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AIネットワークの未来：3.2Tそしてその先へ

キーサイト、ルメンタム、NTTイノベーティブデバイス共同デモンストレーションNTTイノベーティブデバイス PAM4方式によるレーンあたり448ビットの信号伝送NTTイノベーティブデバイス

AIインフラにおけるデータ転送速度の再定義

キーサイトは、次世代AIデータセンター向けの超高速デジタル信号の最前線にいます。448Gbps/レーンのPAM4デモンストレーションは、3.2Tイーサネットへの道を開きます。AIが400Gや800Gを超える需要を牽引する中、3.2Tに到達するには1レーンあたり448Gbpsが必要であり、かつてはPAM4の限界を超えていると考えられていました。PAM4は448Gbpsオプティクスの選択肢ですが、業界は電気信号の難しいSNRとクロストークの課題を解決しようとしており、PAM6とPAM8が448Gbpsを達成する有力な候補であることに変わりはありません。

なぜ448Gbpsなのか？

レーンあたり448 Gbpsのシグナリングは、次世代3.2 Tbpsイーサネットリンク構築の重要なイネーブラーです。このレベルでは、3.2Tリンクは各448 Gbpsの8レーンを集約し、高性能AIおよびクラウドデータセンターネットワークに必要なスループットを向上させます。

1レーンあたり448 Gbpsへのこの移行は、最先端の224 Gbpsシステムのレーンあたり速度を2倍にする大きな飛躍を意味します。これにより、SerDes設計、等化技術、チャネルモデリングに対する要求が大幅に高まり、PAM4、PAM6、PAM8などの変調方式が実用的な限界まで押し上げられます。

安定した448Gbpsシグナリングの実現は、光学、パッケージング、テストにわたるシステム設計にも大きな課題をもたらします。これは、将来の1.6Tおよび3.2Tネットワークを可能にし、ハイパフォーマンスコンピューティングとAIインフラの継続的な拡大をサポートするための重要な一歩となります。

448 Gbps PAM4が実現する様子をご覧ください。

PAM4で世界初の448Gbps伝送システムの1つに潜入し、NTTイノベーティブデバイス、Lumentum、Keysightが次世代のAIイノベーションの基礎をどのように築いているかをご覧ください。どの様に協力しまとめ上げたのか、これが1.6Tと3.2Tデータセンターにとってどんな意味を持つのか、実現させたエンジニアと経営陣の声をお聞きください。

「目標は448Gbpsでした。目標を達成しただけでなく、それを上回りました。」

勝井宏明、NTTイノベーティブデバイスシニアマネージャー

エンジニアリングの課題: 3.2Tネットワークへの準備

PAM4を448 Gbps (224 GBaud)まで押し上げることで、新たな課題が生じました。チームは迅速に行動し、すべてのコンポーネントを調整し、今日のツールと材料が扱える限界でテストする必要がありました。デモを成功させるために必要だったのは次のとおりです。

より高いシンボルレート

448Gbpsはシンボルレートを224Gbaudに押し上げ、シグナルインテグリティの限界に達する。高速デジタルデモンストレーションでは、システムのすべてのコンポーネントの信号品質を維持しなければならなかった。

高速性能

コンポーネントは、信頼性の高いシグナル・インテグリティを確保するために、損失、反射、寄生要素を制御するなど、高速デジタル電気性能を維持する必要があった。

224 Gbaudでの精度

セットアップには、クリーンで再現性のある信号生成と正確な信号解析が要求され、信号速度に十分なツールが必要だった。

グローバルコラボレーション

日本、ドイツ、米国のチームは、ライブデモンストレーションの厳しい期限に間に合わせるため、24時間体制で作業し、24時間サイクルで進捗を引き継ぎました。

PAM4 対 PAM6 / PAM8

パルス振幅変調 (PAM) は、1シンボルあたり複数のビットを符号化することでデータスループットを向上させます。これは、高速シリアルリンクをスケーリングするための重要な技術です。

PAM4、すなわち4値信号は、1シンボルあたり2ビットを符号化し、400Gおよび800Gイーサネットで広く使用されています。NRZと比較して必要な帯域幅を削減しますが、ノイズの影響を受けやすく、より厳密なシグナルインテグリティ制御が必要です。

PAM6 と PAM8 は、このアプローチを拡張し、6つまたは8つの電圧レベルを使用して、1シンボルあたりより多くのビット（PAM6では約2.6ビット、PAM8では3ビット）を符号化します。これらの方式は、より高いデータレートをサポートできますが、ノイズや歪みに対してより敏感であり、より複雑なレシーバー設計が必要です。

信号速度が1レーンあたり448 Gbps以上へと上昇するにつれて、エンジニアは、高次PAMフォーマットの複雑さ、ノイズ耐性、および電力要件とのトレードオフを比較検討する必要があります。PAM4は確立されていますが、PAM6とPAM8は、より高い効率を必要とする将来のシステム向けに評価されています。

これは単なる（448 Gbps）のデモ以上のものです。次世代AIデータセンターを実現する上で極めて重要な役割を担う、超高速でエネルギー効率に優れた光インターコネクトの未来を垣間見せるものです。

キーサイト・テクノロジー社ネットワークおよびデータセンターソリューション担当副社長兼ゼネラルマネージャーヨアヒム・ペーリングス

448 Gbpsテスト構成内部

448GbpsのPAM4信号の生成と解析には、デュアル・モジュール任意波形発生器（M8199B AWG）と周波数インターリーブ・ユニット（M8159A FDIU）のセットアップが使用される。この構成では、低帯域と高帯域の出力を組み合わせ、信号を正確に遅延させ、被試験デバイス（DUT）に送出する。測定側では、KeysightのDCA-XまたはUXRシリーズ・オシロスコープにより、高忠実度の信号キャプチャと超高速での解析可能です。

このリファレンスアーキテクチャは、AIデータセンターにおける次世代光インターコネクト向けの実世界のテスト環境を提示します。

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NTTイノベーティブデバイスとキーサイト：フォトニクスのブレイクスルーを加速する

NTTイノベーティブデバイスとキーサイトによるフォトニクスイノベーションの限界を広げる最先端のコラボレーションについてご覧ください。この動画では、AI/MLや将来の情報インフラの実現に不可欠な超高速・省エネルギー・フォトニクス・テクノロジーのブレイクスルーを実現させた協働関係についてハイライトします。