大规模智算中心光电交换网络架构演化综述

1

作者 叶通 胡卫生 《电信科学》 北大核心 2025年第4期32-43,2,共13页

随着智算中心规模向百万卡级演进,以“数据中心光互联(data center optical interconnection,DCI)+电分组交换(electrical packet switching,EPS)”为特征的传统智算中心网络面临功耗高、时延高、可靠性不足的挑战。近几年工业界开始探... 随着智算中心规模向百万卡级演进,以“数据中心光互联(data center optical interconnection,DCI)+电分组交换(electrical packet switching,EPS)”为特征的传统智算中心网络面临功耗高、时延高、可靠性不足的挑战。近几年工业界开始探索引入光子技术的方案,以降低智算中心网络的功耗并增强其扩展性、灵活性和可靠性。回顾了工业界研究的“DCI+EPS+光线路交换(optical circuit switching,OCS)”和“DCI+光分组交换(fast optical switching,FOS)”两类智算中心网络架构。结合工业界头部企业的实际案例及科研机构的相关探索,探讨了两种架构的技术路径、性能优势及待研究问题,为未来智算中心网络的设计提供参考。 展开更多

关键词 智算中心 光电交换网络 算力集群

在线阅读 下载PDF 职称材料

智算数据中心光电交换技术综述(特邀) 被引量：3

2

作者 唐雄燕 魏步征 +5 位作者 沈世奎 王创业 王泽林 张贺 王光全 张晨芳 《光通信研究》 北大核心 2024年第5期1-13,共13页

近年来,由于人工智能现象级应用的出现,智算数据中心(AIDC)和超算数据中心(SCDC)网络演进成为研究热点。传统的3层全连接电交换架构已经不能很好地满足AIDC或SCDC高带宽、低时延、低功耗和低成本的需求,需要一种更为高效和易于扩容的电... 近年来,由于人工智能现象级应用的出现,智算数据中心(AIDC)和超算数据中心(SCDC)网络演进成为研究热点。传统的3层全连接电交换架构已经不能很好地满足AIDC或SCDC高带宽、低时延、低功耗和低成本的需求,需要一种更为高效和易于扩容的电光融合交换或光交换方案来逐步替代传统纯电路包交换的策略。文章对近年来基于数据中心的光电融合交换技术方案进行了综述性介绍,对行业中率先进行光交换技术尝试的头部互联网企业的部署经验进行了分析,并结合电信行业需求,给出了AIDC和SCDC交换节点的推荐部署和演进方式。 展开更多

关键词 智算数据中心交换架构 光电融合交换 光电路交换

在线阅读 下载PDF 职称材料

数据处理单元赋能的智算中心网络拥塞控制机制 被引量：2

3

作者 陈锦前 郭少勇 +2 位作者 刘畅 亓峰 邱雪松 《通信学报》 北大核心 2025年第2期1-17,共17页

针对智算中心集群间交互频繁造成网络拥塞频发导致智能业务实时性难以保障的问题,以数据处理单元(DPU)为核心载体构建了深度强化学习算法驱动的拥塞控制模型,利用剪枝与量化融合的方式对模型进行压缩,并通过知识蒸馏方法生成高效梯度增... 针对智算中心集群间交互频繁造成网络拥塞频发导致智能业务实时性难以保障的问题,以数据处理单元(DPU)为核心载体构建了深度强化学习算法驱动的拥塞控制模型,利用剪枝与量化融合的方式对模型进行压缩,并通过知识蒸馏方法生成高效梯度增强决策树,实现调速动作与网络实时状态的精准匹配。仿真结果表明,所提机制在泛化能力和控制效果方面均优于现有方法,在多个压力测试场景中提升网络有效吞吐率与公平性指标JAIN10.8%和8.9%以上,降低P99端到端时延与丢包率17.31%和11.47%以上,降低并行计算场景下数据流传输任务完成时间11.23%以上,且具备应对网络状态突变的快速响应能力。 展开更多

