الربط البصري عالي السرعة: حلول مركز البيانات
Apr 27, 2026| في الربع الأخير، كان لدينا عميل يشحن أربعين وحدة 400G DR4 تدعي وجود لوحات ارتباط عشوائية على محولات Arista 7060X5 الخاصة بها. قبل أن نفتح أوراق RMA، طرح مهندس الاختبار لدينا سؤالاً واحدًا: هل قمت بفحص ملف RMA؟موصلات MPOقبل التثبيت؟ لم يفعلوا ذلك. لقد أرسلنا الوحدات من خلال الانحدار الكامل لدينا، ومخططات العين نظيفة، ونسبة BER أقل من 1E-13 عبر جميع الممرات الأربعة،قراءات DDM الاسمية. ثم طلبنا منهم إرسال صور لأوجه أطراف الكابلات الرئيسية-تحت مجهر الألياف. كان كل موصل على حدة ملوثًا بالجسيمات. أربعون وحدة، صفر عيوب. كانت المشكلة الغبار.
ونحن نرى بعض نسخة من هذا كل شهر. تصطدم عمليات نشر التوصيل البيني البصري عالي السرعة على أي نطاق بنفس الجدار، وتدعمه الأرقام: في مكان ما بين 65% و70% من جميع حالات فشل وصلات 400G و800G تعود إلى تلوث الموصل، وليس إلى أخطاء جهاز الإرسال والاستقبال. (البيانات الميدانية IEEE 802.3 عبر AscentOptics) نطرح هذا الأمر أولاً لأنه يحدد كيفية تفكيرنا في قرار التوصيل البيني بأكمله. الوحدة لا تكون أبدًا الحلقة الأضعف. الطبقة المادية المحيطة به.
نمط المرور الخاص بك هو الذي يقرر بنية التوصيل البيني البصري الخاصة بك
الجميع يبدأ برقم الجزء.QSFP-DD أو OSFPأو SR أو DR، أو الوضع المتعدد أو الوضع الفردي-. نحن نفعل ذلك أيضا. لكن عمليات النشر التي سارت على ما يرام بالنسبة لعملائنا بدأت جميعها في مكان آخر: كيف تبدو حركة المرور فعليًا؟
يؤدي التدريب على الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع إلى إنشاء اتصالات شاملة-إلى-وحدة معالجة الرسومات (GPU) والتي يتبين أنها يمكن التنبؤ بها بشكل مدهش عبر فترات زمنية تتراوح من دقائق إلى ساعات. تستغل Google هذا الأمر من خلال محولات الدوائر الضوئية في شبكة Jupiter الخاصة بها، مما يعيد تكوين مسارات الضوء المادية بين الرفوف بدلاً من تبديل الحزم. نتائجهم المنشورة بعد عقد من استخدام الإنتاج: تقليل الطاقة بنسبة 41%، وانخفاض النفقات الرأسمالية بنسبة 30%، وتحسين وقت تشغيل النسيج بمقدار 50 مرة مقارنة ببنية Clos السابقة الخاصة بهم. (جوجل سيجكوم'22) هذه الأرقام حقيقية، لكنها تخص شركة أنفقت ما بين 500 مليون دولار ومليار دولار على البنية التحتية لـ OCS على مدى خمس سنوات. لدينا عدد قليل من العملاء متوسطي الحجم- يطلبون منا تقييم جدوى OCS لبيئاتهم. في كل حالة، بمجرد تشغيل الأرقام على نطاق عقدة أقل من -500، فاقت متطلبات رأس المال فوائد إعادة التكوين، وظلوا يستخدمون العمود الفقري التقليدي باستخدام وحدات قابلة للتوصيل.
