400G光模塊能滿足AIGC帶寬需求嗎？升級800G需要注意這些

今年初，以ChatGPT為代表的AIGC應用橫空出世，火爆程度席卷全球。國內互聯網公司也爭相進行大規模的大模型投資，幾家的產品已經面世。由此帶來的問題之一是GPU的互連接口和帶寬，國內此前采用的通用以太網架構大多基于400G體系，第三代與第二代400G的不同之處在于前者的host板卡側基于下一代112G Serdes/PHY，可以非常靈活地過渡升級到800G系統。

因此，目前國內大型互聯網公司在AI大模型的互聯方面大多采用800G接口降速為400G的應用，但在后續接口應用上，實際上都是基于112G技術。

就目前而言，400G還能夠滿足AIGC的需求，但隨著GPT-4和GPT-5對算力要求的不斷增加，預計下一代GPU互聯需要超過800G帶寬才能滿足需求，這也將推動整個產業鏈迅速轉向下一代基于112G的新架構和多溝通模型。

“如今，不僅是板卡內部通信，甚至板卡之間以及與交換機的連接，都采用了這種典型的結構。在連接需求劇增的情況下，如何確保多通道112G在不同的情況下能夠穩定運行，是目前整個產業鏈正在努力解決的問題。” VIAVI大中華區技術總監沙慧軍在第24屆中國國際光電博覽會（CIOE 2023）上接受《電子工程專輯》采訪時說到。

VIAVI大中華區技術總監沙慧軍

從400G到800G，需要注意什么？

那么從切換過程來看，從400G到800G，需要特別注意的點有哪些呢？

沙慧軍認為，AI大型模型是一個整體系統，涵蓋了芯片、板卡、服務器和交換機，最終構成了需要相應資源調配的后端管控系統。在光通信方面，首要考慮的是光模塊和IOC電纜等光連接技術，這些光連接涉及的距離可能從3米、10米甚至到100米不等，典型的互聯方式各有不同。

因此從400G切換到800G系統時，有幾個核心要點值得注意：

首先，要關注光模塊的封裝。硅光對下一代AI應用而言是非常重要的技術，因此現在的光模塊設計更注重性能。目前硅光是單模技術，但隨著技術發展，最終可能在成本上與傳統多模光技術持平，由此帶來的集成度會更高。

其次，數字信號處理（DSP）。盡管目前出現了一些線性驅動可插撥光模塊（LPO）技術，但目前主流應用仍然基于DSP技術，關于這兩者的性能平衡問題，學術界和行業內還存在不同看法。部分聲音認為DSP和LPO已經達到了良好的性能平衡，可以在許多交換機上應用來實現更好的性能；另一部分則認為LPO技術在前10分鐘內性能非常好，但隨著時間推移，Margin會越來越低，直接導致熱噪聲，沒有DSP的情況下，反射或溫度帶來的效應會加重后端主芯片處理的壓力。

如果能實現DSP和LPO之間的平衡，就能確保在不同環境條件下，交換機長期穩定運行。據沙慧軍透露，在本次光博會上就有廠商基于VIAVI的儀表為進行了LPO演示。“我看到一家公司基于QS11四通道的100G通道硅光技術，經過6-7小時測試，FEC的盈余（Margin）達到4級仍是非常穩定的狀態，這就是非常出色的性能體現。”

最后，112G技術成熟度。這涉及到從插件、PCV、先進封裝和交換機性能、系統集成和處理等方面整個產業鏈，現在每一步看起來都面臨著巨大的挑戰。目前整個產業鏈中只有少數頭部企業在這方面進行研發。

“但是我們今天討論800G，明年也許就會討論1.6T。” 沙慧軍說到，這是AI大模型超前部署或大規模部署導致的數據流量的變化帶來的加速，光模塊廠家必須提前布局。

800G高速以太網測試利器

鑒于現下高速網絡需求的不斷升級，為保證新一代設備的性能和互操作性，以順利實現技術的快速采用，800G組件的實驗室測試和驗證愈發重要。通過簡化并加速實驗室測試，廠商可更快地將800G網絡設備推向市場。