关键词 拥塞控制 多智能体深度强化学习 智算中心网络 远程直接内存访问网络 数据处理单元

在线阅读 下载PDF 职称材料

朔黄铁路调度行车指挥智算平台总体架构研究

4

作者 高明明 郭孜政 +1 位作者 骆泳吉 左大杰 《铁道运输与经济》 北大核心 2025年第6期109-118,共10页

朔黄铁路作为国家重要的煤炭运输通道,其安全、智能、高效的行车调度对于保障能源供应和区域经济发展具有重要意义。为了加强朔黄铁路数字化与智能化转型,针对朔黄铁路调度指挥主要依靠人工经验、对运输大数据利用不足、对复杂场景适应... 朔黄铁路作为国家重要的煤炭运输通道,其安全、智能、高效的行车调度对于保障能源供应和区域经济发展具有重要意义。为了加强朔黄铁路数字化与智能化转型,针对朔黄铁路调度指挥主要依靠人工经验、对运输大数据利用不足、对复杂场景适应性不足等问题,提出朔黄铁路调度行车指挥智算平台的总体架构、关键子系统及功能模块。以云计算、大数据、模型构建、智能算法等技术与方法为基础,对既有信息系统产生的海量数据进行深度挖掘和分析,实现多场景下运输态势推演、调度指挥方案生成、调度指挥水平评价、调度指挥辅助决策,从而提供全面、精细化的行车调度分析和决策支持,为朔黄铁路的调度指挥工作提供科学决策依据。 展开更多

关键词 朔黄铁路 调度行车指挥系统 大数据融合 智算平台 总体架构

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于以太无损网络的智算中心光网络架构研究(特邀) 被引量：1

5

作者 翟锐 李壮志 +2 位作者 侯广营 马艺嘉 徐化朗 《光通信研究》 北大核心 2024年第5期35-40,共6页

【目的】近年来,生成式人工智能(AIGC)掀起了人工智能革命,智算中心(ICC)的网络联接也随之向超高带宽、智能无损和算网融合等方向发展,因此ICC光网络需要降低卡间通信时间,以提升数据访问效率。【方法】文章针对ICC场景光网络的组网架... 【目的】近年来,生成式人工智能(AIGC)掀起了人工智能革命,智算中心(ICC)的网络联接也随之向超高带宽、智能无损和算网融合等方向发展,因此ICC光网络需要降低卡间通信时间,以提升数据访问效率。【方法】文章针对ICC场景光网络的组网架构进行了研究,实现了大带宽、低时延和中央处理器(CPU)效率高的无损网络,满足了ICC的大模型训练和推理需求。文章详细分析了ICC的流量分布特征和人工智能(AI)大模型训练组网场景下的通信流特征,深入研究了基于远程直接内存访问(RDMA)的以太无损传输方案的ICC组网架构,并最终在ICC场景下进行了组网实践和时延测试。【结果】文章提出的基于以太网的RDMA(RoCE)传输方案具备基于优先级的流控制、显示拥塞通知、增强传输选择和数据中心桥能力交换协议(DCBX)等能力,可实现数据中心内基于以太协议的无损传输。测试结果显示,使用RoCE协议的传输时延大约稳定在1μs,并且显著优于互联网广域RDMA协议(iWARP)。【结论】文章基于智算场景下的流量特征分析,深入研究了ICC的无损以太网络关键特性,利用RDMA技术实现了ICC场景下光交换网络传输效率的提升,并提出了一种在ICC大模型推理场景下的无损以太网络方案,为RDMA技术在智算场景下的应用探索出了可行的方向。 展开更多

关键词 长距直接内存访问 以太无损网络 智算中心 光交换

在线阅读 下载PDF 职称材料

数据中心网络光电交换架构下的流调度算法研究 被引量：4

6

作者 周忠华 彭智朝 赵志鹏 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2018年第16期107-112,共6页

