C114訊 6月8日消息（焦焦）ChatGPT引爆了人工智能（AI）/機器學習（ML）新的需求高潮，當前GPU互聯端口已采用800G（2x400G），下一代會演進到1.6T（2x800G），數據中心對光互聯的帶寬需求越來越高。在昨日舉辦的2023年中國光通信高質量發展論壇系列“數據中心光互聯技術研討會”上，凌云光解決方案總監張華博士與行業同仁分享了在當今數字化轉型的時期， “軟件定義全光交換在高性能計算和數據中心應用”。
Al/ML集群互聯對HPC和數據中心互聯提出新挑戰
伴隨著帶寬增長，AI/ML集群規模從幾百張加速卡到上萬張擴展，集群互聯距離從數十米到上百米延伸，Al/ML集群互聯對低功耗和低延遲需求迫切，現有電交換面臨瓶頸。由此，也對HPC的發展提出了更高要求：第一、HPC集群規模需要靈活配置；第二、HPC網絡要求長期穩定運行。
此外，大規模數據中心互聯也面臨著新的挑戰：挑戰一：Spine交換機成為性能瓶頸；挑戰2：隨著端口速率從100G->200G->400G->800G演進，能效提升進入平臺期。
OCS全光交換方案適配新挑戰
OCS全光交換方案可以很好應對上述需求和挑戰。OCS具備全光交換優點，光信號完全透明傳輸，支持光纖中任意速率/任意調制格式/任意通信波長光信號交換，具有無時鐘抖動，無延遲，不讀取數據，無泄漏風險等特點，也支持SDN使能控制。目前在以Google為代表的TPUv4高性能計算中心和Jupiter數據中心已成功應用。
基于OCS全光交換有效提升了Google TPU v4集群互聯可靠性，在主機可靠性降到99.0%仍能保證TPU切片有較好的性能，可使系統的性能提升6倍以上。在取得以上這些收益的同時，光交換互聯方案包括OCS、光模塊及光纖占總體超算節點成本<5%、功耗<3%。
Google Jupiter數據中心網絡方案在Spine層引入光線路交換(OCS)，采用SDN動態調整拓撲路由適配，流量工程可適應秒~分鐘級變化；拓撲工程可適應以天為單位變化，適配異質速率和實時應用通信模式。可用于大流量拓撲重構、網絡擴容、多速率共存等場景。從收益方面看，網絡CAPEX降低30%，功耗下降40%。Fabric拓撲重構速度提升10倍以上。流完成時間(FCT)提升10%，吞吐量提升30%。
OCS全光交換技術應用廣泛，前景不容小覷
張華表示，從上述兩個Google方案中已經全面的展示了OCS全光交換技術優勢。目前OCS全光交換應用較廣泛的核心技術主要包括：DirectLight技術、2D/3D MEMS技術以及其他光開關技術。
其中，DirectLight技術采用壓電陶瓷材料帶動準直器旋轉，空間直接耦合對準（“針尖對麥芒”），實現任意端口光路切換，目前矩陣規模最大576*576。DirectLight技術的最要特點為：插損等光學性能指標優異，抗震性佳（可抗里氏8級以上地震），能實現靈活的光信號交換，支持“暗光纖（無光）”模式下光信號單路雙向對傳等。
基于DirectLight壓電陶瓷技術的矩陣光開關自從2003年商用化以來，已經廣泛應用于各種場合，例如智能監控系統、國際空間站、數據中心/超算中心等等。目前累計現網運行時間150億+端口小時，4500+套系統已鋪設，300+個客戶在使用。其穩定性和可靠性已經得到充分驗證。
最后，張華總結到，隨著數據中心OCS應用進一步下沉(Spine->Leaf)，需要更快切換速度、小端口低成本OCS，能適配TOR與匯聚交換機之間突發流量。未來隨著集群規模擴展，將需要更大端口OCS，同時需提升OCS可靠性和插回損性能，DirectLight OCS技術方案會有更廣闊應用前景。 
