CPO и LPO: выбор правильного пути для оптического соединения в центрах обработки данных следующего поколения

CPO vs LPO Key Differences and Benefits Explained

Неумолимый спрос на более высокую пропускную способность, меньшую задержку и повышенную энергоэффективность в гипермасштабных центрах обработки данных и кластерах ИИ/МО выталкивает технологии оптических межсоединений на предел их возможностей. Традиционные сменные оптические модули с продвинутыми ЦОС сталкиваются с проблемами потребления энергии и стоимости на скоростях 800 Гбит/с и выше. На сцену выходят два решения, призванные решить эти задачи: оптика с совместной упаковкой (CPO) и Линейные сменные оптические модули (LPO). Понимание их различий имеет решающее значение для принятия обоснованных решений по инфраструктуре.

▶ Понимание ключевой проблемы: энергопотребление и сложность

Подключаемые оптические трансиверы
(например, QSFP-DD и OSFP) долгое время служили основой сетей центров обработки данных. Однако по мере достижения скоростей 800 Гбит/с и целевых 1,6 Тбит/с цифровой сигнальный процессор (ЦОС) внутри этих модулей становится серьёзным узким местом:

Высокое энергопотребление: ЦОС потребляют значительное количество энергии для обработки сигнала (компенсация, коррекция ошибок).
Увеличенная задержка: Обработка сигнала ЦОС добавляет наносекунды задержки.
Стоимость: Современные микросхемы ЦОС дороги и повышают общую сложность.
Тепловой менеджмент: Отвод тепла от ЦОС в ограниченном объёме модуля представляет собой серьёзную техническую задачу.

CPO и LPO представляют собой принципиально разные эволюционные пути преодоления этих ограничений.

▶ Оптика с совместной упаковкой (CPO): глубокая интеграция

оптика, интегрированная в корпус (CPO)
кардинально меняет архитектуру, перемещая оптический двигатель вне из сменного модуля и размещая его на одном субстрате или в одном корпусе с коммутатором-хостом и специализированной интегральной схемой (ASIC). Оптика и электроника “упакованы совместно”.”

Принцип работы:
Оптический двигатель располагается чрезвычайно близко к кристаллу ASIC. Электрические сигналы проходят очень короткие расстояния по оптимизированным каналам (например, кремниевым интерпозерам). Это устраняет необходимость в сложных и энергоёмких ЦОС внутри самого оптического двигателя, поскольку проблемы целостности сигнала минимизируются благодаря сверхкороткому расстоянию передачи.
Ключевые преимущества:
- Значительно более низкое энергопотребление: исключает энергопотребление ЦОС и оптимизирует весь электрический путь.
- Более высокая плотность размещения: позволяет разместить больше портов на лицевой панели коммутатора.
- Потенциальная плотность пропускной способности: Позволяет более тесную интеграцию для огромной пропускной способности.
- Снижение задержки системы: Более короткие электрические пути и отсутствие задержки обработки сигналов в ЦОС.
Ключевые проблемы:
- Сложность и стоимость: Требует кардинального перепроектирования пакетов коммутационных ASIC, сложного совместного проектирования оптики и электроники, а также передовых производственных технологий (например, кремниевой фотоники). Очень высокие единовременные затраты на инженерные работы.
- Тепловой менеджмент: Интеграция высокомощных ASIC и оптики требует сложных решений по охлаждению.
- Цепочка поставок: Приводит к привязке к единственному поставщику для комбинации коммутатора/ASIC/оптики.
- Обслуживание на месте: Замена оптических модулей требует извлечения всей платы коммутатора, что увеличивает операционные расходы и риски простоев. Невозможна независимая модернизация оптики.
- Зрелость: Находится преимущественно на предкоммерческой стадии и стадии предварительной стандартизации. Ограниченная поддержка экосистемы.

▶ Линейные подключаемые оптические модули (LPO): упрощённая подключаемость

LPO, иногда называемые “линейным управлением” или “прямым управлением”, используют иной подход. Они сохраняют знакомый и ценный подключаемый форм-фактор, но радикально упрощают оптику за счёт полного исключения ЦОС..

