盡可能減少數據傳輸所消耗的電力，以致于讓每一瓦特電力都用于AI計算。面對“算力的盡頭是電力”，這是AI時代每一位智算中心運營者的夢想。

但要接近這一夢想變得越來越難。當前，AI應用和大模型的飛速發展正推動智算中心AI集群的規模和數據流量激增，帶動智算網絡的能耗和成本節節攀升。尤其是網絡中的光模塊器件，由于帶寬和數量都將成倍提升，面臨的整體功耗問題尤為突出。

在此背景下，為了給“實際計算騰出更多的電力”，一種新的光模塊技術——LPO（線性驅動可插拔光模塊）脫穎而出。LPO采用線性直驅技術，取消了傳統可拔插光模塊中的DSP或CDR芯片，從而可顯著降低光模塊的功耗、成本和時延。

盡管LPO優勢明顯，但要實現規模部署，首先面臨著交換機與光模塊之間的互聯互通挑戰。

值得慶賀的是，在不久前舉行的IFOC 2024上，業界傳出了一則勁爆消息：新華三獨家受邀在現場展示了H3C S9827-128DH高密400G智算交換機與多家廠商的400G DSP&LPO模塊的互聯測試，結果顯示DSP和LPO的性能表現相近，驗證了基于112G SerDes的LPO方案的市場可行性。

此次互聯測試背后有著怎樣的技術邏輯和門檻？為什么偏偏新華三能做到？我們來展開講一講。

去掉DSP的LPO

眾所周知，光模塊在網絡連接中執行光信號和電信號轉換的任務，傳統可拔插光模塊主要由DSP（數字信號處理器）、TIA（跨阻抗放大器）、Driver（驅動器）、LD（激光器）、PD（光電探測器）等部分組成。連接交換機后，信號發送的大致流程是：交換機ASIC SerDes將電信號通過PCB（印刷電路板）驅動到光模塊，光模塊中的DSP芯片接收電信號并執行信號再生、信號均衡補償等功能，然后電信號經過Driver放大后由激光器轉換為光信號發射出去。

顯然，在傳統可拔插光模塊中，DSP是關鍵組件。由于信號通過PCB上的傳輸線時會發生損耗，且損耗會隨著數據速率和傳輸線長度增加而增加，而DSP芯片的引入可緩解鏈路損耗和對抗信號失真。

但DSP芯片也有缺點，大家都知道，凡是負責高速數字信號處理的芯片都很耗電且成本高昂。數據顯示，400G光模塊中典型的7nm DSP功耗占模塊功耗的50%。進入AI時代，隨著AI集群規模不斷擴張，光模塊在智算網絡中的整體功耗還會進一步加劇。一方面，光模塊速率從100G、200G向400G、800G甚至1.6T演進，致使單個光模塊的功耗持續攀升。另一方面，由于智算網絡架構更加扁平且無收斂，AI集群規模擴張會引發對光模塊的數量需求急劇上漲。據計算，智算網絡所需的光模塊數量將相對GPU數量呈數倍增長。

正因如此，LPO技術從2023年開始受到業界廣泛關注。如上圖所示，LPO摒棄了傳統光模塊里的DSP，取而代之的是，將相關功能集成到交換機ASIC，并采用性能更優、信號補償能力更強的TIA和Driver電芯片。這樣一來，光模塊中只剩下線性模擬組件和光引擎部分，從而可顯著降低光模塊功耗、延遲、成本和尺寸。

壓力給到了交換機

顯而易見，LPO方案將信號再生和數字信號補償功能轉移到交換機側后，主要依靠ASIC SerDes來整合端到端鏈路性能，自然對交換機的性能和兼容性提出了更高的要求。

首先，LPO光模塊去掉DSP后只剩下對抖動、噪聲、干擾、衰減等更加敏感的線性模擬組件，盡管Driver/TIA具有更強的均衡能力，但仍然不可避免地會將這些影響信號完整性的因素層層傳遞和疊加，進而造成整條鏈路的誤碼率增加。因此，這要求對交換機的電路部分進行精心設計，以實現更低的交換機端口損耗，確保到達光模塊的電信號質量足夠好。

