višje-hitrosti. Hibridni pristopi uvajajo 1,6T v vzhodno-zahodnih hrbteničnih povezavah, hkrati pa ohranjajo 800G do omaric, kar uravnoteži stroške s prihodnjo zmogljivostjo.

Arhitektura omrežja vpliva na migracijske strategije. Tradicionalne tri{1}}nivojske zasnove (jedro, združevanje, dostop) so primerne za postopne nadgradnje, ki se začnejo v jedru, kjer se koncentrira promet. Tkanine hrbtenice-in-listov, ki se uporabljajo v sodobnih podatkovnih centrih, imajo koristi od enotnih-hitrostnih povezav, kar ustvarja pritisk za nadgradnjo celotnih struktur hkrati in ne postopno.

Električni vmesnik 200G-na-pas ustvarja naravno mejo nadgradnje. Stikala, zasnovana za 100G SerDes, ne morejo podpirati oddajnikov 1,6T brez zamenjave silicija. Ta odvisnost od strojne opreme povezuje nadgradnje oddajnika-sprejemnika s preklopnimi cikli osveževanja, običajno po 3-5-letnih urnikih. Organizacije, ki načrtujejo infrastrukturo, morajo razmisliti, ali bodo vlagale v stikala, ki podpirajo 100G-z omejenimi potmi nadgradnje, ali bodo plačale višje cene za silicij, pripravljen za 200G, ki ne bo takoj dosegel polne izkoriščenosti.

Premisleki o kabelski instalaciji vplivajo na časovne okvire selitve. Medtem ko oddajniki-sprejemniki 1,6T uporabljajo standardna eno-načinovna vlakna, združljiva z obstoječimi napeljavami, višje hitrosti prenosa podatkov postavljajo strožje zahteve glede kakovosti povezave. Postopki čiščenja postanejo bolj kritični, proračuni za izgube pri vstavljanju konektorja se zmanjšajo, specifikacije radija upogiba vlaken pa je treba pregledati. Nekatere organizacije odkrijejo, da kabli, nameščeni pred 5-10 leti, ki ustrezajo hitrosti 100G, ustvarjajo mejno zmogljivost pri stopnjah 1,6T.

Programska in operativna orodja se morajo razvijati skupaj s strojno opremo. Sistemi za upravljanje omrežja potrebujejo posodobitve za obdelavo statistike vmesnika 1,6T, pragovi spremljanja zahtevajo ponovno kalibracijo za različne vzorce stopnje napak, modeli načrtovanja zmogljivosti pa morajo upoštevati nova razmerja prekoračitve naročnin. Ti operativni vidiki, ki so pogosto spregledani pri začetnem načrtovanju, lahko odložijo uvedbe v enaki meri kot nabava strojne opreme.

 

Pogled na tehnične načrte

 

Prehod na 200G na pas predstavlja plato v trenutni tehnologiji modulacije. Signalizacija PAM4 pri 100 GBaud se približuje praktičnim mejam za optiko-modulirane neposredne-zaznave intenzivnosti. Nadaljnja povečanja hitrosti bodo zahtevala višje hitrosti prenosa (ki se soočajo s temeljnimi omejitvami pasovne širine v električnih in optičnih komponentah) ali prehod na sheme koherentnega zaznavanja.

Razprave v panogi se vse bolj osredotočajo na tehnologijo 400G na pas kot naslednji pomemben mejnik. Prvi 448G PAM4 SerDes bo predvidoma na voljo leta 2027, s povečanjem obsega proizvodnje-leta 2028, kar pomeni, da bodo oddajniki-sprejemniki, ki podpirajo hitrosti 400G na vozni pas, najverjetneje na voljo proti koncu tega desetletja. Ta časovnica nakazuje, da bodo optični oddajniki-sprejemniki 1,6T služili kot primarna-tehnologija medsebojnega povezovanja podatkovnih centrov visoke hitrosti vsaj do leta 2028.

