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【Tech Tip】高速傳輸趨勢:簡介 800GbE 光通訊網路,及如何測試 800GbE?



800GbE 普及,實現 AI 世界的高速傳輸


人工智慧 AI、機器學習 ML 應用,在近幾年迅速發展。AI/ML 成長主要取決於資料傳輸和處理的速度。


隨著資料吞吐量呈指數級增長,相關產業對於「高速傳輸」的需求不斷升級,進而帶動「800GbE 光通訊網路」普及化;預計1.6TbE 的傳輸速度標準在 2024 下半年後,很快會制訂完善、並陸續看見商業化的產品 。今天這篇文章,將討論 800GbE 資料傳輸時,會如何傳輸來維持巨量資料的穩定性,以及如何在傳輸過程中檢測傳輸品質,同時未來也可將概念套用於未來的1.6TbE 量測。


▽ 下圖為一個 AI 計算中心架構拓撲圖的範例

 AI 計算中心架構拓撲圖的範例
AI 計算中心架構拓撲圖的範例

區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)中,MPO 連接器提供高密度和多光纖連接;利用 DR4/DR8 短距離通道,可以在乙太網路(Ethernet)或無限頻寬(InfiniBand)之間,根據用途、速度、延遲率、使用穩定性等因素,選擇適合的通訊協定。



什麼是 DR4/DR8:提供 400GbE/800GbE 高頻寬的傳輸介面


DR4/DR8 是 IEEE 802.3 標準的光纖短距離傳輸介面,也是400GbE和800GbE剛推出時常用的傳輸模式。它們專為單模光纖(SMF)上的短距離連接而設計,是促進 GPU 模組之間高速互連的重要元件,DR4/DR8 提供必要的頻寬和可擴展性,以滿足 AI/ML、雲端運算等資料密集的傳輸量增長需求。


DR4 的「DR」代表 Data center Reach,可提供長達 500 米距離的最佳化傳輸。其使用四個平行通道進行資料傳輸,當每個通道各自傳輸 100GbE 訊號時,四條通道合計產生 400GbE 鏈路;通常部署在 QSFP-DD 或OSFP 外形規格中。


400G QSFP-DD 模組的內部構造視圖
400G QSFP-DD 模組的內部構造視圖

同樣地,DR8 有八條通道,每條通道都攜帶 100GbE 訊號,形成 800GbE 介面。 DR8 模組針對單模光纖的短距離連線進行了最佳化,並向下兼容 DR4 的覆蓋範圍。 它們也有QSFP-DD或OSFP外形規格。



MPO:整合 DR4/DR8 光纖的連接器


MPO 指〈多光纖推入式連接器〉。可作為 DR4 和 DR8 的主要光纖連接器。其特點是採用高密度、多光纖設計,可實現快速、高效的連接以實現高頻寬資料傳輸。


例如,MPO-16 連接器最多能容納 16 根光纖,與 DR8 的 8 個發送通道和 8 個接收通道的雙工特性完美契合。在用於 2x400GbE 應用的雙 MPO OSFP 模組等實例中,每個 MPO 連接器可促進 400GbE 通道之一的傳輸,通常使用兩個 MPO-12 連接器。


相對地,MPO 連接器的缺點在於,光纖極性管理困難、通道容易受到污染、清潔工作繁瑣


為了維持光通訊的訊號完整性及穩定,通訊期間需要不斷地檢測「800GbE 光通訊網路」的即時通訊品質,即時排除干擾,保持訊號完整。



800GbE 光通訊網路的測試需求


在開發、製造和部署 LAN/WAN 網絡的過程中,需要大量測試 800GbE 光通訊網路的及時傳輸效能、傳輸穩定性。《VIAVI Solutions》旗下的〈ONT 光通訊網路測試系列〉〈MAP-300 多應用光學測試平台〉等解決方案,提供全面整合性、快速且容易操作的測試功能,讓使用者隨時確保架構的 800GbE 光通訊網路持續維持良好的品質。此外,VIAVI 提供業界最完整的〈MPO 光損耗測試平台〉。從自動化光纖端面,偵測傳輸長度、損耗測量和 OTDR 測試;讓使用者無須切換多種傳統工具,就能確保 MPO 連接器是否處在最佳效能。