Принцип работы:
Модули LPO используют “линейные” или “аналоговые управляющие” компоненты (высокопроизводительные линейные усилители с низким уровнем шума и драйверы) вместо ЦОС. Они полагаются на наличие в коммутационном ASIC мощной аналоговой входной схемы и передовых возможностей цифровой обработки сигналов для компенсации искажений канала на стороне хоста.. Это переносит нагрузку по обеспечению целостности сигнала с подключаемого модуля на коммутатор.
Ключевые преимущества:
- Более низкое энергопотребление на модуль: Исключение ЦОС снижает энергопотребление модуля примерно на 50 % по сравнению с эквивалентными модулями на основе ЦОС.
- Снижение задержек: Устраняет задержку обработки в ЦОС внутри модуля.
- Более низкая стоимость модуля: Исключает дорогостоящий чип ЦОС.
- Снижение тепловыделения модуля: Упрощает тепловое управление внутри подключаемого корпуса.
- Подключаемость и гибкость: Сохраняет ключевые преимущества подключаемых оптических модулей — обслуживание на месте, независимую модернизацию, соглашения о многопоставщиках и гибкость при проектировании сети. Совместимы с существующими форм-факторами (QSFP-DD, OSFP).
- Зрелость и доступность: Технология доступна сейчас (например, 400 Гбит/с, 800 Гбит/с). Раннее внедрение уже началось.
Ключевые проблемы:
- Зависимость от хоста: Требуются коммутационные ASIC, специально разработанные с надёжными линейными аналоговыми интерфейсами и, возможно, улучшенными возможностями ЦОС/коррекции ошибок (FEC).
- Ограничения дальности: В первую очередь предназначена для очень коротких расстояний внутри стойки (SR) или между соседними стойками (DR) — обычно 100 м–500 м для многомодового волокна и до 2 км для одномодового волокна. Не подходит для магистральных линий.
- Производительность канала: Может иметь несколько более высокий уровень битовых ошибок по сравнению с решениями на основе ЦОС, полагаясь в значительной степени на мощную коррекцию ошибок (FEC). Требует тесного совместного проектирования ASIC и модуля.

▶ Сравнение CPO и LPO: прямое сравнение

Характеристика	оптика с совместной упаковкой (CPO)	Линейные сменные оптические модули (LPO)
Архитектура	Оптика, интегрированная с ASIC на корпусе/плате	Подключаемый модуль без ЦОС
Потребляемая мощность	Самая низкая (оптимизация на уровне системы)	Ниже по сравнению с модулями на основе ЦОС (~на 50% меньше)
Задержка	Самая низкая (кратчайшие пути)	Ниже по сравнению с модулями на основе ЦОС (без ЦОС в модуле)
Стоимость модуля	Н/Д (не отдельно)	Ниже (без чипа ЦОС)
Стоимость системы	Очень высокая (перепроектирование, сложная упаковка)	Умеренная (использует экосистему подключаемых модулей)
Плотность размещения	Наибольший потенциал	Аналогично стандартным подключаемым модулям
Дальность передачи	Ультракороткая дальность (см)	Короткая дальность (SR: ~100 м, DR: ~500 м–2 км)
Обслуживание на месте	Очень затруднена (замена всей платы)	Простой (горячая замена модулей)
Гибкость выбора поставщика	Привязка к одному поставщику (решение одного поставщика)	Высокий (экосистема стандартов подключаемых модулей — MSA)
Возможность модернизации	Сложная (требуется новая система)	Простой (замена модулей)
Тепловые проблемы	Высокий (интегрированные ASIC и оптика)	Ниже (тепло распределяется между модулем и коммутатором)
Зрелость	Начинающая развиваться (докоммерческая стадия/НИОКР)	Доступна сейчас (400 Гбит/с, 800 Гбит/с поставляются)
Наиболее подходящие области применения	Будущие кластеры ИИ/МО, крупнейшие гипермасштабируемые центры обработки данных	Верхняя часть стойки, внутристойковые соединения, короткие соединения «спина–лист»

▶ Как LINK-PP и оптические трансиверы вписываются в эту картину?

Для операторов ЦОД и сетевых архитекторов, которым необходимы высокопроизводительные, экономичные и энергоэффективные решения оптический трансивер решения сегодня и в ближайшей перспективе LPO представляет собой привлекательный и практичный выбор. ССЫЛКА-PP находится на передовой разработки надёжных технологий LPO и уже сегодня предлагает ощутимые преимущества.

