Dans le contexte de la numérisation, la transmission et le traitement de données à haut débit sont devenus les moteurs principaux du développement technologique. En tant que vecteur essentiel de transmission d'informations, la technologie de communication optique continue d'évoluer pour répondre à la croissance explosive de la demande en bande passante. Parmi ces avancées, le module optique LPO s'est imposé comme une technologie révolutionnaire, offrant des avantages technologiques uniques.
I. Définition du module optique LPO
LPO signifie
Optique enfichable à entraînement linéaire
, qui se traduit par « 线性驱动可插拔光模块 » en chinois. Ses principales caractéristiques résident dans la combinaison de
technologie d'entraînement linéaire
et
caractéristiques enfichables
.
-
Caractéristiques enfichables
:Semblable aux périphériques USB, il prend en charge le plug-and-play flexible, améliorant considérablement la commodité de l'installation, de la maintenance et des mises à niveau des équipements, tout en réduisant considérablement les coûts opérationnels et les temps d'arrêt dans des scénarios tels que les centres de données.
-
Technologie d'entraînement linéaire
C'est la principale différence entre les modules optiques LPO et les modules optiques traditionnels. Ces derniers s'appuient sur des puces DSP (traitement numérique du signal) pour le traitement du signal, lesquelles présentent une consommation énergétique élevée et des coûts élevés. En revanche, les modules optiques LPO abandonnent les puces DSP et adoptent la technologie analogique linéaire pour piloter directement les dispositifs optoélectroniques, simplifiant ainsi le traitement du signal et optimisant l'efficacité énergétique.
II. Principe de fonctionnement du module optique LPO
La fonction principale d'un module optique LPO est de réaliser une conversion efficace entre les signaux électriques et optiques, avec son processus de travail centré sur le « traitement simplifié » :
-
Extrémité émettrice :
Après réception d'un signal électrique, celui-ci est traité par une puce de commande haute linéarité dotée de la fonction CTLE (Continuous Time Linear Equalization) pour compenser l'atténuation des hautes fréquences lors de la transmission. Le laser est ensuite directement piloté pour convertir le signal électrique en signal optique, transmis via une fibre optique.
-
Côté réception :
Le détecteur optique convertit le signal optique reçu en un signal électrique faible, qui est amplifié et égalisé par un amplificateur de transimpédance (TIA) avec fonction d'égalisation. Une fois l'intégrité du signal restaurée, celui-ci est transmis à l'équipement terminal.
L'ensemble du processus remplace le traitement DSP traditionnellement complexe par une simple compensation du signal, réduisant considérablement la consommation d'énergie et les coûts tout en garantissant la qualité de la transmission.
III. Avantages techniques du module optique LPO
Par rapport aux modules optiques traditionnels, les avantages du LPO se concentrent sur trois dimensions : « faible consommation, faible coût et haute efficacité » :
-
Faible consommation d'énergie :
Après avoir retiré la puce DSP, la consommation électrique d'un module LPO 400G peut être réduite à moins de 4 W, soit environ 50 % de moins que les solutions traditionnelles, réduisant directement les factures d'électricité et les coûts de refroidissement dans les centres de données.
-
Faible coût:
L'élimination de la puce DSP coûteuse réduit les coûts de matériaux de 15 à 20 %. Parallèlement, la structure simplifiée diminue également les coûts de fabrication, posant ainsi les bases d'applications à grande échelle.
-
Faible latence :
En sautant le lien de traitement DSP, le délai est réduit du niveau nanoseconde au niveau sous-nanoseconde, soit une réduction de plus de 30 %, répondant parfaitement aux exigences strictes en temps réel de la formation de l'IA, du trading haute fréquence et d'autres scénarios.
-
Compatibilité et flexibilité :
Il conserve le format enfichable traditionnel, permettant une compatibilité parfaite avec le matériel réseau existant. De plus, il prend en charge des débits de données de 100G à 800G, voire plus, pour s'adapter à divers scénarios.
IV. Scénarios d'application du module optique LPO
Grâce à leurs avantages techniques uniques, les modules optiques LPO présentent une forte compétitivité dans les scénarios suivants :
-
Interconnexion interne du centre de données :
Dans les scénarios de courte distance de 100 mètres à 2 kilomètres, sa faible consommation d'énergie et son faible coût peuvent répondre efficacement aux besoins de connexion entre les serveurs et les commutateurs, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle globale des centres de données.
-
Clusters de puissance de calcul de l'IA :
La fonction de faible latence correspond précisément aux modèles de communication intensifs dans la formation de l'IA, garantissant une transmission rapide des données dans des clusters de niveau 10 000 cartes, évitant les goulots d'étranglement du réseau et améliorant les performances globales de puissance de calcul du cluster.
V. Défis et contre-mesures du module optique LPO
Malgré leurs avantages significatifs, les modules optiques LPO doivent encore surmonter les goulots d'étranglement suivants :
-
Limitation de la distance de transmission :
En raison de l'absence de traitement DSP, la distance de communication est limitée et elle est actuellement principalement applicable aux moyennes et courtes distances. Les solutions comprennent l'adoption de la technologie d'intégration photonique sur silicium et de procédés de conditionnement avancés pour améliorer la stabilité du signal, ainsi que l'introduction d'algorithmes de compensation intelligents pour optimiser les performances de transmission.
-
Exigences de haute précision pour l'artisanat :
Les exigences strictes en matière de précision de correspondance des dispositifs optiques et des paramètres des circuits obligent les entreprises à améliorer leurs capacités de fabrication de précision et à renforcer la coopération à travers la chaîne industrielle pour unifier les normes.
-
Problèmes de normalisation :
L'absence de normes industrielles unifiées nuit à la compatibilité et à l'interopérabilité des produits de différents fabricants. Actuellement, les associations industrielles et les organismes de normalisation accélèrent la formulation de spécifications techniques pertinentes pour favoriser l'industrialisation.
VI. Tendances de développement futures du module optique LPO
Avec l'itération technologique, la direction de développement des modules optiques LPO devient progressivement claire :
-
Innovation technologique continue :
Développer des dispositifs optiques plus performants, optimiser la conception des circuits et les algorithmes de compensation, et intégrer des technologies émergentes telles que l'IA pour réaliser une gestion intelligente et un ajustement adaptatif des modules.
-
Élargissement des domaines d’application :
S'étendant des centres de données et des clusters d'IA à la communication 5G, au calcul haute performance, au transport intelligent et à d'autres domaines, aidant diverses industries à réaliser leur transformation numérique.
-
Collaboration multitechnique :
Former des avantages complémentaires avec des technologies telles que le CPO (Co-packaged Optics) et la communication optique cohérente pour construire des solutions de communication optique complètes couvrant des distances courtes, moyennes et longues, répondant à des besoins de transmission diversifiés.
En simplifiant la technologie pour concilier performances et coûts, les modules optiques LPO révolutionnent le paysage technique des communications optiques. Avec la résolution progressive des défis existants, ils devraient devenir la solution phare des communications haut débit à courte distance, contribuant ainsi au développement de l'économie numérique.
