800g qsfp-dd vs osfp 800g

ペースの速い今日の世界では、高速データ伝送の需要はかつてないレベルに達している。AIアプリケーションや大規模モデルの出現により、計算能力はAI業界にとって重要なインフラとなっている。高速通信へのニーズがますます高まる中、高速光モジュールはAIサーバーに不可欠なコンポーネントとなっている。この記事では、800G光モジュールの進化と、人工知能時代におけるその大きな可能性について掘り下げる。

800G光モジュールの進化。

光モジュールは、ネットワーク接続における光電変換のタスクを引き受け、送信側で電気信号を光信号に変換し、光ファイバーを通して送信した後、受信側で光信号を電気信号に戻す役割を担っている。光電子デバイスの開発と統合に伴い、その性能と伝送帯域幅は絶えず向上している。光モジュールは現在、さまざまな使用シナリオに適応するため、より高い伝送速度と小型化が求められている。パッケージング方式も進化しており、パッケージングの小型化と低消費電力化により、光モジュールはスイッチ上でより高いポート密度を実現し、同じ電力量でより多くの光モジュールを駆動できるようになっている。

増え続ける帯域幅の需要。

帯域幅需要の増加は、高速光モジュールに大きな影響を与えている。新技術の絶え間ない出現と大規模データ伝送の必要性により、従来の100G、200G、400G光モジュールでは、もはや市場の需要を完全に満たすことはできない。増え続ける帯域幅要件に対応するため、800G光モジュールがトレンドになりつつある。

LPO技術の成長。

800G光モジュールの時代において、リニア・ドライブ・プラガブル・オプティクス（LPO）技術が傑出した存在として浮上してきた。LPOはデータリンクにリニアアナログ部品を利用するため、複雑なCDRやDSP設計が不要になる。DSPソリューションと比較して、LPOは消費電力とレイテンシを大幅に削減するため、AIコンピューティングセンターの短距離、高帯域幅、低消費電力、低レイテンシのデータ接続要件に非常に適している。クラウドサービスプロバイダーがコンピューティングリソースを拡大するにつれて、800G LPOを含むLPOソリューションが市場で大きなシェアを獲得すると予想される。

800G光モジュールのパッケージング。

技術の絶え間ない進歩に伴い、光モジュールのパッケージ形態は大きな進化を遂げてきた。初期のGBICパッケージから小型のSFPパッケージ、そして現在の 800G QSFP-DD と OSFP パッケージングがあります。この開発傾向は、光モジュールの継続的な高速化を反映しているだけでなく、小型化とホットスワップ可能な機能への進歩を示している。800G光モジュールのアプリケーションシナリオは、イーサネット、CWDM/DWDM、コネクター、ファイバーチャネル、有線/無線アクセスなどさまざまな分野をカバーし、ますます広範になっている。

800G QSFP-DDフォーム・ファクター

倍密度Quad Small Form-factor Pluggable高速モジュール。QSFP-DDは現在、800G光モジュールのパッケージングとして採用されており、データセンターが必要に応じてクラウド容量を効率的に拡大・拡張できるようにします。QSFP-DDモジュールは8チャネルの電気インタフェースを利用し、各チャネルは最大25Gb/秒（NRZ変調）または50Gb/秒（PAM4変調）の速度が可能で、最大200Gb/秒または400Gb/秒のアグリゲートソリューションを提供します。

800G QSFP-DDの利点

• QSFP+/QSFP28/QSFP56 QSFPパッケージをサポートし、下位互換性があります。
• 2×1スタック一体型ケージコネクターを採用し、シングルハイトとダブルハイトの両方のケージコネクターシステムに対応できる。
• SMTコネクターと1xNケージの使用により、モジュールあたり少なくとも12ワットの熱容量を達成している。高い熱容量は、光モジュールに必要な冷却を減らし、不必要なコストを削減します。
• QSFP-DD の設計では、MSA ワーキンググループはユーザーの柔軟性を十分に考慮し、複数のインター フェース・レートをサポートし、後方互換性（QSFP+/QSFP28 との互換性）のある ASIC 設計を取り入れた。

800G OSFPフォームファクター

OSFPは新しいタイプの光モジュールで、CFP8よりかなり小さいが、QSFP-DDよりわずかに大きく、8つの高速電気チャンネルを備えている。1Uフロントパネルあたり32個のOSFPポートをサポートし、統合型ヒートシンクと組み合わせることで、熱性能を大幅に向上させることができます。

800G OSFPの利点

• OSFPモジュールは8チャンネルで設計されており、最大800Gの総スループットを直接サポートし、より高い帯域幅密度を実現する。
• OSFPパッケージは、より多くのチャンネルとより高いデータ伝送レートをサポートするため、より高い性能とより長い伝送距離を提供することができる。
• OSFPモジュールは優れた熱設計を特徴とし、より高い消費電力に対応できる。
• OSFPは将来的にさらに高いレートをサポートするように設計されている。OSFPモジュールはサイズが大きいため、より高い消費電力をサポートする可能性があり、それによって1.6T以上の高いレートをサポートすることができる。