Alternativna pot doda več pasov namesto povečanja-hitrosti na pas. Razširitev z osmih na šestnajst pasov 200G bi dosegla zmogljivost 3,2T z uporabo preverjene tehnologije. Ta pristop se sooča z mehanskimi izzivi pri gostoti konektorjev in termičnem upravljanju, vendar se izogiba tveganjem celovitosti signala zaradi hitrejše modulacije. Nekateri prodajalci sledijo obema smerema hkrati in se varujejo pred tehničnimi negotovostmi.

So-zapakirana optika predstavlja temeljnejši premik v arhitekturi oddajnikov. Z neposredno integracijo optičnih motorjev s stikalnim silicijem v istem paketu CPO odpravi električni vmesnik med ASIC in oddajno-sprejemno enoto. NVIDIA je med svojo marčevsko konferenco GTC 2025 delila svoj načrt za stikala CPO in napovedala, da bo prvo stikalo CPO na voljo že leta 2026. Če bo CPO dosegel komercialni uspeh, bi se lahko pot priključnih oddajnikov znatno spremenila.

Trajnostni imperativ bo oblikoval prihodnji razvoj bolj kot prejšnje generacije. Podatkovni centri porabijo že 1-2 % svetovne električne energije, delovne obremenitve z umetno inteligenco pa pospešujejo ta trend. Regulatorji in odjemalci vedno bolj zahtevajo meritve energetske učinkovitosti, kar ustvarja pritisk trga za inovacije, ki zmanjšujejo moč na bit. Prihodnje zasnove 1.6T bodo verjetno vključevale bolj agresivno upravljanje porabe energije, potencialno z uporabo algoritmov umetne inteligence za optimizacijo parametrov sprejemnika in oddajnika v realnem času na podlagi pogojev povezave.

 

Premisleki o praktični uporabi

 

Namestitev optičnih oddajnikov 1,6 T zahteva pozornost na upravljanje toplote že v fazi načrtovanja. Gostota moči v stikalni linijski kartici z 32 vrati pri 25 W na oddajnik-sprejemnik doseže 800 W, skoncentrirano v eno samo omaro. Hladilni sistemi podatkovnih centrov morajo zagotavljati zadosten pretok zraka, distribucija električne energije v omarah pa zahteva ustrezno zmogljivost. Nekatere uvedbe zahtevajo integracijo tekočega hlajenja, kar poveča kompleksnost in stroške.

Upravljanje vlaken postane bolj kritično pri višjih hitrostih. Posamezen oddajnik-sprejemnik 1,6T, ki uporablja konfiguracijo DR8, zahteva 16 vlaken (8 oddajnih, 8 sprejemnih), ki se zaključijo z dvojnimi priključki MPO-12. Upravljanje na stotine ali tisoče teh povezav v velikem podatkovnem centru zahteva strogo dokumentacijo, sisteme označevanja in postopke testiranja. Kontaminacija vlaken, ki lahko povzroči občasne napake pri hitrostih 100G, lahko povzroči popolno nedelovanje povezav 1,6T.

Okoljski dejavniki bolj vplivajo na delovanje 1,6T kot počasnejša optika. Temperaturne razlike spremenijo valovne dolžine laserja, kar lahko povzroči, da se kanali premaknejo izven dodeljenega spektra. Vlažnost lahko vpliva na lastnosti slabljenja vlaken. Vibracije iz sosednje opreme se lahko povežejo z optičnimi povezavami in povzročijo občasne napake. Raziskave na lokaciji bi morale oceniti te okoljske dejavnike pred uvedbo.

Nadzor in diagnostika zahtevata izboljšano orodje. Vmesnik CMIS zagotavlja podrobno telemetrijo, vključno z-optično močjo na pas, temperaturnimi senzorji in monitorji napetosti. Sodobne platforme za upravljanje omrežja izkoriščajo te podatke za odkrivanje obrobnega delovanja, preden pride do popolnih napak. Algoritmi strojnega učenja analizirajo vzorce telemetrije, da predvidijo okvare sprejemnika in oddajnika nekaj dni ali tednov vnaprej, kar omogoča proaktivno vzdrževanje.

