Znanje

Linear Pluggable Optics prešao je sa demonstracije konferencije na proizvod za isporuku brže nego što je većina ljudi očekivala. Dvije specifikacije sa više-izvora su sada objavljene, platforme za prebacivanje više od jednog dobavljača prihvataju linearne module, a dobavljači čipova su najavili drajver i TIA silicijum za 800G i 1.6T linearne veze. Šta imanedogodio se veliki prelazak industrije sa optike zasnovane na DSP{0}}u.

Ovaj članak je o snazi ​​na-nivou i nivou porta-, jer je tu zapravo dokaz. Tamo gdje se diskusija kreće do opterećenja stalka, troškova hlađenja ili troškova energije postrojenja, pretpostavke su eksplicitno navedene tako da možete zamijeniti svoje. Ako pokušavate da odlučite da li LPO pripada vašoj sljedećoj verziji, kontrolna lista kompatibilnosti i odjeljak o ograničenjima niže bitniji od procenta naslova.

Šta je linearna utična optika?

LPO primopredajnik je optički modul koji se može priključiti bez digitalnog signalnog procesora unutar njega. Put električnih podataka kroz modul je linearan i analogan: host pokreće modul, modul pokreće optiku, a primljeni signal se pojačava i vraća nazad do hosta bez da se usput digitalno obnavlja.

Sve ostalo u vezi sa modulom ostaje prepoznatljivo. LPO koristi konvencionalne faktore oblika - QSFP112, QSFP-DD i OSFP među njima - sa istim kavezima, konektorima i gustinom prednje-ploče, a moduli ostaju vrući-zamjenjivi i mogu se servisirati na terenu{7}}. Ako već razumetekako je napravljen standardni optički primopredajni modul, LPO modul je ista arhitektura sa uklonjenim jednim velikim čipom i znatno sposobnijim okolnim analognim kolima.

Termin "linearni" odnosi se na putanju signala, a ne na fizički oblik. Ta razlika je važna, jer električni put -, a ne konektor -, određuje da li će dati modul raditi u datom portu komutatora.

Kako LPO uklanja optički DSP - i šta ostaje iza

U konvencionalnom primopredajniku koji se može priključiti, modul nosi lasere i optiku, fotoničku matricu s modulatorom i fotodetektorom, električnu IC koja sadrži drajver modulatora i pojačalo transimpedancije (TIA) i DSP koji vrši izjednačavanje i na putu za prijenos i na prijemu. Prekidač ASIC snabdeva SerDes na električnom interfejsu.

LPO uklanja DSP i funkciju oporavka-i-podataka{2}}iz tog steka. Rad regeneracije i izjednačavanja koji su obavili ne nestaje - već se redistribuira. Kao IEEE Electronics Packaging Societytehnički pregled linearne priključne optikeopisuje, te funkcije su podijeljene između ASIC-a prekidača, IC-a drajvera i TIA visoke{0}}linearnosti.

Dvije ispravke tvrdnje koja je široko rasprostranjena. Prvo, nije tačno reći da se "sva obrada signala kreće do hosta". Modul još uvijek sadrži linearne drajvere, TIA visoke-linearnosti i analogno kondicioniranje kao što je kontinuirano-vremensko linearno izjednačavanje. Ono što se pomiče na host je digitalni rad: ponovno podešavanje vremena, ispravljanje grešaka naprijed i povezana konverzija podataka. Drugo, modul zadržava stvarnu složenost analognog dizajna - vjerovatno više od DSP modula, budući da ne postoji digitalna sigurnosna mreža nizvodno koja bi očistila marginalni signal.

Praktična posledica je da je LPO veza zajednički projektovani sistem koji obuhvata host, kanal na ploči, konektor i modul. DSP modul toleriše širok spektar uslova domaćina jer ponovo-izvodi signal interno. Linearni modul nema.

LPO vs. DSP-Bazirana, LRO i CPO Optika

LPO je jedan od najmanje četiri pristupa istom problemu. Njihovo poređenje na jednoj osi - snaga - daje pogrešno rangiranje, tako da tabela ispod pokriva dimenzije koje odlučuju o stvarnim implementacijama.

LRO kolona zaslužuje pažnju svih koji planiraju 200G po traci. IEEE pregled napominje da su rane 1.6T LPO implementacije prijavljene iznad 30W, što stvara sopstvene termalne probleme, i da se očekuje da će LRO - koji ponovo uvodi DSP-strane odašiljanja kako bi se pridržavao zahtjeva za integritetom signala IEEE 802.3 - biti praktičniji izbor u blizini{8}. Prodavci koji demonstriraju 1.6T LPO generalno pokazuju LRO pored njega.