ONT 系列:〈ONT-800 光通訊網路測試儀〉


要測試 800GbE 的訊號送出/接收,其程序非常嚴謹,以確保光通訊的各種指標(性能、互通性……等)符合國際行規。VIAVI 設計的〈ONT-800 光通訊網路測試儀〉是一款綜合的光通訊網路測試解決方案,可搭配的多種協定、多端口測試,適用於光傳輸 IC、模組和系統的研發和校驗。


〈ONT-800〉提供全線速流量產生和分析功能,能夠對針組件、模組和系統的效能、錯誤率和標準遵守情況進行各種測試。提供給例如 AI 設計開發商、ML 模型訓練機構……等等,需要長期大量傳輸運算資料的需求對象,提供穩定、高效能的 800GbE 傳輸輔助機制。


ONT-800 光通訊網路測試儀
ONT-800 光通訊網路測試儀


〈MAP-300 多應用光學測試平台〉


〈MAP-300 多應用光學測試平台〉,在 2020 榮獲 Lightwave 創新獎,是 VIAVI 實驗室和製造光學測試解決方案的核心。專為在實驗室和研發製造中,測試訊號收發結果、光傳輸效能而設計。〈MAP-300〉可容納各種測試模組,以滿足收發器測試的不同參數和階段。


▽ VIAVI 各式 MAP 模組選擇:

VIAVI 各式 MAP 模組選擇
VIAVI 各式 MAP 模組選擇

測試平台可根據使用者需求,搭配模組排列組合,實現光功率等級、插入損耗和光譜分析等基本測量,為製造光網路元件、模組和組件實現了可擴展性和效率。應用領域包含:


  • 通用光纖實驗室

  • 製造測試自動化

  • DWDM/WSS 測試

  • 連接性 IL/RLr89

  • 偏振擾亂和 OSNR


MAP-300 多應用光學測試平台
MAP-300 多應用光學測試平台


〈MPO 光損耗測試平台〉


〈MPO 光損耗測試平台〉是 VIAVI 推出的業界首款,針對光纖內「光損耗」測試的裝置,可根據 IEC 61280-4-5 TIA-526-28 規則,使用 MPO 光纖連接執行第 1 層(基礎)認證的所有測試要求。


MPO 光損耗測試平台備有光源和功率計,將基礎的 MPO 測試功能整合在一起,可在測試和認證採用本機 MPO 連接的網絡鏈路時確保快速而可靠的工作流程,透過提供可見性和控制,使技術人員能夠在光源和功率計上啟動測試以及查看和保存測試結果。


特點:


  • 快速、正確地對 MPO 鏈路和信號渠道執行第 1 層(基礎層)認證,不需分支電纜

  • 測試流程自動化,簡化作業設置

  • 一次性對所有波長進行測試

  • 無需清除內存,可存儲超過一天的結果

  • 借助板載顯微鏡,確保測試線的安全,並確保其完好無損

  • 使用 J-Reporter 配套應用程式,整合測試結果管理


MPO 光損耗測試平台
MPO 光損耗測試平台


VIAVI、翔宇科技,看準未來 800GbE 巨量傳輸的研發挑戰


相比 ONT 系列提供的強力 L1 - 8 埠接口測試,VIAVI 於 2023 推出〈HSE-800 8 埠 L2/L3 高速乙太網路測試〉解決方案,彙整了 PHY 到 L2/L3 的測試,採用先進的 WebUI 和測試端口同步,並提供動態授權(Dynamic Licensing)機制,靈活使用設備上的每一埠來進行操作,以原生 Python 基礎的自動化框架提供客戶整合測試流程。是針對 800GbE 趨勢的又一新研發。


HSE-800 8 埠 L2/L3 高速乙太網路測試
HSE-800 8 埠 L2/L3 高速乙太網路測試






《VIAVI Solutions》 位於亞利桑那州,原為 JDS Uniphase (JDSU) 於 2015 年更名;VIAVI Solutions 不僅是通信測試和測量及光學技術的全球領航者,亦致力於 PCI Express (PCIe) 等高速傳輸介面與協會合作提供解決方案。


《翔宇科技》代理 VIAVI Solutions 光纖網路設備測試、以及電腦運算儲存匯流排測試等兩大量測應用的各項解決方案。我們具備豐富客戶服務經驗,提供設備安裝、即時問題排除、設置建議、基本協定說明、潛在問題諮詢等;輔助客戶無縫接軌全球最新技術。





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