研究了基于多级Clos数据中心网络的光电交换架构下的流量调度算法,以减少数据传输时延,同时也保证无丢包。传统ADAPT调度算法能实现加速比最小化,但仍然有一些空闲时间槽,而造成带宽未被充分利用。为了解决该问题,在多级Clos网络中,提... 研究了基于多级Clos数据中心网络的光电交换架构下的流量调度算法,以减少数据传输时延,同时也保证无丢包。传统ADAPT调度算法能实现加速比最小化,但仍然有一些空闲时间槽,而造成带宽未被充分利用。为了解决该问题,在多级Clos网络中,提出了一个多跳路由和调度(Multi-Hop Routing and Scheduling,MHRS)算法,该算法可以在不增加加速比的同时充分利用空闲的带宽。与ADAPT算法类似,MHRS算法先将流量矩阵分解为商矩阵和余矩阵,然后实现两步调度,即将单跳作为第一步,将多跳作为第二步。第一步将余矩阵中的一些数据包调度到商矩阵所形成的配置矩阵的空闲时间槽中,而当这些数据包不能在第一步中被直接调度时,则采用第二步绕道的多跳调度过程传输数据包。仿真结果证明,在多级Clos网络中MHRS算法比ADAPT算法性能更好。 展开更多

关键词 数据中心网络(DCN) 光电交换架构 多跳路由和调度

在线阅读 下载PDF 职称材料

智算网络发展综述

7

作者 段晓东 程伟强 张昊 《中兴通讯技术》 北大核心 2025年第2期53-62,共10页

智算中心网络作为智算中心的连接底座,需要具备高性能、低时延的通信能力。智算中心网络体系是一个多要素融合的复杂系统,依赖于智算业务、机内/外交换芯片、网卡、网络设备等上下游产业协同创新。系统剖析了服务器/超节点内图形处理器(... 智算中心网络作为智算中心的连接底座,需要具备高性能、低时延的通信能力。智算中心网络体系是一个多要素融合的复杂系统,依赖于智算业务、机内/外交换芯片、网卡、网络设备等上下游产业协同创新。系统剖析了服务器/超节点内图形处理器(GPU)互联网络、同园区机间互联网络、跨园区智算中心互联网络三大核心领域,探讨了智算网络的需求、挑战以及业界发展态势。中国移动创新提出全向智感互联架构(OISA)、全调度以太网(GSE)技术体系、弹性以太网聚合、精细化拥塞控制、物理层安全等多项创新技术,旨在构建超大规模、超高带宽、超低时延、超高可靠的智算中心网络,助力人工智能(AI)产业发展。 展开更多

关键词 智算中心网络 全向智感互联架构 全调度以太网 智算中心互联

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于AWGR的光电混合数据中心网络架构设计 被引量：6

8

作者 蔡岳平 晏尧 +1 位作者 周丽 刘军 《计算机科学与探索》 CSCD 2014年第10期1195-1205,共11页

随着云计算需求与服务器数量的不断增长,数据中心网络(data center network,DCN)面临可扩展性、低成本、低能耗、高带宽等一系列挑战。提出了一种基于阵列波导光栅路由器(arrayed waveguide grating router,AWGR)的光电混合数据中心网... 随着云计算需求与服务器数量的不断增长,数据中心网络(data center network,DCN)面临可扩展性、低成本、低能耗、高带宽等一系列挑战。提出了一种基于阵列波导光栅路由器(arrayed waveguide grating router,AWGR)的光电混合数据中心网络架构。该混合架构由AWGR提供大容量光波长路由,由电分组交换机提供突发分组交换,同时满足大象流量和老鼠流量的需求。AWGR是无源光器件,将有效降低网络能耗,提高网络可靠性,与光电路交换机相比,可降低配置时间延迟。分析了在架顶交换机上分别采用全固定波长激光器(方案1)、混合固定波长激光器和波长可调谐激光器(方案2)、全波长可调谐激光器作为光源(方案3)的3种架构方案。对3种架构方案的成本和能耗进行了数值分析和计算,同时对网络性能进行了理论分析与仿真。成本和能耗数值分析结果显示:3种架构方案的成本与能耗随着服务器数量的增加不断增长,方案3增长的速度最快,方案1增长的速度最慢,方案2介于两者之间。网络性能仿真结果显示:在不同网络负载情况下,方案2架构的网络吞吐量和波长请求阻塞率与方案3接近,远高于方案1,因此混合固定波长激光器与波长可调谐激光器的方案2具备较好的性价比。 展开更多