800G光モジュールのフォームファクター比較

QSFP-DDは通常、電気通信用途に好まれ、OSFPはデータセンター環境に適している。両者の主な違いは以下の通りである：

• サイズOSFPの方が若干大きい。
• 消費電力：OSFPはQSFP-DDより若干消費電力が高い。
• 互換性QSFP-DDはQSFP28およびQSFP+と完全な互換性がありますが、OSFPは互換性がありません。

800G光モジュールの種類

800G = 8100G = 4したがって、シングル・チャンネル・レートに基づいて、シングル・チャンネル100Gと200Gの2つのカテゴリーに分けることができる。対応するアーキテクチャを下図に示す。シングルチャネルの100G光モジュールはすぐに実現できるが、200Gでは光コンポーネントへの要求が高くなる。現在、電気インターフェースでサポートされている最大レートは112Gbps PAM4であるため、シングル・チャネル200Gの場合、変換のためにギアボックスが必要となる。

マルチモードの場合、800G光モジュールには主に2つの規格があり、100m未満の伝送距離に対応している。

800G SR8

波長850nmのVCSELソリューションを採用し、シングル・チャンネル・レートは100Gbps PAM4で、16本のファイバーを必要とする。これは400G SR4のアップグレードバージョンと見ることができ、チャンネル数は2倍である。光インターフェースは、下図に示すように、MPO-16またはMPO-12を2列使用する。800G SR8光モジュールは通常、800Gイーサネット、データセンターリンク、または800G-800G相互接続に使用される。

800G SR4

このソリューションは、双方向伝送に850nm/910nmの波長を使用し、モジュール内のDeMuxを利用して2つの波長を分離する。シングル・チャンネル・レートは100Gbps PAM4で、8本のファイバーが必要。SR8と比較すると、この方式ではファイバー数は半分になる。そのブロック図を以下に示す：

その光ファイバー・インターフェースは、MPO-12ピンで以下に示されている。

シングルモードの場合、800G光モジュールにはさまざまな規格がある：

800G DR8、800G 2xDR4、800G PSM8

この3つの規格はすべて、8トランスミッターと8レシーバー、100Gbpsのシングル・チャンネル・レート、16ファイバーが必要という、似たような内部構造を持っている。

800G DR8光モジュールは100G PAM4と8チャンネルシングルモードパラレル技術を採用し、シングルモードファイバーによる伝送距離は500mに達し、通常データセンター、800G-800G、800G-400G、800G-100G相互接続に適用される。

800G PSM8はCWDM技術を採用し、8つの光チャンネルはそれぞれ100Gbpsの伝送レートで、100mの伝送距離をサポートし、長距離伝送やファイバーリソースの共有に最適です。

800G 2DR4 は2つの "400G-DR4 "インターフェイスを指し、2DR4光インターフェイスは2つのMPO-12で、下図に示すように、400G DR4光モジュールと相互接続でき、ファイバー分岐ケーブルがなく、500mの伝送距離をサポートし、データセンターのアップグレードに便利である。MPO-16。

800G FR8

これら2つのソリューションは、1271/1291/1311/1331nmのCWDM4波長を使用する400G FR4とLR4光モジュールのアップグレードである。2xFR4は2kmの伝送距離をサポートし、2xLR4は10kmの伝送距離をサポートする。これらの光インタフェースは、デュアルCSまたはデュアル2重LCインタフェースである。

800G光モジュール展開におけるアルの影響

第一に、AIサーバーは高いデータ・レートと低レイテンシーを必要とするため、基礎となる帯域幅に見合うトップ・オブ・ラック・スイッチが必要となる。これらのスイッチには、レイテンシの冗長性も必要な場合があり、そのためには高速光モジュールが必要です。例えば、NVIDIA DGX H100サーバーには8つのH100 GPUモジュールが搭載されており、各モジュールには2つの200G光モジュールが必要です。したがって、各サーバーには少なくとも16個の200Gモジュールが必要で、対応するトップ・オブ・ラック・スイッチ・ポートには少なくとも4個の800Gが必要です。

第二に、800G光チップはよりコスト効率が高く、経済的である。200G/400Gが50G光チップを使用するのに対し、800Gは100G EMLチップを使用する。データによれば、100G光チップ1個のコストは、同じレートの50G光チップ2個よりも30%安い。

それにもかかわらず、400G光モジュールは業界では依然として重要な位置を占めている。400G光モジュールは、800G光モジュールの速度には及ばないかもしれないが、旧来の技術に比べて帯域幅が大幅に向上しており、多くの組織にとって好ましいソリューションとなっている。さらに、アプリケーションによっては800Gイーサネットのフル機能を必要としない場合もあり、そのような場合には400Gイーサネットの方が実用的です。