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A rápida evolução de aplicações com uso intensivo de dados, como inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina e computação de alto desempenho, exige soluções de rede inovadoras que ofereçam alta largura de banda, baixa latência e eficiência energética. A Comutação de Circuitos Ópticos (OCS) é a solução ideal para atender a essas necessidades em data centers e clusters de IA. Para acelerar sua adoção e garantir integração perfeita com arquiteturas de rede modernas, a Comunidade OCP criou o Subprojeto OCS dentro do Projeto de Redes OCP.
A missão do Subprojeto OCS é padronizar e promover a Comutação de Circuitos Ópticos como uma solução aberta, escalável e eficiente para redes de próxima geração. Ao criar especificações abertas, integrar o OCS com Redes Definidas por Software (SDN) e promover a interoperabilidade, pretendemos liberar todo o potencial do OCS para data centers, clusters de IA e muito mais — alinhados com a visão do OCP de abertura, escalabilidade, eficiência e inovação orientada pela comunidade.
A indústria que exige tecnologia de comutação de circuitos ópticos (OCS)
A Open Compute Project Foundation (OCP), organização sem fins lucrativos que leva inovações em hiperescala a todos, anunciou a formação de um novo subprojeto de Comutação de Circuitos Ópticos (OCS). O subprojeto OCS facilitará a colaboração de tecnologias OCS abertas para atender às crescentes demandas de conectividade por alta largura de banda, baixa latência e eficiência energética em aplicações com uso intensivo de dados, como inteligência artificial. O projeto será coliderado por voluntários das empresas iPronics e Lumentum, membros da OCP, e os participantes iniciais incluirão Coherent, Google, Lumotive, Microsoft, nEye, NVIDIA, Oriole Networks e POLATIS (HUBER+SUHNER).
“Ao contrário da comutação elétrica tradicional, o OCS utiliza a tecnologia fotônica para rotear dados opticamente, reduzindo o consumo de energia e aumentando a confiabilidade para cargas de trabalho de IA em larga escala. À medida que os clusters de IA se expandem para atender às demandas computacionais da IA generativa e dos modelos de linguagem de grande porte (LLM), o OCS fornece uma solução escalável e sustentável para lidar com a enorme taxa de transferência de dados necessária, garantindo integração perfeita com quaisquer protocolos de rede e, ao mesmo tempo, se adaptando às mesmas APIs de rede definidas por software e estruturas de gerenciamento”, disse Peter Roorda, gerente geral de comutação da Lumentum.
“Data centers de IA e infraestrutura moderna utilizam uma combinação de interconexões optoeletrônicas eletrônicas e híbridas, adaptadas a diferentes cargas de trabalho e regiões. Adicionar Switches de Circuito Óptico compactos e de rápida reconfigurável a essa caixa de ferramentas impulsiona a otimização de recursos, aumentando o desempenho e reduzindo custos. O Open Compute Project oferece uma oportunidade única para democratizar o acesso e impulsionar o desenvolvimento de soluções abertas e escaláveis que atendam às necessidades do mercado em evolução e moldem o futuro da computação”, disse Daniel Pérez-López, cofundador e CTO da iPronics.
“O Google utiliza extensivamente a tecnologia de Comutação de Circuitos Ópticos (OCS) em nossos data centers como parte de nossas arquiteturas de rede Jupiter/AI, por meio de nossa iniciativa Projeto Apollo, em nossos sistemas TPU para desempenho e custo total de propriedade superiores. O Google tem o prazer de firmar parceria com especialistas do setor em OCP para definir interfaces de software (baseadas em gNMI, gNOI, gNSI e OpenConfig) que permitem que a tecnologia OCS seja ainda mais escalonada em todo o ecossistema de forma interoperável”, disse Ryohei Urata, Engenheiro Principal do Google Cloud.
O Subprojeto OCS será apresentado pela primeira vez na Cúpula OCP APAC, de 5 a 6 de agosto de 2025, em Taipei, Taiwan. A apresentação acontecerá no evento "Optical Communication Networks", coorganizado pelo OCP e pelo Fórum Global IOWN.
“Os membros do Fórum Global da IOWN estão muito entusiasmados com a formação do Subprojeto OCP OCS. Uma infraestrutura óptica não só proporciona transmissão de dados com alta largura de banda, baixa latência e eficiência energética, como também estende a vida útil da infraestrutura e contribui para a sustentabilidade. Para isso, é necessário um ecossistema forte de implementadores de produtos, desenvolvedores de software e adotantes. O OCP será um parceiro forte para desenvolvermos esse ecossistema”, disse Masahisa Kawashima, Presidente do Grupo de Trabalho de Tecnologia do Fórum Global da IOWN.
