新華三800G LPO交換機(jī)的商用突破：從技術(shù)創(chuàng)新到體系構(gòu)建

  ICC訊 隨著AI大模型訓(xùn)練對網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的指數(shù)級增長，800G交換機(jī)成為智算中心不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。在這一技術(shù)演進(jìn)過程中，線性直驅(qū)光模塊(LPO)技術(shù)通過創(chuàng)新性地去掉DSP芯片，實現(xiàn)了功耗降低27%、時延減少17%以及成本顯著降低的多重突破，已然成為下一代數(shù)據(jù)中心建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。然而，LPO技術(shù)將傳統(tǒng)光模塊中的DSP功能轉(zhuǎn)移到交換機(jī)側(cè)，由此衍生出兩大核心技術(shù)挑戰(zhàn)：

  首先，在信號完整性方面，取消DSP后，抑制信號抖動和噪聲的任務(wù)完全依賴于交換機(jī)本身來實現(xiàn)，這對112Gbps PAM4信號的傳輸質(zhì)量提出了前所未有的要求，同時在800G超高密度端口配置下，還需確保所有端口在長期運(yùn)行中的信號穩(wěn)定性，這對交換機(jī)的硬件設(shè)計和制造工藝都帶來了嚴(yán)苛考驗;其次，在多廠商兼容性方面，要支持不同廠商的LPO模塊即插即用，這要求交換機(jī)必須具備智能化的參數(shù)自適應(yīng)能力，這對芯片級的硬件識別和系統(tǒng)級的軟件優(yōu)化提出了雙重挑戰(zhàn)。

  紫光股份旗下新華三集團(tuán)憑借其“架構(gòu)級創(chuàng)新、智能化調(diào)優(yōu)、多場景協(xié)同”獨特模式，不僅率先攻克了這些技術(shù)難題，更成功實現(xiàn)了800G LPO交換機(jī)的規(guī)模商用。目前，該解決方案已成功應(yīng)用于多個互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商客戶，特別是在AI算力基礎(chǔ)設(shè)施和大模型訓(xùn)練等前沿場景中展現(xiàn)出卓越性能。這一成就源于新華三在高速信號系統(tǒng)全鏈路設(shè)計中的理論創(chuàng)新、硬件優(yōu)化與器件協(xié)同能力的深度融合。

架構(gòu)級創(chuàng)新：

攻克LPO的物理層挑戰(zhàn)

  面對LPO技術(shù)帶來的嚴(yán)苛挑戰(zhàn)，新華三通過傳輸系統(tǒng)優(yōu)化、串?dāng)_抑制方案和動態(tài)補(bǔ)償機(jī)制三大核心技術(shù)，構(gòu)建起高速信號傳輸?shù)耐暾Ｕ象w系。

  在傳輸系統(tǒng)方面，新華三創(chuàng)新性地構(gòu)建了完整的鏈路損耗控制體系。采用Ultra Low Loss級PCB板材，優(yōu)化高速信號層疊歸一化設(shè)計，并通過系統(tǒng)鏈路全遍歷提取仿真，實現(xiàn)了112G PAM4信號傳輸損耗降低20%以上的突破。這一創(chuàng)新為LPO架構(gòu)提供了關(guān)鍵的信號質(zhì)量基礎(chǔ)。

  針對高速信號傳輸中不可避免的串?dāng)_難題，研發(fā)團(tuán)隊開發(fā)了創(chuàng)新的抑制方案。通過小孔技術(shù)和偏心孔技術(shù)優(yōu)化布線密度，采用多線徑控制動態(tài)調(diào)整走線間距，同時采用低插損高速連接器，提升高頻性能，使全鏈路信噪比提升超過10dB。這些措施協(xié)同作用，確保了高速信號的穩(wěn)定傳輸。

  更為關(guān)鍵的是，針對取消DSP后信號補(bǔ)償?shù)碾y題，研發(fā)團(tuán)隊重點優(yōu)化了動態(tài)補(bǔ)償機(jī)制：當(dāng)鏈路中高頻信號發(fā)生不同程度的衰減時，發(fā)送端ASIC芯片針對性在SerDes發(fā)送端，提供不同程度的預(yù)加重(增強(qiáng)信號跳變沿幅度)或去加重(降低穩(wěn)態(tài)信號電平);同時接收端SerDes動態(tài)調(diào)整CTLE均衡器(提升高頻增益)和DFE抽頭權(quán)重，實現(xiàn)信號損傷的快速補(bǔ)償。整套機(jī)制通過預(yù)訓(xùn)練參數(shù)庫與硬件補(bǔ)償模塊的協(xié)同，在毫秒級時間內(nèi)完成信號質(zhì)量優(yōu)化，既滿足LPO規(guī)范的眼圖要求，又顯著降低系統(tǒng)復(fù)雜度，展現(xiàn)了硬件精準(zhǔn)控制與軟件智能調(diào)優(yōu)的深度融合能力。

智能化調(diào)優(yōu)：

從硬件補(bǔ)償?shù)杰浖赃m應(yīng)優(yōu)化

  在解決多廠商兼容性這一難題，新華三基于前述硬件層的信號補(bǔ)償能力，自主研發(fā)的智能調(diào)優(yōu)系統(tǒng)以51.2T交換芯片平臺為依托，構(gòu)建起完整的信號質(zhì)量監(jiān)測與調(diào)節(jié)體系。該系統(tǒng)通過硬件層的SerDes的可配置補(bǔ)償能力和軟件層智能算法的協(xié)同，構(gòu)建兩級優(yōu)化體系：ASIC芯片執(zhí)行基于預(yù)訓(xùn)練參數(shù)的信號整形(信號補(bǔ)償)，上層軟件通過實時信道監(jiān)測、動態(tài)迭代優(yōu)化超過數(shù)十項電信號參數(shù)，實現(xiàn)對信號質(zhì)量的精準(zhǔn)調(diào)控，成功攻克了“各廠家模塊在不同端口參數(shù)調(diào)優(yōu)難、異廠家一致性差”的行業(yè)痛點。

