امنیت
فهرست مطالب
ماژول Marvell COLORZ 80
یکی از دستاوردهای مهم سال در دنیای شبکه و ارتباطات، رونمایی از ماژول Marvell COLORZ 800 است. یک ماژول نوری 800G ZR+ دوربرد که در قالب استاندارد OSFP به بازار عرضه شده است. ماژولی که می‌تواند با سرعت 800 گیگابیت بر ثانیه به مسافت بیش از 500 یا 1000 کیلومتر برسد. حتی می‌توان آن را تنظیم کرد تا ارتباط 400 گیگابیت بر ثانیه را تا مسافت 2500 کیلومتر امکان‌پذیر کند. این دستاورد بزرگ، نقطه عطفی در دستیابی به روش‌های انتقال پایدار و پرسرعت اطلاعات در عصر جدید است. ماژولی که قرار است در کاربردهای مرتبط با اینترنت اشیا، اینترنت اشیا صنعتی و استقرار مراکز راه دور، نقش کلیدی داشته باشد.
امروزه در مراکز داده، پایه و اساس به این صورت است: تا جایی که می‌توانید از مس استفاده کنید، سپس وقتی فاصله خیلی دور شد، به سراغ مکانیزم‌های نوری بروید. اگر به ماژولی مثل NVIDIA GB200 NVL72 نگاهی داشته باشید، شاهد نوآوری‌های بزرگ، توانایی اتصال متقابل 72 پردازنده گرافیکی و سوئیچ با استفاده از مس در پشت آن خواهید بود که دقیقا همسو با تحولات روز دنیای فناوری طراحی شده است.
هنگامی که طول کابل‌ها از مرز 3 متر یا بیشتر عبور می‌کند، باعث می‌شوند تا کارایی مس در انتقال پرسرعت اطلاعات به دلیل یکپارچگی سیگنال افت محسوسی داشته باشد و این موضوع در برخی از کاربردها و پروژه‌ها خوب نیست.
در حالی که مس اغلب داخل یک رک و رک‌های مجاور عملکرد خوبی دارد، اما در بیشتر موارد از ماژول‌های نوری برای پوشش مسافتهای طولانی‌تر استفاده می‌شود. با این حال، یک نکته وجود دارد. ماژول‌های نوری از فناوری‌های مختلفی برای پوشش مسافتهای طولانی با سرعت‌های مختلف استفاده می‌کنند. یک ماژول نوری کوتاه‌برد که با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه یا 100 گیگابیت بر ثانیه کار می‌کند، به دلیل مقیاس‌پذیری فناوری در پیچیدگی، هزینه تولید بسیار کمتری نسبت به یک ماژول نوری دوربرد دارد که با سرعت 400 گیگابیت بر ثانیه یا 800 گیگابیت بر ثانیه کار می‌کند. جنبه دیگر، فرم فکتورهایی است که ماژول‌های نوری بر پایه آن‌ها عرضه می‌شوند. ماژول‌های فرم فکتور CFP بیشتر در کاربردهای مخابراتی رایج هستند. در مراکز داده، ما تمایل داریم ماژول‌های SFP کوچک را برای کاربردهای پایین‌تر و ماژول‌های QSFP و OSFP بزرگ‌تر را برای کاربردهای با سرعت بالاتر استفاده کنیم. حتی کارت‌های رابط شبکه مورد استفاده در پلتفرم‌های هوش مصنوعی مثل NVIDIA ConnectX-7 400GbE از OSFP استفاده می‌کنند. OSFP یک استاندارد ماژول بزرگ‌تر با توان عملیاتی بالا، خنک‌کنندگی و مهم‌تر از همه فضای مورد نیاز برای مدیریت تمام مولفه‌ها است.
در محصول فوق، در یک سمت، ماژول سیگنال‌های الکتریکی را از دستگاه می‌گیرد. در طرف دیگر، ما مولفه‌های انتقال و دریافت نوری را داریم که کابل فیبر به آن وصل می‌شود. در حالی که ممکن است ساده به نظر برسد، جادوی اصلی داخل محفظه فلزی اتفاق می‌افتد. سیگنال‌های الکتریکی به سیگنال‌های نوری تبدیل می‌شوند و در طرف دیگر سیگنال‌های نوری دوباره به الکتریکی تبدیل می‌شوند.