Koliko energije LPO zapravo može uštedjeti?

Objavljene brojke grupiraju se u dosljednom rasponu, ali svaka od njih ovisi o tipu modula, dosegu, stopi i termičkom dizajnu. Tretirajte sljedeće kao raspon, a ne kao specifikaciju:

• 800G DSP{1}}bazirani priključcise obično navode u opsegu od 14–18 W, sa 800G DR8 među najrasprostranjenijim tipovima u AI klasterima. Koherentni i prošireni{5}}moduli od 800G privlače više.
• 800G LPO moduliod dobavljača koji objavljuju brojke obično se kreću oko 7-8,5W. TE Connectivity je, na primjer, demonstrirao OSFP-XD LPO primopredajnik na OFC 2025 sa snagom od 8,5W.
• Rezultirajuća memorija{0}}nivoa modulaje stoga otprilike 40-50% u odnosu na uporedivi DSP dio pri istoj stopi i dosegu.

DSP je najveći pojedinačni potrošač energije unutar konvencionalnog modula, zbog čega njegovo uklanjanje proizvodi uštedu ove veličine. Tvrdnje koje mu pripisuju precizan udio snage modula - 50%, 60% - treba tretirati s oprezom osim ako izvor ne objavi analizu-nivoa komponente za imenovani modul.

Latencija se također poboljšava, a za distribuirana opterećenja treninga koja mogu biti bitna koliko i vati. Uklanjanje ponovnog vremena i u-modulu FEC eliminiše nekoliko nanosekundi po skoku. U kolektivnim operacijama velikog posla obuke, per-spoji latencije.

Jedno upozorenje u vezi sa samim brojem{0}}nivoa modula: to je poređenje između dva modula pod navedenim skupom uslova, a ne mjerenje vašeg stalka. Svako ko citira samo jedan postotak bez navođenja osnovnog modula, dosega, brzine i radne temperature navodi marketinšku cifru.

Od modula Watts do energije postrojenja

Modulne uštede postaju štednje na objektima samo kroz lanac množenja, a lanac gubi veličinu na svakom koraku. Evo eksplicitnog lanca, sa pretpostavkama koje možete zamijeniti.

Pretpostavke:32-portni 800G leaf switch potpuno popunjen; DSP osnovna snaga od 16W po modulu; LPO na 8,5W po modulu; 40 takvih prekidača u modulu; kontinuirani rad na 8.760 sati godišnje; objekat PUE od 1,3; električna energija po 0,10 USD/kWh.

1. Po prekidaču.Optika troši 512W sa DSP modulima naspram 272W sa LPO -, ušteda od 240W, ili oko 47% optičke snage u toj šasiji.
2. Po pod.Preko 40 prekidača, to je otprilike 9,6 kW uklonjenog IT opterećenja.
3. Godišnja IT energija.9,6 kW godišnje je otprilike 84 MWh.
4. Godišnja energija objekta.Primjenom PUE 1.3 za obračun troškova hlađenja i distribucije daje se otprilike 109 MWh.
5. Godišnji trošak.Po cijeni od 0,10 USD/kWh, otprilike 10 900 USD godišnje za ovu kapsulu.

Sada se dio za koji naslov tvrdi obično preskače. U objektu snage 10 MW, ukupna godišnja potrošnja je reda veličine 87.600 MWh. Gore ušteđenih 109 MWh je otprilike 0,1% od toga. Optički primopredajnici su značajan udio u mrežnoj snazi ​​i pravi termalni problem unutar gustog kućišta, ali u GPU-dominiranom AI postrojenju oni su mali dio ukupnog opterećenja - dominiraju akceleratori, memorija, pohrana, gubici konverzije energije i mehanička postrojenja. Smanjenje snage optike od 45% nije smanjenje računa za struju za 45%, a nijedan pošten model ga ne proizvodi.

Gdje LPO zarađuje svoje mjesto je konkretnije od procenta od fakture: kupuje toplinski prostor unutar šasije i stalka, što je često obavezujuće ograničenje prilikom nadogradnje platforme dizajnirane oko niže{0}}optike od 400G na 800G. Za kontekst o razmerama osnovnog problema, Lawrence Berkeley National LaboratoryIzvještaj o korištenju energije u podatkovnom centru Sjedinjenih Država za 2024otkrili da su američki podatkovni centri potrošili 176 TWh u 2023 - oko 4,4% nacionalne električne energije - i projektirali 325 do 580 TWh do 2028.

