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Die zunehmende Nutzung von KI bringt Rechenzentren an ihre physikalischen und infrastrukturellen Grenzen, gleichzeitig müssen die Betreiber immer strengere Auflagen befolgen. Innovative Glasfasertechnologie bietet eine leistungsstarke, skalierbare und zukunftssichere Lösung, um den wachsenden Anforderungen an ultraschnelle Datenübertragung gerecht zu werden. Hans-Jürgen Niethammer, verantwortlich für Business Development und Solution Architect Data Center EMEA bei CommScope zeigt, wie schnellere Datenübertragung und verbesserte Energieeffizienz dazu beitragen, die zukünftigen Herausforderungen in der Branche zu lösen.

Der Betrieb leistungsstarker KI-Modelle erfordert den Einsatz zahlreicher, miteinander vernetzter Grafikprozessoren (GPUs), die über mehrere Server und Racks verteilt sind. In spezialisierten KI-Rechenzentren kommen viele dieser GPU-Cluster parallel zum Einsatz, um den enormen Rechenleistungsbedarf zu decken. Die dafür notwendige Verkabelungsinfrastruktur stellt eine große Herausforderung dar, da sie konstanten Datenfluss zwischen den Komponenten gewährleisten muss.

Idealerweise befinden sich alle GPU-Server innerhalb eines Clusters in räumlicher Nähe, da KI- und Machine-Learning-Algorithmen äußerst empfindlich auf Latenz reagieren. Um diese Störgröße zu minimieren, streben Betreiber an, GPU-Systeme möglichst nah beieinander zu platzieren – meist innerhalb eines Radius von 100 Metern.

Innovative Technologien wie sogenannte »Rollable-Ribbon« Glasfaserkabel, Kabel mit aufrollbaren Glasfaserbändchen, helfen dabei, auch größere Entfernungen effizient zu überbrücken und den steigenden Anforderungen an die Netzwerkstruktur gerecht zu werden. Dank ihres speziellen Designs und dem resultierenden wesentlich kleinerem Außendurchmesser lassen sich in einem 4-Zoll-Rohr bis zu sechs 3.456-faserige Kabel unterbringen, was mehr als dem Doppelten herkömmlicher Glasfaserbündel entspricht.

Die Fasern im aufrollbaren Band sind nur stellenweise miteinander verwebt, was dem gesamten Kabel eine erhöhte Flexibilität verleiht. Diese lose Verbindung erlaubt es den einzelnen Fasern, sich unabhängig voneinander zu biegen. Die zylindrische Form nutzt zudem den verfügbaren Raum deutlich effizienter als flache Bandkabel und ermöglicht so eine kompaktere und leistungsfähigere Verkabelungslösung für moderne KI-Infrastrukturen.

Elektrische Signalwege verringern

Traditionell befinden sich optische Module (Transceiver) außerhalb des Switch-Chips, meist an der Frontplatte. Das bedeutet, dass elektrische Signale auf der Platine innerhalb des Switches geleitet werden müssen, was Energie kostet und die Signalqualität beeinträchtigen kann. Co-Packaged Optics bieten einen vielversprechenden Ansatz zur Steigerung der Signalqualität und Reduzierung des Energiebedarfs, indem die optischen Komponenten eines Switches von der Frontplatte direkt neben den ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) innerhalb des Switches verlagert werden. Durch diese räumliche Nähe zwischen ASIC und Optik werden weniger digitale Signalprozessoren (DSPs) und Retimer benötigt, um die Signalqualität aufrechtzuerhalten, was den Stromverbrauch reduziert. Zudem bieten Co-Packaged Optics Skalierbarkeit auf zukünftige Übertragungsgeschwindigkeiten und eine höhere Portdichte.

Ein herkömmlicher Switch mit 115,2 Tb/s hätte 72 OSFP-Ports, wobei jedes steckbare OSFP-Transceiver-Modul eine Übertragungsrate von 2×800 Gb/s bietet. Die optische Schnittstelle würde höchstwahrscheinlich zwei MPO8-Steckverbinder nutzen, wobei auch ein einzelner MPO16-Anschluss möglich wäre. Bei Verwendung von MPO8-Anschlüssen hätte jeder Switch 144 Steckverbindungen. Diese Transceiver könnten – je nach Kundenanwendung – Singlemode- oder Multimode-Fasern unterstützen. Ein entsprechender Switch mit Co-Packaged Optics hätte 144 MPO8-Anschlüsse an der Frontplatte, die direkt mit den optischen Engines im Inneren des Switches verbunden sind.

Innovative optische Verteilerrahmen

Die rasante Entwicklung von Rechenzentren erfordert skalierbare Glasfaserlösungen, die innerhalb der Grenzen des verfügbaren Raums, der Zeit und des Budgets funktionieren und tausende von Glasfasern beherbergen. Moderne Fiber Frames wie die Propel XFrame-Lösung sind optimiert hinsichtlich Platzbedarf und bieten unterschiedliche Konfigurationsmöglichkeiten, mit denen Betreiber den verfügbaren Raum im Rechenzentrum optimal ausnutzen können. Der standardmäßige 19-Zoll-Rahmen misst nur 300 mm in der Tiefe. Dank des Frontzugangs für Trunk- und Patchkabel kann die modulare Konfiguration an einer Wand, Rücken an Rücken oder als freistehender Rahmen eingesetzt werden. So können standardisierte Komponenten und Panels bestmöglich genutzt werden. Der 19-Zoll-Rahmen unterstützt mehrere gängige Steckverbinder-Typen einschließlich Duplex LC/SN und MP08 bis MP016.

Eine derartige Lösung erfordert keine detaillierten Kenntnisse und Erfahrungen für die Installation und Bedienung. Sie bietet Frontzugang zu allen Panels, verwendet Patchkabel mit einer Länge und unterstützt vorkonfektionierte Breakout-Baugruppen und Spleiße. Das horizontale und vertikale Kabelmanagement sorgt dafür, dass die gesamte Verkabelung geordnet bleibt. Dank eines flexiblen, modularen Designs können Änderungen und Neukonfiguration sehr schnell durchgeführt werden.

Mit modernen Fiber Frames sind Konfigurationen möglich, die 3U-, 4U- und 5U-Panel-Optionen bieten, die bis zu 1.920 LC-Duplex-, 3.072 SN-Duplex- oder 1.920 MPO-Stecker aufnehmen können. Dabei sollten standardisierte Steckverbinder, einschließlich MPO 8-16, MPO-Patchkabel und MPO-Adapterpakete, eingesetzt werden können.

Hans-Jürgen Niethammer von CommScope

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