PAM4と統合光モジュールの相乗効果の開梱

強力な組み合わせにより、今日の高速データセンターであるpam4テクノロジーと統合光モジュールが駆動されます。AIや高性能コンピューティングなどのアプリケーションは、より高い帯域幅に対する大きな需要を生み出します。解決策は2つあります。PAM4信号はデータレートを効果的に2倍にしますが、高統合により必要な400gのネットワークアーキテクチャが物理的に可能になります。この相乗効果は、到達すると予測される市場を刺激します数十億の価値をクリックします。

では、400Gパズルを解くために、PAM4と統合はどのように連携して機能するのでしょうか。🧩

重要なポイント

• PAM4テクノロジーはデータ速度を2倍にします。それは一度に2ビットのデータを送る。これは、ネットワークがより多くの情報を処理するのに役立ちます。
• 統合された光モジュール1つの小さい装置に多くの部品を詰めて下さい。これにより、400Gネットワークが可能になります。それはスペースおよび力を救います。
• PAM4と統合モジュール一緒に働く。データセンターをより速く、より効率的にします。これはAIとビッグデータに役立ちます。
• この技術により、小さなスペースでより多くの接続が可能になります。また、ギガビットあたりのコストも削減されます。これはデータセンターの成長に役立ちます。
• これらのモジュールは、将来に向けてネットワークを準備します。彼らは800Gとより速い速度にアップグレードすることを容易にします。これはネットワーク投資を保護します。

Core Technologies: PAM4と統合

400Gソリューションを理解するには、その2つの基本的な柱を見る必要があります。第1は、高度なシグナリング方法である。2つ目は、ミニチュアエンジニアリングの驚異です。一緒に、彼らはコンパクトで効率的なパッケージで前例のない速度を提供します。

PAM4テクノロジーの理解

従来のネットワークは、Non-Return-to-Zero (NRZ) と呼ばれる単純な方法を使用していました。信号サイクルごとに1ビットのデータ (0または1) を送信します。Pam4テクノロジー、またはパルス振幅変調4レベルは、はるかに高度です。それは使用します2ビットのデータをエンコードする4つの異なる信号レベル(00、01、10、または11) 同じサイクルで。これにより、帯域幅を増やすことなく、データ伝送速度が即座に2倍になります。

ただし、この速度には課題があります。同じ電圧空間に4つのレベルを絞ると、pam4信号がノイズに対してはるかに敏感になります。これにより、低い信号対雑音比 (SNR)、パフォーマンスペナルティは約9.5 dBNRZと比較して。

この違いをアイダイアグラムで視覚化できます。NRZ信号は、1つの大きな開いた「目」を作成し、ノイズに対して堅牢であることを示しています。Pam4信号は、3つの小さな積み重ねられた「目」を作成します。これは、エラーのマージンがはるかに小さいことを示します。

これを克服するために、pam4テクノロジーは強力なデジタル信号プロセッサ (DSP) に依存して実行しますフォワードエラー修正 (FEC)をクリックします。FECは信号に冗長データを追加し、受信機がその場でエラーを検出して修正できるようにし、リンクが安定して信頼できるようにします。

ハイインテグレーションの役割

高統合は、最新の400Gモジュールを物理的に可能にするものです。これには、すべての重要な光学および電気部品を単一の小さなトランシーバーに梱包することが含まれます。このプロセスは、主に成熟した半導体製造 (CMOS) 技術を使用するシリコンフォトニクスシリコンウェーハ上に光学部品を構築する。このメソッドは、ウェーハレベルのテストと規模の経済を通じてコストを削減をクリックします。

単一のモジュールに統合された主なコンポーネントは次のとおりです。

• レーザー光信号を作成します。
• モジュレータ光にデータをエンコードします。
• Ge/Si光検出器受信した光を電気信号に変換します。
• Aデジタル信号プロセッサ (DSP)複雑な信号を管理します。

DSPは操作の脳です。それはのような重要な機能を実行しますエラー修正、歪みを補償するための信号等化、およびクロックリカバリをクリックします。これらの高度な機能には、主要なソリューションが不可欠です。HiSilicon指定ソリューションパートナーとして、Nova Technology Company (限られる香港)これらの強力なDSP機能を活用して、堅牢で信頼性の高いネットワークハードウェアを提供することを専門としています。このコンポーネントの緊密な統合は、コンパクトで電力効率が高く、費用効果の高い400Gモジュールを製造するための鍵となります。

PAM4-Integration Synergyの主な利点

PAM4シグナリングと統合光学系のパートナーシップは、単なるスピードバンプ以上のものを提供します。これは、最新のデータセンターのコアチャレンジに直接対処する強力な利点のセットを作成します。この相乗効果はロックを解除しますより高いネットワーク容量は、主要な運用指標の実用的なバランスを提供し、将来の成長への明確な道筋を構築します。