VIAVI在現場展出了面向光通信領域全面的解決方案產品組合，覆蓋到前沿光通信技術的創新成果，以展示光電協同、光電集成的綜合解決方案，其中包括：

ONT-800光網絡測試儀：該測試儀針對高速網絡的高性能實驗室和生產測試，可進行深層配置的多協議、多端口測試，適用于光傳輸IC、模塊和系統的研發和系統校驗。其設計可滿足400G器件的電源和冷卻需求以及800G光插拔。

OneAdvisor-1000：便攜式400G高速網絡測試儀為技術人員和工程師提供安裝和維護高容量網絡所需的所有測試功能, 支持新興技術和傳統技術，適合用于城域網/核心網、數據中心互連以及商業服務測試。

MTS-5800通信測試儀器：手持式雙端口測試儀MTS-5800非常小巧，可在網絡服務生命周期的各個階段進行測試，包括光纖測試、服務激活、故障排除以及維護。

第三代多應用平臺MAP-300：這是一款經過優化的光測試和測量平臺，可用于光通信技術的高效益開發和制造。作為VIAVI光學測試解決方案的核心，MAP系統可用于實驗室和制造應用，能夠滿足用戶當前和未來的需求。該平臺為整個產品組合提供了基礎，并且為制造光網絡元件、模塊和組件實現了可擴展性和效率。

來自VIAVI德國研發中心的全球高速傳輸產品線經理Ines Brunn女士，著重介紹了全新高速以太網（HSE）測試解決方案HSE-800，這也是HSE-800平臺首次在中國進行展示。

VIAVI全球高速傳輸產品線經理Ines Brunn女士在為參展工程師們介紹HSE-800

據介紹，HSE-800多端口解決方案是VIAVI ONT-800平臺的升級版，為ONT-800的物理層測試功能提供了補充。HSE為集成電路、模塊和網絡系統公司提供了高速設備，用于測試高達128 x 800G的能力。它提供了物理層測試功能，具備先進的流量生成和分析功能，用于排除故障和測試集成電路和可插拔接口的功能和性能，以及交換和路由設備及網絡。

Ines透露，HSE-800平臺即將全球發貨，首批貨物會交付給最重要的幾個全球伙伴，現在已經開始接受包括中國第一批客戶在內的訂單。

VIAVI高速以太網（HSE）測試解決方案HSE-800

從運營商市場，拓展到互聯網市場

談到推出這個升級平臺的初衷，Ines表示，過去VIAVI主要關注運營商設備市場，特別是和光通信相關的傳輸市場，而傳輸市場更多地涉及多業務的應用。“在傳輸網絡中，通常采用OTN（光傳輸網絡）的方式，VIAVI在這方面擁有幾十年的技術經驗，很多的測試規范起草都離不開VIAVI的支持。”

近年來，運營商設備行業的技術投資和迭代速度相對較慢，而隨著100G到800G的發展，中國云服務提供商和電商行業快速崛起，意識到行業變革的VIAVI決定投身互聯網行業（也可歸類為數通行業）。

在進行大量研究，并與眾多客戶進行溝通后，VIAVI看到了數通領域的一些關鍵趨勢以及對更強大物理測試平臺的需求：

首先，端口密度的增加。過去的測試重點是通信通道性能，一兩個端口已足夠進行端到端測試，每個端口需要去覆蓋多業務的應用場景，比如以太網、OTN、SDH。而現在的應用趨勢是需要支持多速率和多端口，處理路由和交換信令以及更多的分組的理念，更多地看重以太網協議。

第二，每一代技術迭代的時間窗口越來越短。以前一代技術可以用十年，現在一代技術只能覆蓋2-3年，如今業界甚至已經開始討論下一代224G技術。隨著速率的提升，衰耗、反射、串擾、抖動等效應對通信性能影響非常之大，“雖然一些數通測試廠商也有高密度方案，但我們的優質輸出信號可以更好地提供測試基準，給客戶搭建更大的網絡模型構架。” 沙慧軍說到。

