5、高效节能的数据中心计算光片上网络框架

高效节能的数据中心计算光片上网络框架

1. 光互连的串扰与损耗问题

在光互连中，一个光通道的功率泄漏到其他通道会形成串扰噪声。当多个光通道在频谱上接近（间距小于1nm）时，串扰噪声就成为需要关注的问题，这在密集波分复用（DWDM）波导中尤为明显。在DWDM系统里，每个通道的光信号不仅会有光损耗，而且通道间和通道内的串扰积累会严重降低信噪比（SNR）并增加误码率（BER）。减少串扰具有挑战性，而现有的串扰最小化技术还会带来额外的功率和延迟开销。

虽然单个硅光子器件（如微环谐振器MR）的光功率损耗和串扰噪声可能很小，可忽略不计，但在集成了大量此类器件的光片上网络（PNoC）中，这些微小的损耗和噪声积累起来会严重影响架构的性能和能效。

2. ARXON框架概述

ARXON框架旨在解决上述问题，其主要包含以下几个部分：
- 基于损耗感知的激光功率优化策略。
- 放松串扰缓解机制以节省近似位传输时的功率。
- 放松MR调谐策略以减少与截断位相关的调谐开销。
- 集成多级信令以进一步降低近似通信中的功耗。

3. 基于损耗感知的近似数据传输功率管理

3.1 光信号损耗与激光功率模型

光信号在波导中传输时会经历各种光损耗，可通过以下模型来表示所需的输入激光功率与光损耗的关系：
[P_{laser} - S_{detector} \geq P_{photoloss} + 10 \times \log_{10}N_{\lambda}]
其中，(P_{laser})是激光功率（dBm），(S_{detector})是接收器灵敏度，(N_{\lambda