Доступные решения LPO: ССЫЛКА-PP обеспечивает высококачественные линейно управляемые подключаемые оптические модули, такие как наш 800G-LPO серия, разработанная для совместимости с ведущими платформами коммутаторов, оснащёнными ASIC-контроллерами хоста, готовыми к работе с LPO. Эти модули обеспечивают заявленную экономию энергопотребления и задержек, сохраняя при этом критически важную заменяемость, требуемую операторами. Ознакомьтесь с нашим ассортиментом
оптических модулей с низкой задержкой
для сетей следующего поколения на базе ИИ.
.
Преимущество заменяемых модулей:
Выбор
оптических трансиверов LINK-PP LPO
означает сохранение гибкости. Их можно развернуть в отдельных зонах с высокой плотностью размещения и повышенной чувствительностью к энергопотреблению — например, в кластерах серверов ИИ/МО или сетях высокочастотной торговли — без полной модернизации всей инфраструктуры. Необходимо обновить или заменить модуль? Это просто. Ищете
оптические решения с низким энергопотреблением
для конечных устройств в стойке? LPO — это то, что нужно.
.
Обеспечение будущей совместимости за счёт заменяемости:
Хотя CPO перспективен в долгосрочной перспективе для узкого круга сверхвысокоплотных применений, модель заменяемых модулей, поддерживаемая LPO, гарантирует защиту инвестиций, выбор поставщиков и более простые пути миграции технологий.
. ССЫЛКА-PP остаётся приверженной развитию
высокоскоростных заменяемых трансиверов
таких как LPO, чтобы соответствовать меняющимся требованиям.
.

▶ Сравнение CPO и LPO: ключевые аспекты выбора

Ваше решение зависит от конкретных потребностей:

Сроки и срочность:
Требуются решения
сейчас для развертывания 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с?
LPO — единственный жизнеспособный и уже доступный вариант.
. CPO находится ещё в нескольких годах от массового внедрения.
.
Масштаб снижения энергопотребления:
Если ваш абсолютный приоритет — минимизация энергопотребления
любой ценой и сложности
, и вы работаете в масштабах наибольшего уровня, потенциал CPO весьма значителен. Для существенной экономии энергии
на один модуль
при меньшей системной сложности преимущество остаётся за LPO.
.
Эксплуатационная гибкость:
Требуется возможность обслуживания на месте, наличие вариантов от нескольких поставщиков и поэтапные обновления?
Заменяемость LPO является обязательным условием.
. CPO жертвует этим ради интеграции.
.
Требования к дальности связи: Для линий длиной более ~2 км по-прежнему необходимы DSP-основанные заменяемые модули. LPO специально разработан для коротких внутрицентровых соединений. CPO изначально предназначен исключительно для ультракоротких соединений.
.
Бюджет и готовность к риску:
LPO использует существующую инфраструктуру и цепочки поставок, обеспечивая более низкие риски и затраты. CPO требует колоссальных инвестиций в НИОКР и сопряжена со значительными техническими и финансовыми рисками.

▶ Вывод: LPO — прагматичный путь вперёд для высокоскоростных оптических трансиверов

Дискуссия CPO против LPO не сводится к тому, что одна технология “побеждает” другую однозначно. Речь идёт о выборе правильного инструмента для решения конкретных задач и в рамках заданных сроков.

оптика, интегрированная в корпус (CPO)
представляет собой радикальный долгосрочный архитектурный сдвиг с высоким потенциалом, но столь же высокой сложностью, стоимостью и рисками. Это перспективное видение будущего для наиболее требовательных и специализированных применений.
LPO предлагает революционную, но в то же время прагматичную эволюцию подключаемых оптических трансиверов. Интеллектуальное удаление ЦОС и использование возможностей ASIC хоста позволяют достичь существенной экономии энергопотребления и снижения задержек сегодня при сохранении критически важных эксплуатационных и финансовых преимуществ подключаемости, определяющих современные центры обработки данных. Решения LINK-PP LPO, такие как наши модули LQD-M85400-SR4C и и LQD-M31800-DR8C обеспечивают чёткий и малорисковый путь к более эффективному и высокопроизводительному соединению для ИИ/МО, высокопроизводительных вычислений (HPC) и высокоплотных корпоративных ядер.

Для большинства организаций, осуществляющих переход к скоростям 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с, LPO обеспечивает оптимальное сочетание производительности, энергоэффективности, экономической целесообразности и эксплуатационной гибкости, доступное уже сегодня.

Готовы узнать, как оптические трансиверы LPO с низким энергопотреблением и низкой задержкой могут оптимизировать вашу сетевую инфраструктуру ЦОД?

Посетите веб-сайт LINK-PP ➼