关键词 数据中心网络(DCN) 光电混合架构 阵列波导光栅路由器(AWGR) 光波长路由 电分组交换

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向算力互联的快速光交换技术研究(特邀) 被引量：1

9

作者 尹林 王富 +2 位作者 王小龙 郭文魁 宗一宸 《光通信研究》 北大核心 2024年第5期47-54,共8页

随着大模型等人工智能(AI)技术的发展,以及“东数西算”等国家重大工程的深入推进,智算中心(AIDC)和算力网络(CPNs)的内部网络互联成为光网络发展的重要目标。相较于传统面向数据的信息互联,AIDC和CPNs对传输的时延、吞吐量和确定性具... 随着大模型等人工智能(AI)技术的发展,以及“东数西算”等国家重大工程的深入推进,智算中心(AIDC)和算力网络(CPNs)的内部网络互联成为光网络发展的重要目标。相较于传统面向数据的信息互联,AIDC和CPNs对传输的时延、吞吐量和确定性具有更高的需求。一方面,AIDC内部需要实现高密度和低时延的数据处理和计算资源调度,以满足大规模实时训练和推理;另一方面,AIDC之间互联要求高带宽、低时延和高可靠性的数据传输及资源共享,以支持跨中心的数据协同和灾备恢复。因此,算力互联(CPI)网络需要光交换技术来支撑AIDC内部传送网络的高效数据传送和AIDC之间的带宽快速调度。构建面向CPI的光交换技术将服务于CPI需求,为算力服务提供高效、确定和安全的数据交互管道。文章从网络架构、数据交换和应用场景等方面对光交换技术进行了分析。 展开更多

关键词 智算中心 算力互联 光交换

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于自主式ETL的煤炭企业统一数据交换平台的设计与实现 被引量：1

10

作者 潘涛 王志东 解海东 《中国煤炭》 北大核心 2014年第8期68-71,121,共5页

提出了基于自主式ETL的煤炭企业统一数据交换平台的总体设计,详细阐述了自主式ETL的工作实现原理,给出了面向大型煤炭企业数据交换平台的横向部门架构、纵向部门架构及总体设计框架,同时提出了统一的数据交换平台的建设关键点。实际应... 提出了基于自主式ETL的煤炭企业统一数据交换平台的总体设计,详细阐述了自主式ETL的工作实现原理,给出了面向大型煤炭企业数据交换平台的横向部门架构、纵向部门架构及总体设计框架,同时提出了统一的数据交换平台的建设关键点。实际应用表明,该平台方便了煤炭企业部门之间以及总部与子公司之间各业务系统之间数据的交换和共享,提高了企业的运营效率。 展开更多

关键词 数据交换平台 架构 元数据 数据中心

在线阅读 下载PDF 职称材料

深圳发展银行选择部署瞻博网络高性能数据中心解决方案

11

《电信科学》 北大核心 2010年第3期108-108,共1页

瞻博网络（Juniper Networks）日宣布，深圳发展银行将在其在建的全新数据中心中部署瞻博网络的交换平台。瞻博网络EX系列以太网交换机将能够为深圳发展银行带来低延迟性、简化的网络架构以及与现有的瞻博防火墙和路由器的无缝集成。

关键词 深圳发展银行 网络架构 数据中心 部署 性能 以太网交换机 交换平台 无缝集成

在线阅读 下载PDF 职称材料