الاستدلال يقلب المعادلة. تكون حركة المرور متقطعة ولا يمكن التنبؤ بها على مستوى التدفق، ويكون التسامح مع زمن الوصول قريبًا من الصفر. لا يمكنك إعادة تكوين المسارات الضوئية على أساس كل-طلب. ما تحتاجه هو نسيج يتم توفيره بشكل زائد باستمرار مع زمن انتقال محدد، مما يدفعك نحو أجهزة إرسال واستقبال قابلة للتوصيل في طوبولوجيا الورقة-حيث يكون كل رابط مضاء دائمًا. نحن نبيع الوحدات في كلا السيناريوهين، والمحادثات الهندسية مختلفة تمامًا. يرغب مشترو مجموعة التدريب في معرفة إجمالي عرض النطاق الترددي لكل حامل والطاقة لكل بت. يسأل مشترو الاستدلال عن زمن الوصول وماذا يحدث عندما يتعطل الرابط.
بالنسبة لبيئات المؤسسات والكولو التقليدية ذات الحجم المنخفض، تهيمن التكلفة لكل منفذ ويكون التوافق مع الإصدارات السابقة مع مصانع الألياف الحالية أكثر أهمية من كثافة النطاق الترددي الخام. لقد اختبرنا لديناوحدات 400G QSFP-DD عبر 14 منصة تبديلبما في ذلك Cisco Nexus 93600CD وArista 7060X5 وJuniper QFX5220. في تلك البيئات، القلق السائد ليس السرعة. يتعلق الأمر بما إذا كان سيتم التعرف على الوحدة من خلال البرنامج الثابت للمحول دون أوامر التجاوز اليدوية.
المنطقة الميتة 800G التي تخطف المهندسين على حين غرة
عند 400G، كان اختيار التوصيل البيني عبارة عن عملية مكونة من خطوتين-: قياس المسافة، واختيار النحاس أو الألياف. غطت DAC السلبية مسافة 3 إلى 5 أمتار بشكل مريح. 800كسرت G ذلك. يعمل كل حارة بـ 112G PAM4. يتضاعف فقدان النحاس عند هذه الترددات تقريبًا مقابل 400 جيجا، والنتيجة هي سقف صلب يبلغ حوالي 2 متر للكابل السلبي.
لقد تعلمنا هذا بطريقة باهظة الثمن. أحد العملاء الأوائل طلب منتجاتناتجميعات DAC السلبية 800Gبأطوال 3 أمتار بناءً على تصميم الرف 400 جرام. فشل تدريب الارتباط في أكثر من 60% من المنافذ. لم يكن النحاس معيبًا؛ الفيزياء لن تسمح بذلك. لقد تحولوا إلى AEC للتشغيل من 3 إلى 5 أمتار والوحدات الضوئية القابلة للتوصيل لكل شيء أبعد من ذلك، واستقر النشر في غضون أسبوع. منذ ذلك الحين، توقفنا عن تلقي طلبات شراء 800G DAC السلبي على ارتفاعات تزيد عن 2.5 متر وأضفنا تنبيهًا بمسافة النشر إلى عملية تأكيد الطلب لدينا.
تمتلك شركة الإلكترونيات المتقدمة الآن فجوة تتراوح من 3 إلى 7 أمتار. تقوم أجهزة إعادة ضبط الوقت الرقمية بتجديد الإشارة كهربائيًا بدون تحويل بصري، مما يخفض التكلفة ولكنه يضيف زمن الوصول. يضع KP4 FEC وحده ما بين 50 إلى 100 نانو ثانية في كل قفزة بسرعة 800 جيجا، ويتراكم الموقت أكثر في الأعلى. قمنا بقياس إجمالي زمن الوصول الإضافي عند 85 إلى 110 نانو ثانية على مجموعات AEC التي نقوم بشحنها حاليًا. بالنسبة إلى الروابط النسيجية للعمود الفقري-، يكون هذا الحمل غير مرئي في أداء التطبيق. بالنسبة لمجموعات GPU المقترنة بإحكام، فالأمر مختلف. استنادًا إلى بيانات ملفات التعريف من ثلاث عمليات نشر للعملاء تقوم بتشغيل عقد H100، إذا كان الحمل الإجمالي لاتصالات مهمة التدريب الخاصة بك يزيد بالفعل عن 15%، فإن تلك المائة نانو ثانية الإضافية لكل قفزة عبر طبقات محول متعددة تبدأ في التفاقم في عمليات NCCL AllReduce.
