학생

Clint Schow는 5년 넘게 Facebook(현 Meta)과 협력하여 거대 소셜 미디어 기업의 데이터 센터의 에너지 효율성을 높여왔습니다. UC Santa Barbara의 다른 연구원들과 함께 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Schow는 200Gbps 단일 파장 전송 속도와 1.5W 전력을 사용하는 일관된 광 링크를 개발하는 데 많은 학생으로 구성된 팀을 이끌었습니다.

야심 찬 프로젝트에는 ECE 연구 교수인 Adel Saleh가 주도하는 포토닉 스위칭을 활용하는 네트워크 아키텍처 개발과 함께 전기 및 컴퓨터 공학과(ECE)의 James Buckwalter 교수의 학생들이 설계한 전자 회로를 갖춘 포토닉스의 설계 및 통합 패키징이 포함되었습니다.

최종 결과물은? Intel과 공동으로 개발하고 최근 박사 학위를 마친 Aaron Maharry가 이끄는 일관된 광 링크입니다. Schow의 연구실에서요. 링크에 대한 비전은 약 12년 전에 광자 집적 회로(PIC) 분야의 세계적 선구자인 Larry Coldren 명예 교수가 제시했습니다.

Coldren은 “아무도 그것이 효과가 있을 것이라고 믿지 않았습니다.”라고 말했습니다. “그들은 우리가 점심 먹으러 나온 줄 알고 '왜 데이터 센터에서 일관성 있는 링크를 만들려고 합니까?'라고 물었습니다. 그건 미친 짓이야.'"

광 링크 환경

데이터 센터에서 광 링크를 사용하는 경우 정보는 첫 번째 스위치에서 광 신호로 변환되는 트랜시버 모듈로 이동하는 전자 신호를 통해 한 네트워킹 스위치에서 다른 네트워킹 스위치로 전송됩니다. 그런 다음 해당 신호는 광섬유를 통해 전송되어 다른 쪽 끝에서 수신되어 다시 전기 신호로 전환됩니다. Maharry는 “우리는 링크의 트랜시버 부분에 초점을 맞추고 있습니다. 왜냐하면 양쪽 끝에서 신호를 변환하기 때문입니다.”라고 말했습니다.

프로젝트가 시작되자마자 Schow의 그룹에 합류한 Maharry는 3월 초 샌디에고에서 열린 광통신 및 네트워킹 전문가를 위한 최고의 회의인 OFC(Optical Fiber Communication Conference)에서 연구를 발표했습니다.

Maharry는 컨퍼런스에서 "이것은 일관된 광 링크를 기반으로 구축된 차세대 데이터 센터 네트워크를 향한 중요한 단계입니다."라고 말했습니다. "이러한 링크를 통해 데이터 센터는 더 낮은 에너지 소비로 네트워크 처리량을 경제적으로 확장할 수 있어 더 좋고 지속 가능하며 저렴한 인터넷으로 이어질 것입니다."

"Aaron의 논문의 힘은 통합입니다. 즉, 광학 장치 측면에서 매우 높은 수준의 광학 통합과 전기 통합 및 이 두 가지를 함께 설계하는 것입니다"라고 Schow는 말했습니다. "이런 훌륭한 결과를 얻은 것은 인상적인 성과였으며 이것이 OFC가 우리 논문을 높이 평가하고 강조한 이유라고 생각합니다."

Schow는 일관된 링크의 기능을 설명하기 위해 자동차 라디오의 아날로그를 사용합니다. “안테나는 특정 주파수로 방송되고 있으며 신호는 모든 방향으로 나갑니다.”라고 그는 말했습니다. “신호가 도착할 때는 매우 약하지만, 선택한 방송국의 신호를 증폭시키는 로컬 발진기(자동차 라디오의 전기 사인파 발생기)를 사용하면 신호를 수신할 수 있습니다. 동일한 원리가 간섭성 광학에도 적용됩니다. 국부 발진기는 광학적(레이저)이지만 훨씬 더 민감한 신호 감지도 가능합니다.”

현재 인터넷의 백본을 형성하는 데이터 센터에서 사용되는 광 링크는 IMDD(강도 변조 직접 감지)로 알려진 통신 접근 방식에 의존하는 경우가 많습니다. IMDD에서는 빛의 전력 수준만 변조하여 정보를 인코딩합니다. 데이터 속도의 상승으로 인해 IMDD 링크를 보다 확장성이 뛰어난 일관성 있는 링크로 교체하려는 관심이 높아졌지만, 높은 전력 소비와 비용으로 인해 널리 채택되지 못했습니다.

가장 기본적인 코히어런트 광 전송은 두 개의 개별 편광 축으로 전송하면서 빛의 진폭과 위상을 모두 변조하는 기술을 기반으로 광섬유 케이블을 통해 훨씬 더 많은 정보를 전송할 수 있는 기술입니다.