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大规模智算中心光电交换网络架构演化综述 被引量:1
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
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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
2
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
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智算中心组网技术及应用
3
作者 段威 于浩 +2 位作者 李和松 张征 王宁诚 《中兴通讯技术》 北大核心 2025年第2期63-71,共9页
智算中心网络架构正面临高性能、低延迟、高扩展性和可靠性的挑战。当前多种主流的智算中心组网拓扑结构各具优缺点。针对智算中心各种组网方案,边界网关协议(BGP)、开放式最短路径优先(OSPF)、中间系统到中间系统(IS-IS)、胖树路由协议... 智算中心网络架构正面临高性能、低延迟、高扩展性和可靠性的挑战。当前多种主流的智算中心组网拓扑结构各具优缺点。针对智算中心各种组网方案,边界网关协议(BGP)、开放式最短路径优先(OSPF)、中间系统到中间系统(IS-IS)、胖树路由协议(RIFT)等具有不同适用性。中兴通讯在智能计算中心网络架构与部署方案领域取得突破性进展,创新性地提出了Scale-Up与Scale-Out融合组网解决方案,并通过协议优化提升等价多路径路由(ECMP)路径选择精度与故障收敛效率。这些研究和实践可为智算中心网络设计提供参考,推动智算中心技术的发展和应用。 展开更多
关键词 网络协议 组网技术 智算中心网络协议 融合组网
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面向智算中心光网络的Ring Allreduce业务算网协同部署算法研究 被引量:1
4
作者 黄婷婷 袁志林 +1 位作者 翟德伟 李泳成 《电信科学》 北大核心 2025年第4期44-52,共9页
随着人工智能大模型训练与推理业务的快速发展,智算中心面临算网协同调度的新挑战。为优化分布式智算Ring Allreduce业务的部署问题,首先,通过扩展传统波平面,开发了算力波平面技术,实现了算力与网络资源的一体化虚拟管理。然后,基于算... 随着人工智能大模型训练与推理业务的快速发展,智算中心面临算网协同调度的新挑战。为优化分布式智算Ring Allreduce业务的部署问题,首先,通过扩展传统波平面,开发了算力波平面技术,实现了算力与网络资源的一体化虚拟管理。然后,基于算力波平面,提出了一种高效路由、波长、算力和时隙分配(routing,wavelength,computing power and time slot assignment,RWCTA)算法用于环规约(Ring Allreduce)业务部署。仿真结果表明,与传统基于波平面的部署算法相比,基于算力波平面的RWCTA算法能有效降低62.4%的总业务完成时间和54.5%的平均业务计算时间。 展开更多
关键词 智算中心光网络 算网协同 Ring Allreduce业务 路由、波长、算力和时隙分配 算力波平面
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智能化大学生创新训练中心的探索与建设 被引量:2
5
作者 胡智慧 李伟 王建 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第2期191-197,257,共8页
在人工智能新时代浪潮的推动下,大学生创新训练中心的智能化改革已成为必然趋势,然而目前普遍存在系统碎片化、资源利用率低等问题。聚焦于用户、资源管理和业务视角,深入分析智能化改革的需求,进而提出一个以数据驱动的“1+N+X”多层... 在人工智能新时代浪潮的推动下,大学生创新训练中心的智能化改革已成为必然趋势,然而目前普遍存在系统碎片化、资源利用率低等问题。聚焦于用户、资源管理和业务视角,深入分析智能化改革的需求,进而提出一个以数据驱动的“1+N+X”多层次系统架构,借助物联网、虚拟化和容器化技术,搭建了高效可扩展的算力网络,构建了协同、先进的综合性多维度智能化服务平台,全面提高学生实践能力和创新能力,为高校大学生创新训练中心智能化改革提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 大学生创新训练中心 智能化 物联网 算力网络 服务平台
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智算网络发展综述