Usposabljanje tehničnega osebja je pogosto-podcenjena zahteva za uvajanje. Odpravljanje težav s povezavami 1.6T zahteva razumevanje načel celovitosti signala, proračuna optične moči in delovanja DSP. Povečana kompleksnost v primerjavi s prejšnjimi generacijami oddajnikov pomeni, da lahko manj tehnikov učinkovito diagnosticira težave. Organizacije bi morale načrtovati dodatne naložbe v usposabljanje in morebitne višje stroške podpore med začetnimi uvajanji.

 

Pogosto zastavljena vprašanja

 

Kakšno razdaljo prenosa lahko dosežejo optični oddajniki-sprejemniki 1,6T?

Standardne različice DR8 podpirajo 500 metrov prek eno-optičnih vlaken, kar je primerno za večino aplikacij znotraj-podatkovnih centrov. Različice s podaljšanim dosegom dosežejo 1–2 kilometra z izboljšanim odpravljanjem napak, medtem ko lahko konfiguracije 2xFR4 dosežejo 2 kilometra z uporabo multipleksiranja valovnih dolžin. Specifična razdalja je odvisna od različice modula, kakovosti vlaken in sprejemljive stopnje bitnih napak.

Kakšna je poraba energije med implementacijama 1,6T in dvojno 800G?

Posamezen oddajnik-sprejemnik 1,6T običajno porabi 20-25 W, medtem ko dva modula 800G skupaj porabita 36-40 W. Možnost 1.6T odpravlja tudi ena vrata stikala, kar prihrani dodatno energijo v ASIC stikala. Skupni prihranki energije sistema dosežejo 30-40 %, če upoštevamo vse komponente, čeprav stroški posameznih modulov ostajajo višji za 1,6T.

Ali lahko obstoječa optična infrastruktura podpira hitrosti 1,6T?

Enom{0}}optično vlakno, nameščeno za omrežja 100G ali 400G, na splošno podpira delovanje 1,6T, če je pravilno vzdrževano. Kakovost povezave pa postane bolj kritična-umazani konektorji ali obrobne izgube pri spajanju, ki so povzročile minimalne težave pri nižjih hitrostih, lahko preprečijo vzpostavitev povezav 1,6T. Pred vsako uvedbo 1,6T morata opraviti temeljit pregled in čiščenje rastline vlaken.

Katere platforme stikala trenutno podpirajo sprejemnike in oddajnike 1,6T?

Stikala, zgrajena na 51.2T ali 102.4T ASIC z zmožnostmi 200G SerDes, podpirajo sprejemnike in oddajnike 1.6T. Večji proizvajalci stikalnega silicija, vključno z Broadcom, Nvidia in Marvell, ponujajo ustrezne nabore čipov s sistemi različnih proizvajalcev opreme. Starejša stikala, ki uporabljajo 100G SerDes, ne morejo podpirati modulov 1,6T ne glede na posodobitve vdelane programske opreme.

Kako dolgo bodo oddajniki-sprejemniki 1,6T še pomembni, preden se bodo pojavile višje hitrosti?

Industrijski časovni načrti kažejo, da bo 1.6T služil kot primarna visokohitrostna-optika podatkovnega centra vsaj do leta 2028. Medtem ko so 3.2T in hitrejše tehnologije v razvoju, bo kompleksnost signalizacije 400G-na-pas zakasnila široko dostopnost. Večina organizacij, ki danes uvajajo 1.6T, lahko pričakujejo 5-7 let uporabne življenjske dobe pred naslednjim večjim tehnološkim prehodom.

Kateri ukrepi za nadzor kakovosti so bistveni med namestitvijo?

Vsako optično povezavo je treba pred parjenjem pregledati z mikroskopom ali avtomatsko inšpekcijsko sondo. Meritve optične moči bi morale potrditi pričakovane ravni prenosa na vseh osmih pasovih. Testiranje stopnje bitnih napak pod prometno obremenitvijo preverja stabilnost povezave. Čeprav ti koraki vzamejo čas-, preprečujejo občasne napake, ki jih je težko diagnosticirati po končani uvedbi.