Комплексный анализ 400-гигабитного кабеля-сплиттера NDR и медных технологий OSFP 800G

Введение

Поскольку вычислительная мощность ИИ стремительно растет, а гипермасштабные центры обработки данных стремительно расширяются, глобальный спрос на пропускную способность сети ежегодно растет более чем на 30%. В эту эпоху конфигураций портов высокой плотности и оптимизации энергоэффективности технология OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) стала критически важным фактором для межсоединений 400G/800G благодаря своим превосходным тепловым характеристикам и электрическим характеристикам. В этой статье рассматриваются технологии медного кабеля OSFP, включая DAC, ACC и AEC, с упором на 400 ГБ NDR-кабель-сплиттер приложений.

Технические принципы и категории продуктов

DAC (медный кабель прямого подключения): экономичное решение для коротких расстояний

Техническая Архитектура

• 400G ЦАП: Использует 8-канальную модуляцию PAM4 со скоростью 50 Гбит/с на канал, достигая общей пропускной способности 400 Гбит/с через разъемы OSFP. Имеет сверхнизкие потери медных проводов 26AWG с контролем импеданса ±5 Ом.

• 800G ЦАП: ImpЭто устройство реализует дизайн канала aal-density или 112Gbps PAM4 на канал, удваивая пропускную способность в том же форм-факторе. Продвинутые модели используют ортогональную маршрутизацию для снижения перекрестных помех.

Сравнение производительности

Параметр	400G ЦАП	800G ЦАП
Макс. Расстояние	≤3m	≤2m
Типичная мощность	0.5W	0.8W
Задержка	<0.1 мкс	<0.08 мкс

Ценность предложения
Снижает затраты на межсоединения на 30% в кластерах ИИ, таких как NVIDIA DGX H100, идеально подходит для соединений коммутатора с сервером Top-of-Rack (ToR).

ACC (активный медный кабель): сбалансированное решение средней дальности

Core Technology
Интегрирует линейные чипы редрайвера с цепями CTLE (Continuous Time Linear Equalization) (типичное усиление 12 дБ). Технология адаптивного предварительного выделения компенсирует затухание высоких частот, поддерживая BER <1E-15 на расстоянии 5 м для моделей 800G.

Ключевые приложения

Межстоечные соединения между коммутаторами Mellanox Quantum-2 IB и адаптерами ConnectX-7

Взаимосвязи между хранилищами и вычислениями в гиперконвергентной инфраструктуре

AEC (активный электрический кабель): первоклассное решение с большой протяженностью

Инновации
Оснащен чипсетами Retimer с функцией CDR (Clock Data Recovery) и усовершенствованной обработкой сигнала. Модели на базе Broadcom DSP поддерживают 64-отводный FFE и 12-отводный DFE, что повышает целостность сигнала.

Показатели эффективности
На расстоянии 7 м AEC демонстрирует улучшение SNR на 8 дБ и на 40% более широкую глазковую диаграмму по сравнению с DAC, что соответствует спецификациям OCP CEI-112G-XSR-PAM4.

Сценарии применения и развертывание кабеля-сплиттера NDR 400 ГБ

Взаимодействие кластера AI/ML

Конфигурации коммутации NDR 800G:

Режим 4x200G: Подключает коммутаторы Spectrum-4 к DPU BlueField-3, обеспечивая разгрузку RoCEv2/RDMA.

Режим 2x400G: Поддерживает трафик AllReduce в узлах обучения с несколькими GPU.

Типичная установка: Расширение портов 1:4 через OSFP DAC до 8 серверов H100.

Технология кабеля-сплиттера NDR 400G
Разветвительный кабель NDR 400 ГБ — это важнейшее новшество в решениях по высокоплотным соединениям. Он разветвляет порты OSFP 800 Гбит/с на два канала 400 Гбит/с, обеспечивая эффективное использование портов. Эта технология, доступная в вариантах DAC и ACC, оптимизирует инвестиции в инфраструктуру, сохраняя обратную совместимость.

Техническая реализация

• ЦАП-сплиттер: Реализует пассивное двойное аксиальное разделение с проводниками 34AWG, обеспечивая передачу 2x400G PAM4 (56 Гбод) на расстояние ≤2 м. Имеет согласованную по сопротивлению Y-кабельную архитектуру (ΔZ <3 Ом) с разъемами OSFP-800G на два OSFP-400G.
• ACC-сплиттер: Интегрирует двунаправленные микросхемы редрайвера (4-отводные FFE на канал) для увеличения дальности до 4 м. Реализует динамическое перераспределение полос для поддержания целостности сигнала 112 Гбит/с на полосу (SNDR >18 дБ).

