Daftar Isi

 

Mengenal LPO, Teknologi Transceiver Optik yang Dirancang untuk Era AI dan Data Center 1.6T

Perkembangan kecerdasan buatan atau artificial intelligence (AI) membuat kebutuhan terhadap jaringan berkecepatan sangat tinggi meningkat secara drastis. Model AI modern membutuhkan ribuan hingga jutaan proses komputasi yang dilakukan secara bersamaan oleh banyak GPU dan server. Agar seluruh perangkat tersebut dapat bekerja sebagai satu kesatuan, data harus dipindahkan antarserver dengan kecepatan tinggi dan latensi serendah mungkin.

Kondisi tersebut membuat teknologi koneksi optik di pusat data atau data center ikut berkembang. Salah satu teknologi yang mulai mendapat perhatian adalah Linear-drive Pluggable Optics (LPO).

LPO merupakan pendekatan baru terhadap transceiver optik yang dirancang untuk meningkatkan efisiensi koneksi berkecepatan tinggi, khususnya pada jaringan data center dan klaster AI. Salah satu karakteristik terpenting LPO adalah menghilangkan Digital Signal Processor (DSP) dari dalam modul transceiver.

Sebagai gantinya, LPO menggunakan rangkaian elektronik analog dengan kemampuan linearitas tinggi. Pendekatan tersebut membuat desain transceiver menjadi lebih sederhana sekaligus berpotensi mengurangi konsumsi daya, latensi, dan biaya.

Mengapa LPO Dibutuhkan?

Untuk memahami alasan LPO dikembangkan, kita perlu melihat cara kerja transceiver optik konvensional.

Dalam jaringan berkecepatan tinggi, data yang berasal dari switch atau server harus diubah menjadi sinyal yang dapat dikirim melalui serat optik. Pada transceiver berbasis DSP, terdapat chip DSP yang bertugas melakukan berbagai pemrosesan sinyal, termasuk clock and data recovery (CDR), equalization, serta kompensasi terhadap berbagai distorsi yang terjadi selama perjalanan sinyal.

Teknologi tersebut sangat membantu ketika sinyal harus dikirim dalam kondisi yang sulit. Namun, semakin tinggi kecepatan jaringan, semakin besar pula tuntutan terhadap kemampuan DSP.

Perkembangan dari 400G menuju 800G dan kemudian 1.6T membuat konsumsi daya menjadi persoalan penting. Setiap transceiver membutuhkan energi, sementara sebuah pusat data AI dapat menggunakan puluhan ribu bahkan lebih modul optik.

Jika konsumsi listrik setiap modul dapat dikurangi beberapa watt saja, penghematan pada keseluruhan fasilitas bisa menjadi sangat besar.

Di sinilah konsep LPO muncul.

Alih-alih melakukan pemrosesan sinyal secara digital di dalam transceiver, sebagian fungsi tersebut ditangani oleh SerDes dan ASIC switch yang terhubung dengan transceiver. Modul optik kemudian dibuat sesederhana mungkin untuk meneruskan dan menguatkan sinyal secara linear.

Baca juga : Cara Cepat Bersihkan Isi Chat WhatsApp Menyeluruh Tanpa Memilih Pesan Satu Per Satu

Cara Kerja LPO Secara Sederhana

Konsep LPO sebenarnya dapat dibayangkan seperti ini.

Pada transceiver konvensional, sinyal masuk ke modul lalu diproses terlebih dahulu oleh DSP sebelum diteruskan ke komponen optik. DSP berfungsi seperti "otak kecil" yang membantu memperbaiki kualitas sinyal.

Pada LPO, "otak kecil" tersebut dihilangkan dari transceiver.

Sebagai gantinya, LPO mengandalkan komponen seperti linear driver pada sisi transmitter (Tx) dan transimpedance amplifier atau TIA pada sisi receiver (Rx).

Linear driver bertugas mengendalikan sinyal listrik menuju laser atau modulator optik. Sementara itu, TIA memperkuat sinyal listrik yang dihasilkan oleh photodiode ketika menerima sinyal optik.

Karena pemrosesan digital yang kompleks tidak lagi dilakukan di dalam modul, jalur sinyal menjadi lebih sederhana.

Secara konsep:

Switch ASIC → Linear Driver → Optik → TIA → Switch ASIC

Pendekatan tersebut berbeda dengan arsitektur yang menggunakan DSP di dalam modul:

Switch ASIC → DSP → Driver/Optik → TIA/DSP → Switch ASIC

Semakin sederhana jalur tersebut, semakin kecil pula energi yang diperlukan oleh modul.