より高い密度およびネットワーク容量

最も直接的な利点は、ネットワーク密度の大幅な増加です。統合モジュールは400G機能をに詰め込みますQSFP-DDのようなコンパクトなフォーム要因をクリックします。これにより、スイッチメーカーは、小さな物理スペースで信じられないほどのスループットを備えたハードウェアを構築できます。単一の1RUスイッチは、途方もないスイッチング容量を提供できるようになりました。

• トップ・オブ・ラック (ToR) スイッチは提供できます8.0テラビット/秒 (Tbps)をクリックします。
• より大きい背骨スイッチは総スイッチング容量をの提供できます25.6 Tbpsまでをクリックします。

容量のこの跳躍はさらに高められます400Gモジュールのブレークアウト能力をクリックします。ブレイクアウトモードでは、単一の高速400Gポートを、4つの別々の100Gリンクなどの複数の低速チャネルに分割できます。この機能は、柔軟で効率的なネットワーク設計に不可欠です。

ブレイクアウト設定により、さまざまなポート速度でネットワークデバイス間の接続が可能になりますをクリックします。400Gポートのスイッチは、100Gポートの複数のサーバーに接続できます。このアプローチは、帯域幅の使用を最適化し、単一のスイッチがサポートできる接続の数を増やします。

ポート密度に対する影響は大きい。ブレークアウト機能用に設計されたスイッチは、従来の設計と比較してはるかに多くのダウンリンクをサポートでき、はるかに効率的になります高密度デプロイメントをクリックします。

最終的に、この技術は、必要な光ファイバー、コネクタ、およびパッチパネルの総数を削減します。ネットワーク管理を簡素化し、大幅なコスト削減につながります。

パフォーマンス、パワー、コストのバランス

速度は重要ですが、データセンターのオペレーターはコストと消費電力も管理する必要があります。の相乗効果Pam4テクノロジーそして統合は強い経済的ケースを提供します。400G光学系のギガビットあたりのコストは、前世代よりも大幅に低くなっていますをクリックします。

このコスト削減には、より高い消費電力というトレードオフが伴います。単一の400Gモジュールは、最大15ワットの電力を消費できますをクリックします。スイッチ内の数十のこれらのモジュールによって発生する熱を管理することは、主要なエンジニアリング上の課題です。さまざまなフォームファクターがさまざまなソリューションを提供します。たとえば、OSFPフォームファクターには、熱負荷をより適切に処理するための統合ヒートシンクが含まれているため、AIクラスターなどの最も要求の厳しいアプリケーションに適しています。取り扱い低遅延トラフィックをクリックします。

2つの主要なフォームファクター、QSFP-DDとOSFP、このバランスへのさまざまなアプローチを提示します。

それらの間の選択は、データセンターの特定のニーズに依存し、ポート密度とサーマルヘッドルームのバランスを取ります。

将来のネットワークアップグレードを可能にする

400Gテクノロジーを採用することは、単なる短期的な解決策ではありません。これは、将来に向けてネットワークを準備する戦略的なステップです。1つの重要な特徴はあります下位互換性をクリックします。人気のあるQSFP-DDフォームファクタは、古いQSFP28 (100G) モジュールで動作するように設計されていますをクリックします。これにより、ネットワークオペレーターはコアスイッチを400Gにアップグレードしながら、サーバーやその他のエンドポイントを徐々に移行できます。

さらに重要なことに、400Gの根底にある技術Pam4モジュールは800G以降の道を開きます。これらのモジュールは、しばしば100G per-lane電気インターフェースを使用しますをクリックします。800Gモジュールは、これらの100Gレーンのうち8つを使用するだけで構築できます。これにより、直接的かつ論理的なアップグレードパスが作成され、初期投資が保護されます。

業界標準化団体はこの道を公式化しています。

• IEEE 802.3ck100G電気レーンの基準を定義します。
• The OIF (光ネットワークフォーラム)そしてさまざまMSA (マルチソース契約)800Gおよび1.6Tモジュールの仕様を開発しています。

さらに先を見据えて、業界はプラグ可能な光学系の限界に備えています。スイッチの帯域幅が51.2 Tbps以上に近づくにつれて、と呼ばれる新しいテクノロジー共同パッケージ化された光学 (CPO)必要になります。CPOは、光学エンジンをスイッチチップと同じパッケージに直接統合し、将来の電力および信号の完全性の課題を解決します。

現在の世代のPam4統合モジュールは今日の基盤を提供し、CPOはデータセンターネットワークの進化における次の論理的なステップを表しています。

データセンターでの実用的なアプリケーション

高度なシグナリングと統合の相乗効果は、理論的なものだけではありません。これにより、最新のデータセンターが依存する強力でスケーラブルなネットワーク設計が直接可能になります。これらのテクノロジーは、内部サーバーラックからデータセンターキャンパス全体の接続まで、あらゆるものの構成要素です。

