Студент

Клинт Шоу уже более пяти лет работает с Facebook (теперь Meta) над повышением энергоэффективности центров обработки данных гиганта социальных сетей. Вместе с другими исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Шоу, профессор электротехники и вычислительной техники, возглавил команду, в которую входило множество студентов, для разработки когерентной оптической линии связи со скоростью одноволновой передачи 200 Гбит/с и мощностью 1,5 Вт.

Амбициозный проект включал в себя разработку и интегрированную упаковку фотоники с электронными схемами, разработанную студентами профессора Джеймса Баквальтера на факультете электротехники и вычислительной техники (ECE), а также разработку сетевых архитектур, использующих фотонное переключение, под руководством профессора-исследователя ECE Аделя Салеха.

Окончательный результат? Когерентная оптическая линия связи, разработанная в сотрудничестве с Intel под руководством Аарона Махарри, недавно защитившего докторскую диссертацию. в лаборатории Шоу. Идея этой связи была выдвинута около дюжины лет назад почетным профессором Ларри Колдреном, мировым пионером в области фотонных интегральных схем (PIC).

«Никто не верил, что это сработает», — сказал Колдрен. «Они подумали, что мы пошли пообедать, и спросили нас: «Почему вы пытаетесь создать связную связь в центре обработки данных?» Это безумие.'"

Ситуация с оптической связью

Когда в центре обработки данных используется оптическая линия связи, информация передается от одного сетевого коммутатора к другому посредством электронного сигнала, который проходит от первого коммутатора к модулю приемопередатчика, который преобразует его в оптический сигнал. Затем этот сигнал передается по оптоволокну для приема на другом конце, где он снова преобразуется в электрический сигнал. «Мы концентрируемся на приемопередающей части линии связи, поскольку она преобразует сигнал на обоих концах», — сказал Махарри.

Махарри, который присоединился к группе Шоу как раз в самом начале проекта, представил исследование на конференции по оптоволоконной связи (OFC), главной встрече профессионалов в области оптических коммуникаций и сетей, состоявшейся в Сан-Диего в начале марта.

«Это важный шаг на пути к сетям центров обработки данных следующего поколения, построенным на когерентных оптических каналах», — сказал Махарри на конференции. «Эти каналы позволят центрам обработки данных экономически масштабировать пропускную способность сети с меньшим потреблением энергии, что приведет к созданию лучшего, более устойчивого и дешевого Интернета».

«Сила статьи Аарона заключается в интеграции — чрезвычайно высоком уровне оптической интеграции со стороны оптического устройства, а затем в электрической интеграции и совместном проектировании этих двух вещей», — сказал Шоу. «Получение такого замечательного результата было впечатляющим достижением, и я думаю, именно поэтому OFC высоко оценило и выделило нашу статью».

Шоу использует аналог автомобильного радио, чтобы объяснить, что делает когерентная связь. «Антенна вещает на какой-то частоте, и сигнал распространяется во всех направлениях», — сказал он. «К тому времени, когда сигнал доходит до вас, он становится очень слабым, но вы можете его принять, имея локальный генератор — электрический генератор синусоидальных волн в автомобильном радиоприемнике — который усиливает сигнал выбранной вами станции. Тот же принцип действует и в когерентной оптике. Хотя гетеродин является оптическим — лазером — он также обеспечивает гораздо более чувствительное обнаружение сигнала».

Оптические каналы связи, используемые в центрах обработки данных, которые сейчас образуют основу Интернета, часто полагаются на подход связи, известный как прямое обнаружение модуляции интенсивности (IMDD), при котором информация кодируется путем модуляции только уровней мощности света. Рост скорости передачи данных привел к увеличению интереса к замене каналов IMDD более масштабируемыми когерентными каналами, но их высокое энергопотребление и стоимость помешали их широкому распространению.

По своей сути когерентная оптическая передача — это метод, основанный на модуляции амплитуды и фазы света при передаче по двум разным осям поляризации, что позволяет передавать значительно больше информации по оптоволоконному кабелю.