6
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
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智算中心网络的亚毫秒级网络监控系统
7
作者 张冬月 辛奇 +3 位作者 韩博文 徐博华 曹畅 顾茹雅 《电信科学》 北大核心 2025年第8期65-75,共11页
随着智算中心成为支撑数字经济高质量发展的核心基础设施,千亿参数大模型训练对网络性能提出严苛要求,传统监控手段因采样精度不足、缺乏细粒度观测难以应对万卡集群的通信瓶颈。提出了亚毫秒级网络监控系统(sub-millisecond-level netw... 随着智算中心成为支撑数字经济高质量发展的核心基础设施,千亿参数大模型训练对网络性能提出严苛要求,传统监控手段因采样精度不足、缺乏细粒度观测难以应对万卡集群的通信瓶颈。提出了亚毫秒级网络监控系统(sub-millisecond-level network monitoring system,sMon),通过在工作请求处理流水线中集成智能计数器与动态带宽分析模块,实时追踪网卡端口队列深度及流量波动。基于滑动窗口算法实现带宽吞吐的动态计算,在保持亚毫秒级时序精度的同时,采用异步日志采集机制将系统开销中央处理器(central processing unit,CPU)占用率降低至0.8%。在128节点A100集群的测试中,系统成功捕获了网络端口的亚毫秒级流量细节。实验证明该系统较传统监控方案在数据粒度上提升2个数量级。该方案通过高精度网络状态感知能力,为构建“超大规模、超高带宽、超强可靠”的智算中心网络提供了实时监控与性能保障,有效支撑大规模人工智能(artificial intelligence,AI)训练任务的需求。 展开更多
关键词 智算中心网络 网络监控 亚毫秒级
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基于深度神经网络的数据中心光互连网络资源分配方法 被引量:5
8
作者 吕莹楠 尹奇龙 赵健 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第2期181-186,共6页
在人工智能环境下为了提高数据中心光互联网络组件和软件的安全性,需要构建优化的资源分配模型,提出基于深度神经网络的数据中心光互连网络资源分配方法。采用用户关联和功率谱分配联合优化方法构建数据中心光互连网络资源调度模型,结... 在人工智能环境下为了提高数据中心光互联网络组件和软件的安全性,需要构建优化的资源分配模型,提出基于深度神经网络的数据中心光互连网络资源分配方法。采用用户关联和功率谱分配联合优化方法构建数据中心光互连网络资源调度模型,结合对网络资源粒度的服务请求QoS资源配置实现对不同种类资源的融合和聚类处理,提取数据中心光互连网络资源的空间、时间、频谱等多维网格抽象模型参数,通过深度神经网络学习方法实现对网络资源分配过程中的多种资源粒度融合和收敛性寻优控制,建立用户之间分配数据中心光互连网络资源的信道模型,通过传输链路均衡配置方案实现对网络资源的优化分配和均衡配置。仿真结果表明,本方法的资源分配传输比特率为18 bit/s,延时较小,资源分配阻塞率低,为0.05%,且资源持有度较高,可始终维持在100%,说明本方法具有对较强的资源均衡配置能力。 展开更多
关键词 人工智能 软件安全 深度神经网络 数据中心光互连网络 资源分配
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智算中心网络技术发展与应用 被引量:1
9
作者 段威 李和松 周昆 《中兴通讯技术》 北大核心 2024年第6期39-47,共9页
从应用子层、网卡子层、网络子层以及管控子层构成的完整技术栈出发,介绍了智算中心网络的关键技术。在分析智算中心网络发展趋势的基础上,介绍了中兴通讯在坚持核心自研的原则下,在芯片、产品和组网方案等方面开展的一系列创新。认为... 从应用子层、网卡子层、网络子层以及管控子层构成的完整技术栈出发,介绍了智算中心网络的关键技术。在分析智算中心网络发展趋势的基础上,介绍了中兴通讯在坚持核心自研的原则下,在芯片、产品和组网方案等方面开展的一系列创新。认为面向人工智能(AI)场景优化将成为智算中心网络发展的关键因素,行业必须在基础芯片、设备形态、网络架构、网络协议以及应用生态等方面做出更多努力,进一步推进算侧、端侧和网络侧关键技术的融合发展。 展开更多
关键词 智算中心网络 大模型 以太网
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基于超材料的电磁神经网络研究进展
10
作者 马骞 冯紫瑞 +3 位作者 高欣欣 顾泽 游检卫 崔铁军 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1529-1545,共17页