Gdje LPO standardizacija zapravo stoji

Slika specifikacije je naprednija nego što je bila, i konkretnija od "standarda finalizirane ove godine".

• Mart 2025 - 100G-DR-LPO.LPO MSA je objavio svoj100 Gb/s po traci, specifikacija jednog{1}}moda, koji pokriva 100G, 200G, 400G i 800G paralelne veze jednog{4}}moda, i potvrđen testiranjem interoperabilnosti članova na događaju u februaru 2025. godine.
• Septembar 2025 - 400G-FR4-LPO.U ECOC-u, MSA je objavila400G-FR4-LPO specifikacija, dodavanjem WDM opcije sa četiri{0}}talasne dužine koja podržava dosege od najmanje 500 m preko para vlakana.
• 200G po traci.Nastavlja se rad sa OIF-om i IEEE prema linearnim implementacijama sljedećim tempom. Ovo nije potpuno, a tehnička poteškoća je stvarna - host SerDes kompatibilnost na 200G po traci je materijalno teža nego na 100G.

Obje specifikacije se zasnivaju na IEEE 802.3 i OIF radu i definiraju zahtjeve za interoperabilnost na nivou komponenti, modula i sistema{1}} preko električnih i optičkih interfejsa. Silicij je također dostupan: Marvell, poznatiji po DSP-ovima, najavio je a200G-po-lane TIA i laserski drajver čipsetza 800G i 1.6T linearne veze.

Specifikacija, silicijum i transportni proizvod su tri od pet stvari koje čine "mainstream". Preostala dva - široka više-proizvodnja i veći tržišni udio - nisu stigli. Procjena Cignal AI nakon OFC 2025 bila je da 100G-po-lane LPO na 800G kasni na tržište i vjerovatno će dugoročno uhvatiti samo mali dio priključaka, uglavnom zato što je toliko postojeće infrastrukture podatkovnih centara dizajnirano oko DSP kompatibilnosti. LightCounting je, u međuvremenu, prognozirao da će se kombinovano LPO i CPO tržište za AI klaster skaliranje-izlaz i povećanje{12}mreža otprilike udvostručiti sa 5 milijardi dolara u 2024. na preko 10 milijardi dolara u 2026. Ta dva gledišta nisu kontradiktorna: brzi rast od male baze i dalje je mali. Za šire čitanje o tome koje tehnologije modula se isporučuju u odnosu na demonstraciju, pogledajte naš sažetakšta je bilo stvarno i šta je bilo sledeće na OFC 2026.

Kompatibilnost hosta i prekidača: Šta provjeriti prije nego što kupite

Najpogrešnija tvrdnja u opticaju o LPO-u je da identični faktori oblika znače pad-kompatibilnosti sa postojećim prekidačima. Kavez prihvata modul; to ne govori ništa o tome da li će se veza zatvoriti.

Neke platforme zaista podržavaju linearne module bez hardverskih modifikacija - Broadcom-bazirani Juniper QFX prekidači su dokumentovani slučaj, a Arista je demonstrirala Broadcom TH5 kompatibilnost tokom dužeg perioda. Ali podrška je svojstvo specifičnih platformi, a ne faktora oblika koji se može priključiti. Prije preuzimanja, poradite na sljedećem sa svojim dobavljačima prekidača i NIC-a:

• Host SerDes sposobnost.Da li ASIC-ov SerDes obezbjeđuje izjednačavanje prijenosa i izjednačavanje prijema potrebno za zatvaranje linearne veze bez-retimiranja u modulu?
• Budžet gubitka električnog kanala.Koliki je gubitak umetanja od ASIC-a do kaveza na ovoj specifičnoj ploči i da li spada u granice specifikacije?
• FEC rukovanje.Potvrdite koja se FEC šema primjenjuje, gdje se pokreće i da je omogućena od kraja do kraja preko veze.
• Verzija specifikacije.Za koju LPO MSA specifikaciju modul tvrdi da je usklađen sa {{0}G-DR-LPO, 400G-FR4-LPO - i da li je host kvalifikovan za istu?
• Tuning model.Da li platforma automatski podešava linkove ili je potrebno prilagođavanje po-portu? Pitajte šta se dešava kada se modul zameni na terenu.
• Dokazi o interoperabilnosti.Zatražite rezultate za ovaj modul protiv ovog hosta -, a ne generička tvrdnja o interoperabilnosti, niti rezultat drugog generiranja prekidača.
• Reach i fiber plant.Provjerite navedeni doseg u odnosu na vaše stvarne kablove, broj konektora i budžet za gubitke. Izbor strukturiranih kablova kao što suMPO sa 16 vlakana za 800G vezeutiču na optičku marginu sa kojom modul mora da radi.
• Termalni omotač.Potvrdite nazivnu temperaturu kućišta modula u odnosu na protok zraka koji je dostupan u vašoj šasiji na željenoj gustini priključka.
• Granica podrške.Utvrdite u pisanom obliku ko je vlasnik veze kada marginalni-BER problem prijeđe granicu hosta/modula.