همان‌گونه که پیش‌تر اشاره کردیم، هزینه تولید یک ماژول نوری کوتاه‌برد که با سرعت 10 یا 100 گیگابیت بر ثانیه کار می‌کند، به مراتب کمتر از یک ماژول نوری دوربرد با سرعت 400 یا 800 گیگابیت بر ثانیه است، دلیل اصلی این تفاوت، افزایش پیچیدگی فناوری با افزایش سرعت است. علاوه بر این، ماژول‌های نوری در فرم فکتورهای مختلفی عرضه می‌شوند. ماژول‌های فرم فاکتور CFP بیشتر توسط اپراتورهای مخابراتی، ارائه‌دهندگان خدمات ابری و شرکت‌های کاربردهای مخابراتی استفاده می‌شوند. در مراکز داده، ما معمولا ماژول‌های SFP کوچک را برای کاربردهای با سرعت پایین‌تر و ماژول‌های QSFP و OSFP بزرگ‌تر را برای کاربردهای با سرعت بالاتر مشاهده می‌کنیم. حتی کارت‌های رابط شبکه (NIC) مورد استفاده در زیرساخت‌های هوش مصنوعی رایج مانند آداپتور NVIDIA ConnectX-7 400GbE از OSFP استفاده می‌کنند.
نکته مهمی که باید به آن اشاره داشته باشیم این است که نحوه قرارگیری قطعات داخل یک ماژول نوری خیلی مهم هستند. حتی یک میلی‌متر جابه‌جایی یک قطعه می‌تواند تاثیر زیادی روی عملکردش بگذارد.
عاملی که باعث می‌شود این ماژول خیلی منحصر به فرد باشد، تنها توانایی ساخت یک ماژول ارتباطی 400 گیگابیت بر ثانیه با مسافت 2500 کیلومتر یا 800 گیگابیت بر ثانیه با مسافت 1000 کیلومتر نیست، بلکه توانایی بسته‌بندی مولفه‌های سخت‌افزاری در یک ماژول استاندارد قابل اتصال است.
وقتی به پلتفرم نگاه می‌کنیم، اولین چیزی که می‌بینیم، یک کابل DAC کوتاه است. این قسمت مربوط به سیگنال الکتریکی 800 گیگابیت بر ثانیه است.
در شکل بالا نمای دیگر برد توسعه و مولفه‌های پیرامون آن را مشاهده می‌کنید. برد الکتریکی ماژول، همان چیزی است که باعث شده یک محصول منحصر به فرد داشته باشیم. این درست همان نقطه‌ای است که سیگنال به سمت آن می‌رود و از یک Marvell Orion DSP عبور می‌کند. این قطعه بین قسمت الکتریکی و نوری قرار دارد و وظیفه‌اش تمیز کردن سیگنال از هرگونه نویز و پارازیت است، بنابراین، سیگنال‌ها و بسته‌های اطلاعاتی با نرخ تلفات کمتری از مبدا به مقصد خواهند رسید.
برای اینکه تصویر دقیق‌تری داشته باشیم، به شکل زیر نگاه کنید که Marvell Orion DSP را کنار ماژول COLORZ III 800G ZR+ که داخلش قرار دارد نشان می‌دهد. این ماژول OSFP درست بالای ماژول‌های قابل اتصال نسل قبلی COLORZ II (400G) و COLORZ I (100G) قرار دارد.
این DSPها جالب هستند، زیرا باید کارهای زیادی را در محیط‌های بسیار محدود از نظر فضا و توان انجام دهند. در حالی که تراشه‌های NIC معمولی 10 گیگابیت بر ثانیه یا 25 گیگابیت بر ثانیه با فناوری فرآیند نسل بسیار قدیمی‌تر تولید می‌شوند، این DSPها با فرآیند 5 نانومتری ساخته شده‌اند تا پردازش را در محدودیت‌های پر ترافیک امکان‌پذیر کنند. مکانیزم کاری به این صورت است که از DSP، سیگنال ارسال‌شده و سپس به CDM یا ماژول درایور منسجم (Coherent Driver Module) می‌رود. این تراکم و چگالی بالا، باعث می‌شود تا ماژول بتواند حجم بیشتری از بسته‌ها پردازش کند، اما به همان نسبت گرمای زیادی تولید می‌کند. جعبه کوچک‌تر از دو جعبه طلایی/برنجی رنگ در زیر است که یک فیبر به آن متصل می‌شود.