أبعد من 7 أمتار، تعد أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية القابلة للتوصيل بتردد 800 جيجا هي المسار الوحيد القابل للتطبيق. تتطلب الطبقة المادية تشديدًا كبيرًا هنا. نهاية-إلى-ميزانيات خسارة الإدراج بموجب IEEE 802.3ck أقل من 1.5 ديسيبل لمعظم فئات الوصول إلى 800 جيجا، ويجب أن يظل كل اتصال MPO متزاوج أقل من 0.35 ديسيبل. لقد رأينا الألياف المثبتة التي اجتازت الشهادة عند 100G تظهر قيم PMD أعلى مرتين إلى ثلاث مرات من مواصفاتها المقدرة بعد عدة سنوات من الضغط في حوامل الكابلات، بما يتوافق مع ما أفاد به فريق أبحاث شبكة Juniper في عام 2023. توصيتنا القياسية قبل أي نشر لجهاز إرسال واستقبال 800G: قم بتشغيل توصيف OTDR وPMD على كل شريحة ألياف موجودة. ليست عينة. كل شريحة. تكلفة إعادة-سحب كابلين من كابلات قناة الاتصال تمثل جزءًا صغيرًا من تكلفة تصحيح أخطاء لوحات الوصلات المتقطعة لمدة ستة أشهر.
CPO vs LPO vs Pluggable: حيث تقف كل تقنية فعليًا في عام 2026
ستعمل البصريات المجمعة- على تغيير كيفية إنشاء البنية الأساسية لتبديل مراكز البيانات. نحن نقول هذا باعتبارنا شركة مصنعة للوحدات القابلة للتوصيل، لذا خذ وجهة نظرنا على أنها مطلعة وليست محايدة.
في OFC 2026، أظهرت بيانات الموثوقية الخاصة بنماذج CPO الأولية أن معدلات الفشل قد تكون أقل من الوحدات التقليدية القابلة للتوصيل. بدون دورات الإدخال الميكانيكية أو أسطح الموصلات المكشوفة، لا تنطبق أوضاع الفشل السائدة للوحدات القابلة للتوصيل. أظهرت منصة محولات Bailly 51.2T CPO من Broadcom انخفاضًا في استهلاك الطاقة بنسبة 70% تقريبًا على الطبقة الضوئية مقارنة بالتكوينات المكافئة القابلة للتوصيل. (تقرير الربط البصري لـ DataMIntelligence) أظهرت NVIDIA محولات CPO-المدمجة في نطاق استهداف GTC 2026-التصاعدي في النافذة من 2027 إلى 2028.
موقفنا: إذا لم تكن شخصًا متخصصًا في بناء محولات السيليكون المخصصة، فإن البصريات القابلة للتوصيل هي خيارك الوحيد القابل للنشر حتى عام 2027 على الأقل. يحتاج CPO إلى بنيات اللوحة التي لم يشحنها معظم بائعي المحولات بعد، ومعايير الموصل التي لم يتم الانتهاء منها، وقواعد اللعبة الجديدة بالكامل للتعامل مع حالات الفشل التي لا يمكنك إصلاحها عن طريق سحب الوحدة النمطية. النظام البيئي لمشتريات المؤسسة العامة غير موجود بعد. لقد كان لدينا عميلان محتملان في العام الماضي قاما بتأخير ترقياتهما من 400 جيجا- إلى 800 جيجا في انتظار تكلفة الشراء. عاد كلاهما في النهاية وقدما طلبات قابلة للتوصيل بعد أن أصبحت فجوات النطاق الترددي لديهما حوادث إنتاج. لقد كتبنا عن الأساس المنطقي الهندسي لهذا المنصب بمزيد من التفصيل على موقعناتحليل بنية جهاز الإرسال والاستقبال القابل للتوصيل.