最后，融合測試方案成為市場的大方向。在AIGC剛剛興起時，VIAVI看準實際推出新一代基于800G速率的高密度測試方案，最大可拓展到100T測試容量。目前交換機普遍最大能達到51.2T，而VIAVI的測試儀表可跨度到102T，覆蓋下一代測試能力的要求。

應對全球網絡的改變

在移動互聯網出現之前，人們更多的是以家庭寬帶的方式接入互聯網，在運營商側體現出的是常規流量。而從移動互聯網出現，到4G時代出現的在線視頻點播、在線購物，改變了這一流量模式。電商迅猛的發展對網絡的改變起到了決定性作用，帶來了大量的互聯網企業對于無論集中式還是分布式數據中心DCI網絡的投資，這是過去很長一段時間以來，流量增長的主要領域。

而今年網絡上的改變，更多的是高速計算帶來的局部爆炸性增長，以及并行計算帶來的數據需求。

“這與以往有很大不同。” 沙慧軍說到，高速存儲帶來的壓力是在某一個集群內部的數據量交互，每一個端口實時性和各個地方完全無阻塞的交互變得更加重要。另一個重要方面是物理層指標的要求，“一般評估一個端到端鏈接時，糾前誤碼率一般10的-15次方是足夠的。但最近頭部企業對于AI模型的限制方面，要求物理層的糾前誤碼達到10的-24次方。”

據悉，這是因為在這類構架上高速并行計算中的任何一次損失或缺陷，就可能對網絡重構帶來巨大影響，只有保證物理層在零風險的情況下，才能達到高效的重構要求。

此外，對于局部大模型數據的要求，物理單接口數據帶寬會成倍快速地增長，預計明年1.6T的新時代將會到來。

為了應對高速接口快速迭代帶來的行業挑戰，VIAVI采用一站式方案幫助產業鏈快速過渡到下一代高速接口，并確保客戶不同形態技術分支的設計，能夠達到行業的要求，并留出足夠的Margin。

中國廠商在哪些領域可能迎頭趕上？

談到未來看好的硅光技術應用領域，沙慧軍認為從目前看來，人工智能領域非常熱門，也正在對中國產業鏈產生重大影響。此外中國正在全力發展的芯片產業，在設計和制造上也依賴一些基本的光技術。如果能夠攻克其中的技術難題，將帶來大量的市場機會。

“芯片行業在未來幾年非常重要，目前我們看到更多的光模塊應用在半導體制造主設備上。例如一些廠商推廣的DCI BOX因為采用了標準化設計，大大簡化了設備互聯的難度，讓設備廠商把更多焦點放在光模塊的核心部分上。” 沙慧軍說到，客戶端模塊如果涉及硅光技術，硅光引擎是一個關鍵點，而DSP則是最核心的技術。其他如封裝和量產，通常中國公司都可以完成。

此外，相干光模塊領域的門檻較高。由于如今網絡架構趨于扁平化，整個網絡開始更面向開放的構架。以前模塊承擔的職責是一個系統、一塊板卡承擔的工作，而現DCO或ZR技術已經被國內外很多互聯網公司廣泛應用。

但相干光模塊最關鍵的幾個組件，國內公司是已經能夠完全自主開發？還是嚴重依賴國外供應體系？還要打個問號。眾所周知，中國公司的產業化能力非常強大，是外國企業望塵莫及的。然而在某些上游領域，要實現對國外巨頭的超越還需要比較長的時間。

 “以下一代224G為例，國內也出現了許多硅光領域新公司，它們采用了全新的微光方案，未來達到224G在技術層面是可行的。” 沙慧軍說到， “如果國內公司能夠攻克相關技術難題，這將為整個市場帶來巨大的機會。”