脊椎リーフのアーキテクチャ

最新のデータセンターのほとんどは、背骨と葉のトポロジーを使用しています。この設計は、ネットワーク内の任意の2つのポイント間に高い帯域幅と低いレイテンシを提供します。コンパクトなQSFP-DDフォームファクタは、の背骨と葉の層を構築するための主要なコンポーネントです400gネットワークアーキテクチャをクリックします。

サーバーをトップオブラックスイッチに接続するなどの短期間のリンクの場合、ネットワークエンジニアは400G-SR8モジュールを展開することがよくあります。これらの光学系はaですコスト効果の高いソリューションまでの距離のために100メートルをクリックします。

• それらは、それぞれ50 Gbpsで動作する8つの並列レーンを使用する。
• この設計にはMPO-16光ファイバーケーブルが必要です。
• これらは、ケーブルを効率的に計画できる新しいデータセンターの構築に最適です。

葉から背骨への接続のために、400G-DR4モジュールは普及した選択です。これらのモジュールは4つの並列100Gを使用しますPam4レーンであり、ブレイクアウトモードで動作して、4つの別々の100Gリンクを提供することもできます。この柔軟性は重要です高性能コンピューティング (HPC) とAIクラスター単一のGPUサーバーが大規模な高速光インターコネクトをクリックします。としてHiSilicon指定ソリューションパートナー, ノヴァテクノロジーカンパニー (限られるHK)これらの高度なDR4光学ソリューションを提供し、堅牢でスケーラブルなAIネットワークファブリックを実現します。

データセンター相互接続 (DCI) リンク

データセンター相互接続 (DCI) は、多くの場合数マイル離れた別々のデータセンターの建物を接続するリンクです。これらのより長い距離のために、異なるタイプの統合モジュールが必要である。選択は完全に必要なリーチに依存します。

最大120 kmに及ぶさらに長いDCIリンクの場合、業界は400ZRおよび400ZRコヒーレント光学系を急速に採用しています。これらのモジュールは表します次世代データセンター相互接続、洗練された信号処理をプラグイン可能なフォームファクタに詰め込みます。この技術のための市場は急速に拡大し、準備しています次世代データセンター将来の要求のため。

400ZR/ZRの市場は、2025年から2033年にかけて18.7% の複合年間成長率 (CAGR) で成長すると予測されています。その市場規模は、クラウドサービスの爆発的な成長に牽引されて、2024年の14.3億米ドルから2033年までに約61.2億米ドルに増加すると予想されています。

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PAM4シグナリングとの相乗効果統合光学は、最新のデータセンターの基本的な必要性です。この強力なパートナーシップは、膨大なデータ負荷を処理するために必要な速度、密度、およびスケーラビリティを提供します。400G用に構築された技術基盤は、800Gおよび1.6Tの速度への道を直接開きます。この進化は、次世代のデータセンターと次のような将来のアプリケーションをサポートします拡張現実とモノのインターネット (IoT)をクリックします。業界団体は、次のような将来の課題を克服するための新しい基準をすでに開発しています。電力消費と製造の複雑さをクリックします。

よくある質問

PAM4とNRZの主な違いは何ですか?

NRZ技術は、信号ごとに1ビットのデータ (0または1) を送信する。PAM4テクノロジーはより高度です。同じ信号で2ビットのデータ (00、01、10、または11) を送信します。この方法は、より多くの帯域幅を使用せずにデータ伝送速度を効果的に2倍にする。

PAM4信号にDSPが不可欠なのはなぜですか?

PAM4信号は、ノイズに非常に敏感である。デジタル信号プロセッサ (DSP) は、この問題を解決する脳です。フォワードエラー修正 (FEC) を使用して、データエラーを見つけて修正します。これにより、信号の感度にもかかわらず、ネットワーク接続が安定して信頼できる状態になります。

データセンターはQSFP-DDとOSFPをどのように選択しますか?

選択は密度と冷却のニーズのバランスを取ります。

• QSFP-DDより高いポート密度を提供し、下位互換性があります。それは一般的な目的のネットワークのために理想的です。
• OSFP高出力モジュールのためのよりよい熱性能を提供します。要求の厳しいAIおよびHPCクラスターに適しています。

「ブレイクアウト」モードは400Gポートに対して何をしますか?

ブレイクアウトモードでは、単一の高速ポートを複数の低速チャネルに分割できます。例えば、1つの400Gポートは、4つの別々の100Gリンクになり得る。この機能は、さまざまなネットワークデバイスを接続するための優れた柔軟性を提供し、スイッチポートの使用率を向上させます。