随着人工智能技术的广泛应用,面向智能计算的算力需求呈井喷式增长。目前芯片的快速发展已经逼近其工艺制程的瓶颈,同时功耗也不断增加,因此高速、高能效的智能计算硬件研究是一个重要方向。以光子电路神经网络和全光衍射神经网络为代... 随着人工智能技术的广泛应用,面向智能计算的算力需求呈井喷式增长。目前芯片的快速发展已经逼近其工艺制程的瓶颈,同时功耗也不断增加,因此高速、高能效的智能计算硬件研究是一个重要方向。以光子电路神经网络和全光衍射神经网络为代表的计算架构因其计算快、功耗低等优势而受到广泛关注。该文回顾了光神经网络的代表性工作,通过3维衍射神经网络和光神经网络芯片化发展两条主线进行介绍,同时,针对光学衍射神经网络和光子神经网络芯片面临的瓶颈和挑战,如网络规模和集成度等,分析比较它们的特点、性能和各自的优劣势。其次,考虑到通用化的发展需求,该文进一步讨论神经形态计算硬件的可编程设计,并在各个部分中介绍了一些可编程神经网络的代表性工作。除了光波段的智能神经网络,本文还讨论了微波衍射神经网络的发展和应用,展示了其可编程能力。最后介绍智能神经形态计算的未来方向和发展趋势,及其在无线通信、信息处理和传感方面的潜在应用。 展开更多
关键词 超材料 全光衍射神经网络 电磁神经网络 智能计算
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面向大模型的智算网络发展研究 被引量:4
11
作者 郭亮 王少鹏 +1 位作者 权伟 李洁 《电信科学》 北大核心 2024年第6期137-145,共9页
近年来,全球进入智能计算的蓬勃发展期,作为具有巨量参数和复杂结构的深度学习模型,大模型训练需要在多卡、多服务器间实现训练参数的快速同步,所以对算力中心网络的带宽、时延、可靠性、可扩展性和安全性等提出更高要求。研究了面向大... 近年来,全球进入智能计算的蓬勃发展期,作为具有巨量参数和复杂结构的深度学习模型,大模型训练需要在多卡、多服务器间实现训练参数的快速同步,所以对算力中心网络的带宽、时延、可靠性、可扩展性和安全性等提出更高要求。研究了面向大模型训练的智算网络的需求和相关关键技术,对智算网络的研究成果、标准规范和案例实践进行了分析,以期进一步促进智算网络的发展。 展开更多
关键词 大模型 智算中心 网络技术
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云计算数据中心光互连网络:研究现状与趋势 被引量:26
12
作者 余晓杉 王琨 +1 位作者 顾华玺 王曦 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1924-1945,共22页
数据中心是云计算的核心支持平台,云计算的发展对数据中心网络架构提出了严峻的挑战,传统电互连网络架构难以在带宽、设备开销、能耗、管理复杂度等方面同时满足云应用的要求,因此以低能耗、低开销、高带宽为特点的光互连网络架构出现... 数据中心是云计算的核心支持平台,云计算的发展对数据中心网络架构提出了严峻的挑战,传统电互连网络架构难以在带宽、设备开销、能耗、管理复杂度等方面同时满足云应用的要求,因此以低能耗、低开销、高带宽为特点的光互连网络架构出现并受到研究人员的广泛关注.该文在对比电互连技术和光互连技术基本特点的基础上,对数据中心光互连网络的研究现状展开综述,具体介绍了现有的光电混合网络、集中式全光网络和分布式全光网络,并从交换机制、扩展性、技术可行性、设备开销等方面对上述网络架构进行了对比分析.最后该文对数据中心光互连网络的未来研究趋势进行了总结和展望. 展开更多
关键词 云计算 数据中心网络 光互连技术
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面向HPC和DC的可重构光互连网络体系结构综述 被引量:5
13
作者 曹继军 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2022年第6期951-963,共13页
互连网络是高性能计算系统和数据中心的核心组件之一,也是决定其系统整体性能的全局性基础设施。随着高性能计算、云计算和大数据技术的迅速发展,传统的电互连网络在性能、能耗和成本等方面无法满足高性能计算应用和数据中心业务的大规... 互连网络是高性能计算系统和数据中心的核心组件之一,也是决定其系统整体性能的全局性基础设施。随着高性能计算、云计算和大数据技术的迅速发展,传统的电互连网络在性能、能耗和成本等方面无法满足高性能计算应用和数据中心业务的大规模可扩展通信需求,面临着严峻的挑战。为此,近年来相关研究者提出了多种面向高性能计算和数据中心的可重构的光互连网络结构。首先阐明了光互连网络相对于电互连网络的优势;然后介绍了几种典型的可重构光互连网络体系结构,并对其特点进行了分析比较;最后探讨了可重构光互连网络的发展趋势。 展开更多