(a) Rede de comutação de circuitos ópticos (OCS). (b) Rede de comutação de pacotes eletrônicos (por exemplo, Ethernet)
Aplicação da técnica de comutação de circuitos ópticos
A fotônica está sendo vista como uma alternativa para data centers de IA. Como resultado, há uma grande quantidade de inovação nesse setor, com empresas que vão desde grandes fornecedores até startups com visão de futuro buscando construir. Aqui estão alguns exemplos interessantes.
No final de março, a iPronics anunciou o lançamento do ONE-32, considerado o primeiro produto de comutação de circuitos ópticos (OCS) baseado em fotônica de silício. A comutação de circuitos ópticos utiliza sinais ópticos para estabelecer caminhos de comunicação diretos entre terminais, eliminando a necessidade de conversões ópticas para elétricas e ópticas e reduzindo a latência e o consumo de energia.
A iPronics afirma que o ONE-32, utilizando uma plataforma fotônica de silício CMOS (semicondutor complementar de óxido metálico), reduzirá o consumo de energia do switch em até 50%. O diretor executivo da iPronics, Christian Dupont, afirmou que o ONE-32 "libera todo o potencial das redes ópticas para data centers".
Na mesma semana, a Lumentum anunciou que seu R300 OCS estava sendo testado por "múltiplos clientes de hiperescala". O R300 é baseado na tecnologia de comutação óptica MEMS (sistemas microeletromecânicos), com a empresa afirmando que o produto complementa seu "amplo portfólio de soluções fotônicas inovadoras que aumentam a escalabilidade de data centers de IA".
A NVIDIA, por sua vez, afirma estar "inovando" ao integrar fotônica de silício diretamente com seus circuitos integrados de comutação NVIDIA Quantum e Spectrum. Os sistemas de comutação fotônica de silício da empresa, chamados de fotônica de silício coempacotada, oferecem consumo de energia 3,5 vezes menor, menor latência e resiliência de rede "drasticamente" aprimorada em relação aos transceptores ópticos plugáveis mais tradicionais. “Este é o alvorecer de uma nova era em que a eficiência encontra o desempenho, acelerando os avanços da IA e remodelando o cenário dos data centers para as próximas gerações”, escreveu a empresa, uma visão alinhada às discussões atuais do setor sobre a fabricação de silício, incluindo uma palestra na Microelectronics UK, de 24 a 25 de setembro de 2025, onde especialistas explorarão essas possibilidades emergentes em profundidade.
No mesmo dia do lançamento do iPronics, a Lightmatter fez dois anúncios. A empresa anunciou o lançamento do Passage M1000 e do L200. Projetados para XPUs de próxima geração – uma unidade de processamento que inclui várias arquiteturas – e switches, este último busca fornecer os elementos essenciais da óptica co-empacotada, integrando óptica e eletrônica para reduzir o consumo de energia e aumentar a largura de banda em redes de dados.
“As interconexões de data centers de IA enfrentam desafios crescentes de largura de banda e energia”, disse Andrew Schmitt, fundador e analista de direção da Cignal AI. “Óptica co-empacotada – integrando óptica diretamente em XPUs e switches – é a solução inevitável.”
No final de março, a iPronics anunciou o lançamento do ONE-32, considerado o primeiro produto de comutação de circuitos ópticos (OCS) baseado em fotônica de silício. A comutação de circuitos ópticos utiliza sinais ópticos para estabelecer caminhos de comunicação diretos entre terminais, eliminando a necessidade de conversões ópticas para elétricas e ópticas e reduzindo a latência e o consumo de energia.
A iPronics afirma que o ONE-32, utilizando uma plataforma fotônica de silício CMOS (semicondutor complementar de óxido metálico), reduzirá o consumo de energia do switch em até 50%. O diretor executivo da iPronics, Christian Dupont, afirmou que o ONE-32 "libera todo o potencial das redes ópticas para data centers".
Na mesma semana, a Lumentum anunciou que seu R300 OCS estava sendo testado por "múltiplos clientes de hiperescala". O R300 é baseado na tecnologia de comutação óptica MEMS (sistemas microeletromecânicos), com a empresa afirmando que o produto complementa seu "amplo portfólio de soluções fotônicas inovadoras que aumentam a escalabilidade de data centers de IA".