Преимущества производительности

Особенность	Разветвитель ЦАП 800G→2x400G	Разветвитель ACC 800G→2x400G
вносимые потери	≤3.2 дБ при 14 ГГц	≤2.8 дБ при 26 ГГц
Изоляция перекрестных помех	> 38dB	> 42dB
Энергоэффективность	0.6 Вт (пассивный)	1.4 Вт (активный)
Типичное применение	Соединения листьев и позвоночника NVIDIA DGX SuperPOD	Соединения модулей Google TPU v4

Сценарии развертывания

Оптимизация структуры обучения ИИ
Он обеспечивает расширение портов 1:2 для коммутаторов 800G (например, Cisco Nexus 92300YC) до двух вычислительных узлов 400G (H100/H200), снижая стоимость порта на 40% по сравнению с отдельными соединениями 400G.

Дезагрегация хранения
Поддерживает двухпутевое подключение от контроллеров хранения 800G (Pure Storage FlashBlade//E) к целевым устройствам 400G NVMe-oF, поддерживая асимметрию задержки <2 мкс между разделенными каналами.

Многопротокольная конвергенция
Обеспечивает гибридные сети 400GbE/IB EDR посредством разделения, не зависящего от протокола, с подтвержденной эффективностью пропускной способности 93.7% в операциях MPI_ALLTOALL.

Метрики проверки

• Достигает 0 BER при пороговом значении 1E-25 FEC в тестировании на соответствие 802.3ck
• Температурная стабильность: <3℃ дельта-T по разделенным каналам при нагрузке 25 Вт
• Поддерживает бесперебойное обновление прошивки через интерфейс управления CMIS 4.0

Этот прорыв в технологии разделения сигналов позволяет операторам центров обработки данных максимально использовать порт коммутатора 800G, сохраняя при этом детерминированную производительность для чувствительных к задержкам рабочих нагрузок ИИ/МО.

Оптимизация сети хранения данных

Конструкция IB Twin-Port: обеспечивает скорость 400 Гбит/с в полнодуплексном режиме с задержкой <600 нс для распределенной синхронизации метаданных.

QSFP56 Совместимость: Обеспечивает интеграцию устаревших устройств через адаптеры OSFP-QSFP.

Решения HPC-взаимодействия

Топология толстого дерева: Сети CLOS на базе AEC поддерживают 32 процесса MPI на канал.

Готовность к жидкостному охлаждению: Позолоченные контакты, одобренные для иммерсионного охлаждения (IEC 60512-99-001).

Руководство по сравнению и выбору технологий

Матрица характеристик продукта

Особенность	DAC	ACC	АЭК
Макс. Расстояние	≤3m	≤7m	≤10m
потребляемая мощность	0.5-0.8W	1.2-1.8W	2.5-3.5W
Множитель стоимости	1x	1.8x	3x
Идеальный вариант использования	Внутристойка	Поперечная стойка	HPC/ML

Рабочий процесс принятия решений

Дорожная карта будущего

Комбинированная оптика: Совместная работа Intel и Ayar Labs позволила интегрировать Retimer в микросхемы ASIC коммутаторов, что позволило снизить энергопотребление на 30%.

Умная Диагностика: Мониторинг I2C с поддержкой BMC и анализом BER в реальном времени (совместимо с CMIS 5.0).

Материальные инновации: Прогнозируется расширение композитных проводников из углеродных нанотрубок 800G ЦАП досягаемость до 5м.

Заключение

В эпоху цифровой трансформации, основанной на вычислениях, кабели-разветвители NDR 400 ГБ и медные технологии OSFP переопределяют экономику центров обработки данных. От оптимизированных по стоимости DAC до ориентированных на производительность AEC эта экосистема демонстрирует значительный прогресс в проектировании целостности сигнала, одновременно уравновешивая требования к TCO и пропускной способности. По мере развития стандартов OAM (Open Accelerator Module) эти решения продолжат расширять возможности кластеров ИИ, основных сетей 5G и архитектур HPC следующего поколения.