其次，交換機ASIC SerDes與光模塊之間通過PCB上的傳輸線路連接，受走線、打孔、焊接等PCB制造工藝的影響，交換機各個端口的插入損耗和回波損耗必然存在一定的差異，導致同一LPO光模塊在不同交換機端口的誤碼率性能表現不一致。這要求交換機能對高損耗端口進行補償，并能根據不同端口的損耗匹配最優的均衡參數，從而確保交換機全端口支持LPO光模塊。

再者，由于采用的激光器方案、支持的傳輸距離等不同，LPO光模塊具有多種類型，考慮不同廠家、不同類型的LPO光模塊的光電通道特性不同，交換機還需具備識別光模塊類型的能力，并能根據不同的信道特性、TIA/Driver參數進行均衡參數自動調優，以主動適配光模塊，使端到端鏈路性能達到最優。

為什么是新華三？

本次互聯測試在H3C S9827-128DH與各廠商的多種類型的LPO光模塊之間完成了光眼圖測試和誤碼率測試，結果顯示：一、H3C S9827-128DH端口可以識別400G VR4+VCSEL、400G DR4+硅光、400G DR4+EML等不同類型、不同規格的QSFP112模塊，同時交換機不同端口保持較好的電信號一致性；二、各廠商的LPO模塊在H3C S9827上的誤碼率均低于門限要求，且經過與主機適配調優的LPO模塊誤碼率表現較好，與DSP方案光模塊誤碼率相近。

圖示：不同廠商的LPO模塊在不同端口上的誤碼率對比圖

這些良好的測試結果無疑證明了新華三智算交換機已解決LPO方案帶給交換機的新挑戰，彰顯出新華三智算交換機產品強大的性能、穩定性和兼容性，為LPO光模塊規模應用再添助力。這背后，新華三是如何做到的？

首先，為確保交換機全端口性能一致良好，新華三 S9827-128DH采用51.2T交換芯片、以及領先的超低損PCB板材，并精密設計端口與PCB板材之間的布局走線，最大化減少電信號衰減和串聲干擾。同時，經過長達半年的反復測試、修改、優化交換機驅動軟件和高速模塊寄存器中的高速電信號參數（預加重、均衡等），選取最優的參數模型，導入交換機的固化軟件系統中。在模塊上電后，將自動識別高速模塊并賦予其兼容范圍最好的電信號，實現較低的誤碼率，保障業務端口穩定運行。

其次，為了廣泛兼容不同規格、不同技術方案的高速模塊，H3C S9827-128DH交換機軟件遵循CMIS和SFF-8636，采用邏輯讀取器，在讀取光模塊寄存器中的信息后，通過在驅動軟件導入的靈活、完善的識別策略，實現對各廠家的不同模塊規格（VR4、DR4等）、不同芯片方案（DSP、LPO）、不同激光器方案（EML、硅光）、多種應用模式（一對一、一分二）的QSFP112模塊的類型讀取，可靈活智能識別端口模塊模式，快速上電。

最后，謀全局，方能引領變革。以上所有的技術創新突破當然都離不開新華三的前瞻性布局。面對日新月異的AI技術和應用推動智算中心的異構算力規模和復雜性節節攀升，給智算網絡的性能、能效等提出了越來越高的要求，新華三始終倡導以開放標準的聯接技術打通智算互聯互通的大動脈。光模塊作為智算網絡的關鍵器件，此次新華三智算交換機完成與各廠商、各種類型的LPO光模塊的良好對接，正是踐行開放標準路線的一次生動實踐。

事實上，在前瞻性布局引領下，新華三不只是推出了400G/800G LPO高密智算交換機，還推出了支持同城長距集群間的互聯互通的400G/800G ZR/ZR+ DCI硬件方案、具有極致的轉發性能與網卡解耦能力的算力集群核心交換機H3C S12500 AI等眾多產品與解決方案，充分表明其已在AI算力時代把握住了先發優勢，為推動智算網絡變革和助力AI產業綠色高效發展做好了充分準備。

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