Tiga Keuntungan Utama LPO

1. Konsumsi Daya Lebih Rendah

Salah satu alasan terbesar industri tertarik terhadap LPO adalah efisiensi energi.

DSP merupakan komponen yang membutuhkan daya cukup besar. Pada transceiver berkecepatan tinggi, konsumsi DSP dapat menjadi bagian signifikan dari keseluruhan konsumsi daya modul.

Dengan menghilangkan DSP, kebutuhan energi transceiver dapat dikurangi secara substansial.

Sebagai ilustrasi, sebuah transceiver 800G berbasis DSP dapat berada pada kisaran belasan watt, tergantung implementasi dan generasinya. Desain LPO berpotensi menurunkan angka tersebut secara signifikan.

Penghematan beberapa watt mungkin terdengar kecil jika hanya melihat satu transceiver. Namun bayangkan sebuah hyperscale data center yang menggunakan puluhan ribu modul.

Misalnya, secara hipotetis terdapat 20.000 modul dan setiap modul menghemat 5 watt. Penghematan langsungnya mencapai:

20.000 × 5 watt = 100.000 watt atau 100 kW

Angka tersebut belum memperhitungkan energi yang dapat dihemat dari sistem pendingin akibat berkurangnya panas yang dihasilkan perangkat.

Inilah alasan efisiensi beberapa watt pada satu modul bisa menjadi sangat berarti pada skala data center.

2. Latensi Lebih Rendah

Keuntungan berikutnya adalah berkurangnya pemrosesan sinyal di dalam transceiver.

DSP melakukan berbagai operasi digital yang membutuhkan waktu pemrosesan. Pada sistem tertentu, tambahan latensi tersebut mungkin tidak menjadi masalah besar. Namun dalam klaster AI dan high-performance computing (HPC), setiap tambahan latensi dapat menjadi faktor yang perlu diperhatikan.

Sistem AI modern sering menggunakan banyak GPU yang bekerja secara bersamaan. GPU-GPU tersebut harus terus bertukar data.

Jika komunikasi antarperangkat terlalu lambat, sebagian sumber daya komputasi dapat menunggu data dari perangkat lain. Akibatnya, efisiensi keseluruhan sistem dapat menurun.

Dengan arsitektur linear, LPO dapat mengurangi kontribusi latensi dari pemrosesan DSP di dalam modul.

Namun, penting untuk dipahami bahwa klaim seperti "latensi menjadi pikodetik" tidak berarti seluruh komunikasi jaringan otomatis memiliki latensi pikodetik. Latensi total tetap dipengaruhi oleh ASIC, SerDes, panjang kabel, media optik, switch, dan berbagai komponen jaringan lainnya.

Keunggulan LPO lebih tepat dipahami sebagai mengurangi latensi pemrosesan di dalam transceiver.

3. Desain Lebih Sederhana

Menghilangkan DSP juga berarti mengurangi kompleksitas modul.

Transceiver tidak lagi membutuhkan chip DSP khusus beserta rangkaian pendukungnya. Hal tersebut berpotensi membuat biaya produksi menjadi lebih rendah.

Selain itu, desain yang lebih sederhana dapat membantu mengurangi jumlah komponen aktif yang menghasilkan panas.

Namun, kesederhanaan tersebut bukan berarti LPO selalu lebih mudah dibuat. Sebagian kompleksitas justru berpindah ke sisi switch ASIC dan SerDes.

Dengan kata lain, LPO bukan menghilangkan tantangan pemrosesan sinyal, tetapi memindahkan sebagian fungsi tersebut dari transceiver ke perangkat jaringan utama.

LPO vs Transceiver DSP

Jika dibandingkan dengan transceiver berbasis DSP, LPO memiliki keunggulan terutama dalam hal efisiensi.

Transceiver DSP lebih fleksibel karena DSP dapat melakukan berbagai fungsi pemrosesan sinyal dan membantu mengatasi degradasi sinyal.

Karena itu, DSP-based optics masih sangat relevan untuk berbagai aplikasi, terutama koneksi yang membutuhkan jangkauan lebih jauh atau kondisi link yang lebih kompleks.

LPO lebih cocok ketika efisiensi daya dan latensi menjadi prioritas, khususnya pada koneksi short-reach di lingkungan data center.

Dengan kata lain, LPO tidak serta-merta menggantikan seluruh transceiver DSP. Keduanya dapat digunakan untuk kebutuhan yang berbeda.