در جعبه کوچک، مولفه‌های لازم برای تبدیل سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری با استفاده از منبع نور لیزری، مدولاتورها و سایر مولفه‌ها را داریم. سیگنال الکتریکی از یک سو وارد شده و در طرف دیگر، نور بر روی یک رشته فیبر نوری خروجی دریافت می‌شود.
ماژول بزرگ‌تر که در سمت چپ مشاهده می‌کنید، طرف دریافت نامیده می‌شود که ICR یا گیرنده منسجم یکپارچه (integrated coherent receiver) است. مولفه دیگری که باید توجه شما را جلب کند، به خصوص اگر به طور منظم از کابل‌ها و اپتیک‌های تک‌حالته LC استفاده کرده باشید: دو کابل فیبر است که به سمت دریافت‌کننده وارد شده است. این‌جا است که این فناوری کمی پیچیده‌تر از اپتیک‌های کم‌هزینه و کم‌سرعت می‌شود که تنها فرآیند تشخیص مستقیم را انجام می‌دهند.
به جای اینکه فقط یک فیبر سمت دریافت داشته باشیم، یک نوسانگر محلی روی برد داریم که سیگنال دوم را به ICR تغذیه می‌کند. شما می‌توانید آن را به عنوان یک سیگنال مرجع در نظر بگیرید که با هدف بهبود کیفیت سیگنال تعبیه شده است. داخل ICR یک هیبرید 90 درجه وجود دارد، یک مولفه غیرفعال (پسیو) که به حفظ مواردی مانند اطلاعات فاز و دامنه کمک می‌کند. این دو معیار به این دلیل مهم هستند که باعث حفظ ثبات و یکنواختی سیگنال می‌شوند و مانع از آن می‌شوند تا سیگنال در طول مسیر با افت همراه باشد. ICR دارای آشکارساز نوری است که قبل از تولید یک خروجی الکتریکی در طرف دیگر، سیگنال نوری را دریافت می‌کند. با توجه به این که در بیشتر مواردف سیگنال الکتریکی ضعیف است، بنابراین ما یک TIA یا تقویت‌کننده ترانس امپدانس داریم که جریان الکتریکی ضعیف را از آشکارساز نوری می‌گیرد و ولتاژی را اضافه می‌کند که قابل اندازه‌گیری است. آن را به عنوان یک تقویت‌کننده برای طرف الکتریکی در نظر بگیرید. به طور معمول، این مولفه‌ها به مکانیزم سرمایش نیاز دارند، بنابراین برد مرجع همانند تصویر زیر است:
حتی منبع لیزر مرجع نیز به یک هیت سینک نیاز دارد. سیگنال الکتریکی از ICR می‌تواند به Orion DSP در طرف الکتریکی تغذیه شود. این رویکرد ما را با یک حلقه کامل در طرف الکتریکی و طرف نوری به نقطه شروع برمی‌گرداند. نکته مهمی که باید در این زمینه به آن دقت کنیم این است که هر طرف این پلتفرم توسعه در نهایت داخل فرم فکتور OSFP بسته‌بندی و خنک می‌شود.
کلام آخر
امیدوارم از نگاه فوق به یک فناوری واقعا جذاب لذت برده باشید. ما اغلب به ماژول‌های قابل اتصال نگاه می‌کنیم که شبیه محفظه‌های فلزی به نظر می‌رسند. از این نما، تشخیص اینکه چرا یکی پیچیده‌تر از دیگری است، آسان نیست. امیدواریم نگاه کردن به آنچه داخل ماژول‌های پیشرفته‌تر اتفاق می‌افتد، درکی از میزان پیچیدگی محاسبات داخل این اپتیک‌های قابل اتصال به شما بدهد. در این مطلب، ما داخل یک ماژول نوری 100G SR4 ساده و کم‌هزینه را دیدیم که متفاوت با نمونه‌های دیگر است. به طور مثال، ماژول نوری 800G ZR+ به لحاظ فنی و معماری ساختار پیچیده‌تری دارد. دلیل این است که اگرچه ممکن است همه ماژول‌ها شبیه هم به نظر برسند، اما ماژول COLORZ III هشت برابر نرخ انتقال بیشتر داده‌ها را در مسافتی 10000 برابری ارائه می‌دهد. بنابراین، ما به ماژولی دسترسی داریم که قادر است اطلاعات را با سرعت بالا و به شکل پایدار در مسافتهای دور انتقال دهد.
حمیدرضا تائبی
اشتراک‌گذاری
مطالب مشابه
۶ فروردین ۱۴۰۴