  這套智能調(diào)優(yōu)系統(tǒng)展現(xiàn)出強(qiáng)大的解決能力。研發(fā)團(tuán)隊通過實時監(jiān)測各端口的眼圖質(zhì)量、抖動特性等關(guān)鍵指標(biāo)，經(jīng)過上千小時的優(yōu)化與數(shù)百小時的專業(yè)驗證，對交換機(jī)驅(qū)動軟件和高速模塊寄存器中的高速電信號參數(shù)進(jìn)行數(shù)百輪的參數(shù)調(diào)整，最終生成能夠滿足業(yè)務(wù)要求的最優(yōu)參數(shù)模型，將端口誤碼率控制在業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，并集成至交換機(jī)系統(tǒng)軟件。模塊上電時，系統(tǒng)自動識別并配置最優(yōu)電信號參數(shù)，確保低誤碼率運(yùn)行，實現(xiàn)業(yè)務(wù)端口的穩(wěn)定高效。

  在實際應(yīng)用場景中，該系統(tǒng)自動識別LPO模塊類型，并通過智能調(diào)優(yōu)系統(tǒng)中預(yù)存的最優(yōu)參數(shù)模型，快速匹配并應(yīng)用對應(yīng)配置，確保不同端口性能表現(xiàn)的高度一致。同時，該技術(shù)支持熱插拔場景，能夠在模塊更換后在可在毫秒級時延內(nèi)完成參數(shù)自適應(yīng)，保障業(yè)務(wù)無感知切換;在多廠商兼容方案方面，系統(tǒng)嚴(yán)格遵循CMIS和SFF-8636國際標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了對各廠家的不同模塊規(guī)格、不同芯片方案、不同激光器方案、以及多種應(yīng)用模式(一分二、一分四)等模塊的類型讀取，可靈活智能識別端口模塊模式，實現(xiàn)即插即用。這一突破極大降低了用戶部署的復(fù)雜度，為LPO技術(shù)的規(guī)模商用提供了關(guān)鍵支持。

多場景協(xié)同：

技術(shù)到商業(yè)閉環(huán)實踐

  新華三精心打造了高效的光模塊協(xié)同體系，成功構(gòu)建了完整的技術(shù)與商業(yè)閉環(huán)，通過三大核心支柱推動LPO技術(shù)規(guī)模商用。

  在認(rèn)證測試體系方面，新華三建立了行業(yè)領(lǐng)先的四維認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。該體系包含76項嚴(yán)格測試項目：本體認(rèn)證重點驗證光電信號特性和診斷功能;適配測試全面評估與交換機(jī)的兼容性;結(jié)構(gòu)測試確保機(jī)械強(qiáng)度;環(huán)境測試覆蓋從低溫到高溫的全溫度范圍。只有通過這一嚴(yán)苛認(rèn)證體系的產(chǎn)品，才能獲得新華三交換機(jī)適配認(rèn)證資格。

  可靠性保障體系貫穿光模塊全生命周期。認(rèn)證引入階段采用DPA分析和極端環(huán)境測試;生產(chǎn)階段實施包括ESS、老化測試、長纖測試等多重篩選;運(yùn)維階段通過模塊到系統(tǒng)多級智能運(yùn)維手段實現(xiàn)質(zhì)量閉環(huán)。這套體系使光模塊年故障率控制在1000PPM以下，達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平。

  新華三建立了覆蓋模塊、系統(tǒng)、平臺三層的智能運(yùn)維體系。在模塊層，除基礎(chǔ)診斷功能外，通過專有寄存器擴(kuò)展支持環(huán)回測試等高級功能;在系統(tǒng)層，開發(fā)的參數(shù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)診斷數(shù)據(jù)實時解析與配置管理;在平臺層，部署的健康管理平臺基于全生命周期數(shù)據(jù)構(gòu)建預(yù)測模型，支持故障預(yù)警和壽命評估。結(jié)合AD-DC智算版的實時監(jiān)控能力，可對功率、溫度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行分鐘級故障定位，完整覆蓋"交換機(jī)+GPU服務(wù)器"端網(wǎng)光模塊監(jiān)控場景，運(yùn)維效率顯著提升。

  基于在交換機(jī)硬件設(shè)計、智能調(diào)優(yōu)系統(tǒng)和光模塊協(xié)同體系方面的全方位技術(shù)突破，新華三 800G LPO 交換機(jī)已在多個領(lǐng)域取得顯著成效：支持頭部互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)數(shù)萬卡GPU集群高效互聯(lián)，降低運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心動態(tài)時延，承載AI智算中心數(shù)千卡GPU集群的訓(xùn)練流量，提升了制造業(yè)核心系統(tǒng)吞吐能力。這一創(chuàng)新實踐不僅突破了AI算力瓶頸，更展現(xiàn)了我國在高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力。面向未來，新華三將繼續(xù)深化技術(shù)創(chuàng)新、完善協(xié)同體系，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定，為全球數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的綠色發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。