A NVIDIA, por sua vez, afirma estar "inovando" ao integrar fotônica de silício diretamente com seus circuitos integrados de comutação NVIDIA Quantum e Spectrum. Os sistemas de comutação fotônica de silício da empresa, chamados de fotônica de silício coempacotada, oferecem consumo de energia 3,5 vezes menor, menor latência e resiliência de rede "drasticamente" aprimorada em relação aos transceptores ópticos plugáveis mais tradicionais. “Este é o alvorecer de uma nova era em que a eficiência encontra o desempenho, acelerando os avanços da IA e remodelando o cenário dos data centers para as próximas gerações”, escreveu a empresa, uma visão alinhada às discussões atuais do setor sobre a fabricação de silício, incluindo uma palestra na Microelectronics UK, de 24 a 25 de setembro de 2025, onde especialistas explorarão essas possibilidades emergentes em profundidade.
No mesmo dia do lançamento do iPronics, a Lightmatter fez dois anúncios. A empresa anunciou o lançamento do Passage M1000 e do L200. Projetados para XPUs de próxima geração – uma unidade de processamento que inclui várias arquiteturas – e switches, este último busca fornecer os elementos essenciais da óptica co-empacotada, integrando óptica e eletrônica para reduzir o consumo de energia e aumentar a largura de banda em redes de dados.
“As interconexões de data centers de IA enfrentam desafios crescentes de largura de banda e energia”, disse Andrew Schmitt, fundador e analista de direção da Cignal AI. “Óptica co-empacotada – integrando óptica diretamente em XPUs e switches – é a solução inevitável.”
Relações do OCS com Técnicas Convencionais
Componentes principais do OCS
Comutadores Ópticos: Os comutadores ópticos são a espinha dorsal do OCS. São dispositivos que podem rotear sinais ópticos de uma porta para outra sem convertê-los em sinais elétricos. Existem diferentes tipos de comutadores ópticos, incluindo comutadores de Sistemas Microeletromecânicos (MEMS) , comutadores de cristal líquido e comutadores termo-ópticos. Cada tipo tem suas próprias vantagens e é escolhido com base nos requisitos específicos da rede.
Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda (WDM): WDM é uma técnica usada para multiplexar múltiplos sinais ópticos em uma única fibra óptica usando diferentes comprimentos de onda de luz. Isso permite a transmissão simultânea de múltiplos fluxos de dados por uma única fibra óptica, aumentando significativamente a capacidade da rede.
Amplificadores ópticos: amplificadores ópticos são usados para aumentar a intensidade dos sinais ópticos à medida que eles trafegam pela rede. Isso é crucial para manter a integridade do sinal em longas distâncias e garantir que os dados cheguem ao seu destino sem degradação.
A Fibermart se concentra em pesquisar, desenvolver, projetar e fabricar produtos e serviços de conectividade de fibra óptica para entidades privadas, empresas, operadoras, ISPs e provedores de rede. Estamos comprometidos com alto desempenho e inovação, acompanhando o desenvolvimento para fornecer o suporte técnico e de hardware mais recente.
Vantagens do OCS
Baixa latência: ao eliminar conversões OEO, o OCS reduz a latência associada à transmissão de dados, tornando-o ideal para aplicativos que exigem processamento de dados em tempo real.
Alta largura de banda: o OCS pode lidar com fluxos de dados de alta largura de banda de forma eficiente, tornando-o adequado para aplicações como streaming de vídeo, computação em nuvem e interconexões de data centers.
Eficiência Energética: O OCS consome menos energia em comparação com a comutação eletrônica, pois elimina a necessidade de conversões OEO, que consomem muita energia. Isso o torna uma opção ecologicamente correta para operadoras de rede.
Escalabilidade: As redes OCS podem ser facilmente dimensionadas para acomodar o aumento do tráfego de dados, adicionando mais switches e fibras ópticas. Essa escalabilidade é essencial para atender às crescentes demandas das redes modernas.
Resumo
A Comutação de Circuitos Ópticos (OCS) é uma tecnologia revolucionária que aprimora o desempenho e a eficiência das redes ópticas. Ao permitir a reconfiguração dinâmica de circuitos ópticos, a OCS reduz a latência, conserva energia e suporta transmissão de dados em alta largura de banda. À medida que a demanda por redes mais rápidas e eficientes continua a crescer, a OCS desempenhará um papel crucial na definição do futuro das telecomunicações.
(Fontes do Open Computer Project, MICROELECTRONICS UK, organizado pela Fibermart, Fiber-Mart.com)
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