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新機遇新技術新需求,人工智能推動光通信產(chǎn)業(yè)新一輪發(fā)展

2024年5月23日 08:15  CCTIME飛象網(wǎng)  作 者:源初

飛象網(wǎng)訊(源初/文)近年來,隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算等技術的飛速發(fā)展,全球通信網(wǎng)絡正面臨前所未有的需求和挑戰(zhàn)。在這一背景下,高速大容量全光通信技術的創(chuàng)新和應用變得尤為關鍵。

 

光通信需應對的五大需求挑戰(zhàn)

為了支持AI大模型分布式集群訓練,光通信網(wǎng)絡需要具備大帶寬、低時延、無損和高可靠性等特性,需應對五大需求挑戰(zhàn)。

首先,超大規(guī)模組網(wǎng)是基礎。為了處理海量數(shù)據(jù)傳輸,網(wǎng)絡必須采用多層胖樹、Dragonfly和多維Torus加光交叉OCS等新型組網(wǎng)架構,以優(yōu)化性能。智算中心網(wǎng)絡和算力樞紐間網(wǎng)絡需要實現(xiàn)百萬卡以上集群訓練間的高效互聯(lián)。

其次,超高速互聯(lián)是關鍵。AI大模型訓練對帶寬提出極高要求,需采用51.2Tbps以上太網(wǎng)交換機和400G/800G接口,逐步升級到1.6T/3.2T光接口。算力樞紐間網(wǎng)絡還需要鋪設400G超長距離光傳輸系統(tǒng),實現(xiàn)城市DC間的高速互聯(lián)。

第三,超低時延至關重要。低時延確保AI訓練和推理效率,需通過采用高速接口和優(yōu)化擁塞控制算法來減少設備及光模塊傳輸時延。新建直達光纖和提升網(wǎng)絡扁平化程度,有助于進一步降低傳輸時延和接駁時延。

第四,超高可靠性是保障。為了大規(guī)模AI集群訓練的穩(wěn)定性,網(wǎng)絡必須提升設備和光模塊的可靠性,配置基于硬件的快速故障檢測和自愈能力,同時優(yōu)化網(wǎng)絡拓撲以實現(xiàn)多層備份和快速故障保護。

最后,智能化管控運維是高效運行的基礎。自動化和智能化運維能夠支持端到端可視化和實時監(jiān)測,提升故障快速定位和性能實時監(jiān)測能力。通過數(shù)字孿生和大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)預測性維護和預警預判,有助于全面提升網(wǎng)絡的智能化管理水平。

 

先進光纖技術應對新需求

超低損光纖在400G光傳輸系統(tǒng)中扮演著至關重要的角色。G.652.D光纖雖然在超低損耗和大容量傳輸方向有所優(yōu)化,但在大規(guī)模部署中仍面臨限制。相較之下,G.654.E光纖因其更高的光纖傳輸容量和更低的信號損耗,成為400G光傳輸系統(tǒng)的首選。

G.654.E光纖主要具有三大顯著優(yōu)勢。首先是超低損耗性能,相比傳統(tǒng)G.652.D光纖,G.654.E光纖的損耗降低至0.15dB/km,有效延長了傳輸距離;其次是更高的光纖容量,支持更大容量的光信號傳輸,滿足未來網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)傳輸需求;最后是兼容性好,與現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡設備兼容,便于系統(tǒng)升級和部署。

G.654.E光纖已具備規(guī)模量產(chǎn)和工程部署能力,東數(shù)西算推動
G.654.E光纖在我國干線網(wǎng)的部署,并已成為海纜光通信系統(tǒng)實現(xiàn)跨洋超長距傳輸?shù)膽檬。同時,國產(chǎn)G.654E超低損光纖指標提升至0.15dB/km的能力可期。

目前,我國三家電信運營企業(yè)積極圍繞8個國家樞紐節(jié)點和北京、上海、廣州、武漢、成都等城市建設G.654.E光纜,部署規(guī)模超三萬皮長公里。

中國移動在2022年至2024年已開展兩次G.654.E光纜集采,采購規(guī)模超1萬皮長公里。中國電信在上海-廣州、北京-太原、廣州-貴陽、武漢-廣州等新建干線光纜中部署G.654.E光纖,部署規(guī)模超0.5萬皮長公里。中國聯(lián)通新建的北京-雄安、西安-合肥、贛州-韶關-懷集等約0.5萬皮長公里光纜采用G.654.E光纖。

隨著數(shù)據(jù)傳輸需求的不斷增加,單純依靠提高單模光纖容量已難以滿足未來網(wǎng)絡的發(fā)展需求?辗謴陀茫⊿DM)光纖技術因此應運而生,成為未來光通信技術的重要發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)顯示,SDM光傳輸容量已突破P比特。2023年,中國信息通信科技集團利用19芯單模多芯光纖實現(xiàn)總傳輸容量4.IPbps光傳輸系統(tǒng)。2023年,日本NICT在歐洲光通信會議上報道了基于38芯3模的多芯少模光纖,實現(xiàn)22.9 Pbps 光傳輸系統(tǒng)。

SDM光纖通過在單根光纖中集成多芯或多模,從而實現(xiàn)容量的大幅提升。隨著技術的進一步成熟,未來有望在實際網(wǎng)絡中實現(xiàn)更高的傳輸效率和更低的能耗。

值得一提的是,空芯光纖作為SDM光纖的另一重要形式,具有更低的信號損耗和更高的傳輸速度。目前,空芯光纖已在實驗室中實現(xiàn)了0.114dB/km的損耗水平,顯示出巨大的應用潛力。

目前,這方面技術的全球角逐已開啟。在解決光纖空間幾何結構標準化和工藝穩(wěn)定性,現(xiàn)網(wǎng)部署工程化等問題上,仍需5-8年持續(xù)攻關。同時,需加快原材料技術、設備技術和器件技術、中繼放大技術等產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動和推進試驗驗證,逐步向?qū)嵱没葸M。

 

加速網(wǎng)絡智能化發(fā)展

在光纖技術不斷演進的同時,智能管控技術也在加速推動網(wǎng)絡的智能化發(fā)展。通過引入AI、大數(shù)據(jù)等技術,智能管控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障預測和智能優(yōu)化,從而提高網(wǎng)絡的整體運行效率和可靠性。

提升智算中心網(wǎng)絡運維效率:采用意圖感知、數(shù)字孿生、AI推理訓練等核心技術,提升智算中心網(wǎng)絡的自動化和智能化運維能力,重點解決故障定位難和影響AI大模型訓練效率等問題。

智能管控系統(tǒng)的核心在于數(shù)據(jù)的采集與分析。通過對網(wǎng)絡設備和傳輸數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測,系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并進行預警。此外,AI技術的引入使得系統(tǒng)能夠基于歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行智能分析和預測,為網(wǎng)絡的優(yōu)化和運維提供有力支持。

在AI時代,高速大容量全光通信技術的發(fā)展不僅是技術創(chuàng)新的需求,更是滿足未來網(wǎng)絡需求的必然選擇。超低損光纖和空分復用光纖作為兩大關鍵技術,將在未來通信網(wǎng)絡中發(fā)揮重要作用。同時,智能管控技術的應用將進一步提升網(wǎng)絡的智能化水平,為通信網(wǎng)絡的可持續(xù)發(fā)展提供堅實基礎。

編 輯:魏德齡
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