关键词 光互连网络 可重构 高性能计算 数据中心
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光电子智能信息处理系统技术研究
14
作者 王汝笠 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1993年第1期1-15,共15页
提出了光电子智能信息处理系统技术新概念,并分析了它的技术特性;概述了国内外在相关技术领域里的研究成果;最后讨论了该技术的发展趋势和应用前景。
关键词 光电子 信息处理 智能传感器
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边缘计算与云计算协同的SOON实现机制(特邀) 被引量:2
15
作者 崔丽华 闫伯元 赵永利 《光通信研究》 北大核心 2018年第6期38-41,65,共5页
随着光网络规模的快速扩张,光网络的运维与管理在可靠性、灵活性和安全性等方面面临着越来越严峻的挑战。为降低光网络决策控制的复杂度,提升光网络的智能化控管能力,文章结合人工智能技术提出了自优化光网络的概念,并基于边缘计算与云... 随着光网络规模的快速扩张,光网络的运维与管理在可靠性、灵活性和安全性等方面面临着越来越严峻的挑战。为降低光网络决策控制的复杂度,提升光网络的智能化控管能力,文章结合人工智能技术提出了自优化光网络的概念,并基于边缘计算与云计算协同的思想,提出了边缘计算与云计算协同的自优化光网络实现机制,通过光传送节点和控制节点的协同机制,为光网络动态提供人工智能所需的计算资源。 展开更多
关键词 光网络 人工智能 云计算 边缘计算 协同控制 自优化光网络
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面向新型智能计算中心的全调度以太网技术 被引量:7
16
作者 段晓东 程伟强 +1 位作者 王瑞雪 王雯萱 《中兴通讯技术》 2023年第4期57-63,共7页
智能计算中心网络作为智能计算中心的连接底座,需要具备高性能、低时延的通信能力。一旦网络性能不佳,就会严重影响分布式训练的效果。智能计算中心网络体系是一个多要素融合的复杂系统,依赖于智能计算业务、网络设备、交换芯片、网卡... 智能计算中心网络作为智能计算中心的连接底座,需要具备高性能、低时延的通信能力。一旦网络性能不佳,就会严重影响分布式训练的效果。智能计算中心网络体系是一个多要素融合的复杂系统,依赖于智能计算业务、网络设备、交换芯片、网卡、仪表等上下游产业协同创新。提出一种新型全调度以太网(GSE)技术架构,在最大限度地兼容以太网生态链的前提下,基于报文容器(PKTC)转发、负载均衡机制以及基于报文容器的动态全局调度队列(DGSQ)全局调度技术,构建超大规模、超高带宽、超低时延、超高可靠的智能计算中心网络,助力AI产业发展。 展开更多
关键词 人工智能生成内容 智算中心网络 全调度以太网 报文容器 动态全局调度队列
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一体化光电融合计算发展与挑战
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作者 张天 淡一航 +4 位作者 樊泽洋 陈奇 来一航 徐兴元 徐坤 《信号处理》 CSCD 北大核心 2022年第11期2234-2247,共14页
近年来,军事作战领域在陆、海、空、天、电“五维一体”全方位、跨域协同、信息共享的联合作战样式的实现上付出了巨大的努力。在多功能综合一体化技术中,包括雷达、通信、电子战、导航、敌我识别等多种设备面临着共享射频资源和数据处... 近年来,军事作战领域在陆、海、空、天、电“五维一体”全方位、跨域协同、信息共享的联合作战样式的实现上付出了巨大的努力。在多功能综合一体化技术中,包括雷达、通信、电子战、导航、敌我识别等多种设备面临着共享射频资源和数据处理资源的问题。海量的数据处理要求计算平台具有超高计算速度和超高能效的特点,而传统的电子计算平台受到“存储墙”、集成电路的时钟频率、带宽、时延等影响,计算速度和能效提升受到很大限制。光子平台具有高速、大带宽、低串扰等特性,再结合电子手段灵活性和易调控的优势,构造光电融合的计算可以有效提升计算速度和能效。为了更好的将光电融合计算应用在多功能综合一体化技术中,本文对光电融合计算的研究现状进行梳理,按照目前的四种典型平台展开讨论,包括片上集成相干平台、片上集成非相干平台、基于光纤系统的光电融合计算、空间光学衍射平台,并在计算大规模化、非线性光学计算实现、光电高效融合三个未来的重要发展趋势进行阐述和展望。 展开更多
关键词 一体化 光电融合计算 光子神经网络 人工智能
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