• 

Ograničenja i operativni rizici

Uravnotežene procjene LPO-a dosljedno navode iste kompromise-i nijedna od njih nije kršenje dogovora -, ali svi su djelotvorni.

• Kraći doseg.Bez u-modulu DSP, BER veze je veći, što ograničava udaljenost. Objavljene LPO specifikacije ciljaju na kratak doseg; ovo je tehnologija unutar-rack i kratkih unutar{3}}redova, a ne kampusna ili DCI tehnologija.
• Tanka margina veze.DSP modul apsorbuje degradirani kanal. Linearni modul je na površini. Prljavi konektori, marginalni patch kablovi i gubitak-ne-specifičnih kanala prikazuju se kao greške umjesto da se tiho ispravljaju.
• Teže otklanjanje problema.Izolacija grešaka sada obuhvata host, kanal na ploči i modul. Timovima koji su navikli da zamjenjuju modul kako bi uklonili grešku veze biće potrebne nove procedure.
• 200G-po-teškoći.Dodatna kompleksnost SerDes-a čini kompatibilnost na 200G po traci znatno težim za postizanje nego na 100G, a rane 1.6T LPO implementacije su prijavljene iznad 30W -, što potkopava argument snage upravo onom brzinom gdje bi to bilo najvrednije.
• Trošak kvalifikacije.Interoperabilnost više{0}}prodavača zahtijeva namjerno testiranje umjesto da se pretpostavlja. Budžet laboratorijskog vremena.
• Podaci o pouzdanosti.Manje komponenti unutar paketa je razumna teorijska osnova za očekivanje bolje pouzdanosti modula, ali to je hipoteza, a ne statistika{0}}neuspjeha polja. Pitajte bilo kog dobavljača koji tvrdi bolje stope kvarova za veličinu populacije, period posmatranja i osnovnu liniju poređenja.

Gdje LPO ima smisla -, a gdje nema

Dobri kandidati

• Unutar-rack i kratke unutar{1}} veze unutar AI treninga i klastera zaključivanja, na 100G po traci, na platformi sa podrškom za LPO potvrđenu od dobavljača{3}}.
• Implementacije u kojima je termalni prostor za šasiju ili stalak -, a ne račun za struju -, ograničenje koje zapravo blokira nadogradnju.
• Tvornice osjetljive na kašnjenje{0}}u kojima uklanjanje odgode ponovnog vremena po{1}} skoku ima mjerljivu vrijednost radnog opterećenja.
• Greenfield gradnje gdje se platforma, modul i kablovi mogu zajedno kvalificirati prije preuzimanja.

Jadni kandidati

• Bilo koji doseg izvan onoga što je specifikacija i vaš gubitak budžeta podržavaju.
• Heterogena braunfild imanja u kojima se očekuje da moduli rade na nekoliko generacija prekidača različitih dobavljača.
• Vrlo kratki u-rack vezama gdjedirektno pričvršćivanje bakrenih sklopovaili aktivni bakar bi bio jednostavniji i jeftiniji. Relevantno pitanje često nije "LPO ili DSP", već da li je linku uopće potrebna optika - naše poređenjebakra i vlakana u centrima podataka AIpokriva gde se svaki pokvari.
• 1.6T linkovi danas, gdje je LRO općenito praktičniji kratkoročni{1}}odgovor.
• Okruženja bez laboratorijskog kapaciteta za kvalificiranje linkova, ili bez operativnog tima koji je spreman da posjeduje end-do-podešavanje linkova.

Često postavljana pitanja

Da li LPO smanjuje račune za struju data centra za 40%?