LPO dan CPO, Apa Bedanya?

Selain LPO, industri juga mengembangkan Co-Packaged Optics (CPO).

CPO memiliki pendekatan yang lebih agresif. Jika LPO masih menggunakan modul optik yang dapat dilepas atau diganti, CPO mengintegrasikan komponen optik lebih dekat dengan ASIC switch.

Keuntungannya adalah jalur listrik antara ASIC dan optik menjadi sangat pendek. Hal tersebut dapat membantu mengurangi kehilangan sinyal dan konsumsi daya.

Namun, CPO mempunyai konsekuensi besar dalam hal pemeliharaan. Jika optik terintegrasi dengan switch, proses penggantian atau perbaikan tidak sesederhana mencabut transceiver dan memasang modul baru.

LPO berada di tengah-tengah kedua pendekatan tersebut.

Ia tetap mempertahankan konsep pluggable optics, sehingga modul dapat diganti dan dirawat seperti transceiver biasa, tetapi menghilangkan DSP untuk mengurangi konsumsi daya dan kompleksitas.

Tantangan LPO

Meskipun terlihat menjanjikan, LPO bukan teknologi tanpa kelemahan.

Tantangan terbesar adalah ketergantungannya terhadap kualitas SerDes pada ASIC.

Karena tidak memiliki DSP yang dapat melakukan pemrosesan sinyal secara kompleks di dalam transceiver, kualitas sinyal dari switch harus sudah sangat baik.

LPO juga lebih sensitif terhadap kondisi link. Semakin panjang jalur transmisi, semakin besar kemungkinan sinyal mengalami pelemahan dan distorsi.

Karena itu, LPO sangat menarik untuk koneksi jarak pendek di dalam data center, misalnya koneksi antarperangkat yang berdekatan atau antar-rak dengan jarak yang masih sesuai dengan karakteristik link tersebut.

Masalah lainnya adalah interoperabilitas.

Ekosistem LPO masih berkembang dan membutuhkan kesesuaian antara switch ASIC, SerDes, transceiver, laser, TIA, driver, firmware, serta berbagai komponen lainnya.

Standar dan spesifikasi industri menjadi penting agar modul dari satu vendor dapat bekerja dengan perangkat jaringan dari vendor lain secara konsisten.

Masa Depan LPO di Era AI

Kebutuhan bandwidth diperkirakan terus meningkat seiring berkembangnya AI.

Jaringan 800G sudah menjadi bagian penting dari infrastruktur AI modern, sementara industri juga bergerak menuju konektivitas 1.6T dan generasi berikutnya.

Pada kondisi tersebut, konsumsi daya menjadi salah satu masalah utama. Tidak cukup hanya membuat jaringan semakin cepat; jaringan juga harus semakin efisien.

LPO menawarkan salah satu jawaban terhadap persoalan tersebut dengan mengurangi pemrosesan yang dilakukan di dalam transceiver.

Namun, masa depan LPO kemungkinan tidak berarti semua jaringan akan beralih ke teknologi ini. Pemilihan antara DSP-based optics, LPO, dan CPO akan bergantung pada kebutuhan bandwidth, jarak, biaya, konsumsi daya, kemampuan ASIC, serta kemudahan pemeliharaan.

Pada akhirnya, LPO dapat dilihat sebagai bagian dari evolusi besar arsitektur jaringan data center.

Jika generasi sebelumnya berfokus pada bagaimana membuat koneksi semakin cepat, generasi berikutnya harus menjawab pertanyaan yang lebih sulit: bagaimana membuat koneksi tersebut tetap cepat tanpa menghabiskan energi dalam jumlah besar?

LPO menjadi salah satu teknologi yang mencoba menjawab pertanyaan tersebut. Dengan menghilangkan DSP dari transceiver dan mengandalkan pemrosesan sinyal yang lebih dekat dengan ASIC, teknologi ini berpotensi menawarkan kombinasi antara bandwidth tinggi, konsumsi daya lebih rendah, latensi rendah, serta desain pluggable yang tetap mudah dirawat.

Bagi industri AI dan hyperscale data center, kombinasi tersebut menjadi semakin penting karena jumlah GPU, server, dan koneksi optik yang digunakan terus bertambah. Dalam skala sebesar itu, penghematan beberapa watt dari satu transceiver bukan lagi sekadar angka kecil, melainkan dapat berubah menjadi penghematan energi dan biaya operasional yang sangat besar.