LPO يجلس في مساحة مختلفة. تؤدي إزالة معالج الإشارة الرقمية (DSP) من الوحدة إلى قطع أكثر المكونات المتعطشة للطاقة-والمسؤولة عن ما يصل إلى نصف إجمالي استهلاك طاقة الوحدة. والنتيجة هي استهلاك أقل بنسبة 30 إلى 50% وزمن وصول أقل بما يصل إلى 15 نانو ثانية. لقد بدأنا في إرسال طلبات عرض أسعار محددة لـ LPO- في أواخر عام 2025. وجاءت ثلاثة من الطلبات الأربعة من عملاء أنشأوا مجموعات وحدة معالجة الرسومات -مفردة على NVIDIA Spectrum-X. لا توجد أقمشة يتم تشغيلها بواسطة{12}}متعددي البائعين، مما يخبرك بكل شيء عن مكان عمل LPO اليوم. إذا كانت شبكتك تمزج بين موردي المحولات، فإن LPO غير متوافق مع بيئتك. إذا قمت بتشغيل مجموعة ذكاء اصطناعي- واحدة للموردين، فقد تكون هذه هي أذكى ترقية متاحة، ونتوقع أن تكون لدينا وحدات جاهزة لـ LPO- قيد التأهيل بحلول منتصف عام 2027.
ماذا تعني الهوامش الحرارية 800G لاختيار الوحدة
الرياضيات الحرارية عند 800G تفاجئ الناس. تخلق كثافة طاقة التوصيل البيني الضوئية عالية السرعة في هذا الجيل مشكلات لم تكن موجودة ببساطة عند 400 جيجا. يستهلك المحول ذو 64 منفذًا المحمل بالكامل بوحدات 800 جيجا بايت بقدرة 16 وات لكل منها حوالي 1 كيلو وات من طاقة جهاز الإرسال والاستقبال وحده، قبل أن يستهلك المحول ASIC الخاص به 400 إلى 500 وات. هذا يتراوح من 1.4 إلى 1.5 كيلو واط لكل مفتاح. توفر لك ثمانية محولات في طبقة العمود الفقري ما يزيد عن 11 كيلووات من معدات الشبكة وحدها، في حوامل يتم توفيرها غالبًا لإجمالي 8 إلى 10 كيلووات.
تحذر شركة Juniper Networks صراحةً من أن وحدات {{0}الطرف الثالث ذات الاستهلاك العالي للطاقة، وخاصة أنواع ZR وZR+ المتماسكة، يمكن أن تسبب ضررًا حراريًا للمعدات المضيفة، مع وقوع المسؤولية على عاتق المستخدم. (الأسئلة الشائعة حول Juniper Networks 800G Optics) وهذه ليست حجة ضد-الوحدات الضوئية التابعة لجهات خارجية. إنها حجة لمعرفة ما تقوم بتوصيله بالضبط. في مؤهلنا للدورة الحرارية، نقوم باختبار كل تصميم لوحدة 800 جيجا عند درجة حرارة توصيل مستدامة تبلغ 85 درجة لمدة 2000 ساعة ونتتبع انجراف تيار انحياز الليزر كمؤشر رئيسي للشيخوخة. يتم سحب الوحدات التي تنجرف فوق 38 مللي أمبير من خط الإنتاج. عند كثافات 800 جرام، يحدد الفرق بين وحدة رسم 14 وات ورسم واحد 18 وات ما إذا كان الحامل سيبقى داخل الغلاف الحراري أو يطلق إنذارات إيقاف التشغيل عند الساعة 2 صباحًا. لقد كان الخطأ في المواصفات أمرًا مزعجًا دائمًا. عند مستويات الطاقة هذه، يكون الأمر مكلفًا.
نقوم بشحن الوحدات القابلة للتوصيل من 1G SFP إلى 800G OSFP، ونقوم باختبارها على منصات التبديل الرئيسية. نحن نحتفظ بسجلات لما يصلح وما لا يصلح. إذا كنت بحاجة إلى التحقق من التوافق مع بيئة محول معينة، أو تريد مواصفات فئة -الحرارة والطاقة للحوامل عالية الكثافة-800 جيجا، فإن مهندسينا يقومون بإجراء هذه المحادثات كل أسبوع. ملكناصفحة جهاز الإرسال والاستقبال 800G OSFP وQSFP-DD800تحتوي على مواصفات وخيارات فئة الوصول إلى-نماذج الطلبات لكل وحدة نقوم بشحنها.