Ne. Otprilike 40–50% je ušteda-nivoa modula u odnosu na uporedivi DSP modul pri istoj stopi i dosegu. Troškovi električne energije u objektu uključuju akceleratore, CPU-ove, memoriju, skladištenje, ASIC-ove prekidača, gubitke konverzije energije i mehaničko postrojenje. U AI postrojenju, optika je mali udio u tom ukupnom iznosu, tako da je efekat-nivoa objekta djelić procenta u većini modela - pogledajte gornji primjer.

Mogu li LPO moduli ući u moje postojeće prekidače?

Kavez će ih prihvatiti. Da li će se veza zatvoriti zavisi od host ASIC-a, njegove SerDes mogućnosti, gubitka kanala na ploči, FEC konfiguracije i podrške za upravljanje. Neke platforme podržavaju LPO bez modifikacije hardvera; mnogi ne. Tretirajte kompatibilnost kao pitanje po-platformi koje treba potvrditi sa vašim dobavljačem.

Koliko daleko može doseći LPO veza?

Objavljene LPO MSA specifikacije ciljaju na kratak doseg, sa 400G-FR4-LPO podržava najmanje 500 m preko jednog-mode para vlakana. Stvarna korisna udaljenost u vašem postrojenju zavisi od broja konektora i ukupnog budžeta za gubitak. LPO nije dugotrajna ili koherentna tehnologija.

Da li je LPO bolji od CPO?

Optimiziraju se za različite stvari. CPO integriše optiku sa paketom prekidača i može postići nižu snagu po portu, ali mijenja model domene za servisiranje, štedljivost i kvar{1}}. LPO zadržava operativni model koji se može priključiti i nosi manji rizik integracije, uz manju korist od energije. Iskren odgovor ovisi o specifičnim implementacijama CPO i LPO, stopi i mjestu na kojem povlačite granicu sistema prilikom poređenja.

Koja je razlika između LPO i LRO?

LRO uklanja DSP samo sa putanje prijema, zadržavajući ga na odašiljanju tako da predajnik ostaje usklađen sa zahtjevima integriteta signala IEEE 802.3. To gubi određenu uštedu energije u zamjenu za BER donje veze, duži doseg i lakšu interoperabilnost. Sa 200G po traci, opće se očekuje da će LRO biti praktičnija skora{4}}opcija.

Da li je LPO dovoljno pouzdan za proizvodnju?

Specifikacije, testiranje interoperabilnosti i proizvodi za isporuku postoje, a nekoliko platformi podržava LPO u proizvodnji. Ono što još ne postoji javno su veliki-podaci o pouzdanosti više-godišnjih, više-prodavača na terenu. Kvalificirajte se na vlastitoj platformi umjesto da se oslanjate na opću tvrdnju.

Kada će LPO postati zadana postavka za kratke{0}}linkove?

To je prognoza, a ne činjenica i prognostičari se ne slažu. LightCounting projektuje snažan rast za kombinovani LPO i CPO segment u AI mrežama. Cignal AI očekuje da će 800G LPO dugoročno uhvatiti samo mali dio priključaka, jer je postojeća infrastruktura dizajnirana oko DSP kompatibilnosti. Planirajte na osnovu mape puta svoje platforme, a ne protiv bilo kojeg predviđanja.

Rezime

LPO je prava tehnologija sa stvarnim i dobro{0}}dokumentiranim modulom-nivoom prednosti: otprilike 40–50% niža snaga od uporedivog DSP modula, plus nekoliko nanosekundi manje kašnjenja po skoku, u paketu koji se može priključiti, s kojim vaš operativni tim već zna kako da rukuje. Objavljene su dvije specifikacije više-izvora, dostupan je silicijum, a specifične platforme prekidača to podržavaju danas.

To je također tehnologija koja prenosi rad sa modula na sistem integrator. Veza sada zavisi od mogućnosti hosta SerDes, gubitka kanala i podešavanja od kraja-do-, doseg je ograničen, margina je tanja, a implementacije 200G-po-traci još uvijek nisu tamo gdje je 100G-po-traci. Pravi način da se to procijeni je po platformi i klasi linka -, a ne kao odluka-široko posjedovanje, a ne na osnovu jednog procenta. Ako radite kroz kablovsku i interkonekcijsku stranu te odluke, našarješenja za povezivanje podatkovnih centarapokrivaju postrojenje za vlakna i izbore strukturiranih kablova koji određuju s kojom optičkom marginom bilo koji modul - linearni ili na drugi način - mora raditi.