AI數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求：400/800G光模塊

隨著AI技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用的不斷發(fā)展，大模型、大數(shù)據(jù)和AI計算能力在AI發(fā)展中的重要性日益凸顯。大模型和數(shù)據(jù)集構(gòu)成AI研究的軟件基礎(chǔ)，而AI算力是關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施。在本文中，我們將探討AI發(fā)展對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響。

AI數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求：400/800G光模塊

Fat-Tree數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

隨著AI大模型訓(xùn)練在各個行業(yè)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)無法滿足大模型集群訓(xùn)練的帶寬和延遲要求。大模型分布式訓(xùn)練需要GPU之間的通信，且其流量模式與傳統(tǒng)云計算不同，這增加了AI/ML數(shù)據(jù)中心的東西向流量。短期和高量的AI數(shù)據(jù)導(dǎo)致傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)延遲和訓(xùn)練性能降低。因此，為了滿足短期和高量數(shù)據(jù)處理需求，F(xiàn)at-Tree網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是必然的。

在傳統(tǒng)的樹狀網(wǎng)絡(luò)拓撲中，帶寬逐層匯聚，樹的底部網(wǎng)絡(luò)帶寬遠小于所有葉節(jié)點的總帶寬。相比之下，F(xiàn)at-Tree看起來像一棵真正的樹，靠近根部的分支更粗。因此，網(wǎng)絡(luò)帶寬從葉到根部逐漸增加，提高了網(wǎng)絡(luò)效率并加速了訓(xùn)練過程。這是Fat-Tree架構(gòu)的基本前提，可以實現(xiàn)非阻塞的網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)速率升級演進

隨著數(shù)據(jù)中心應(yīng)用復(fù)雜性的不斷提高，對網(wǎng)絡(luò)速度的需求也在不斷增長。從過去的1G、10G和25G到如今廣泛使用的100G，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)升級和演進的速度正在加快。然而，面對大規(guī)模的人工智能工作負載，400G和800G傳輸速率已成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)演進的下一個關(guān)鍵進程。

AI數(shù)據(jù)中心推動400G/800G光模塊的發(fā)展

400G/800G光模塊需求不斷增長的原因

大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需求

AI算法的訓(xùn)練和推理需要大量的數(shù)據(jù)集，因此，數(shù)據(jù)中心必須能夠高效處理大量數(shù)據(jù)的傳輸。800G光模塊的出現(xiàn)提供了更大的帶寬，有助于解決這個問題。升級后的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通常包括兩個層級，從交換機延伸到服務(wù)器，其中400G作為底層。因此，升級到800G也會推動對400G的需求增長。

實時需求

在某些AI應(yīng)用場景中，對實時數(shù)據(jù)處理的需求至關(guān)重要。例如，在自動駕駛系統(tǒng)中，傳感器生成的海量數(shù)據(jù)需要快速傳輸和處理，優(yōu)化系統(tǒng)延遲成為確保及時響應(yīng)的關(guān)鍵因素。高速光模塊的引入通過降低數(shù)據(jù)傳輸和處理的延遲，迅速滿足這些實時需求，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)能力。

多任務(wù)并發(fā)

現(xiàn)代AI數(shù)據(jù)中心通常需要同時處理多個任務(wù)，包括圖像識別和自然語言處理等活動。采用高速800G/400G光模塊可以增強對這種多任務(wù)工作負載的支持。

400G/800G光模塊市場前景廣闊

目前，400G和800G光模塊的需求尚未出現(xiàn)顯著增長，但預(yù)計2024年將受到AI計算需求增長的推動出現(xiàn)明顯提升。據(jù)Dell'Oro預(yù)測，2024年400G光模塊的需求將有所增加。AI、大數(shù)據(jù)和云計算驅(qū)動的高速率數(shù)據(jù)傳輸需求日益增長，有望加速800G光模塊市場的增長。這一趨勢凸顯了800G/400G光模塊市場的光明前景，在應(yīng)對先進計算應(yīng)用不斷變化需求的過程中，其應(yīng)用將逐步增多。

典型數(shù)據(jù)中心的400G/800G光模塊解決方案

該圖展示升級至800G數(shù)據(jù)中心的解決方案。QDD-FR4-400G光模塊在骨干層中的MSN4410-WS2FC交換機和核心層中的高性能800G交換機之間形成高帶寬鏈路，以400G接口速率運行。

由于這些光模塊采用高密度的QSFP-DD封裝，可在高密度配置中部署。這增加了傳輸容量并提供了更大的帶寬速率。此外，通過采用PAM4調(diào)制和重定時技術(shù)，這些光模塊實現(xiàn)了更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時顯著降低了延遲，改善了整體系統(tǒng)性能。

800G/400G光模塊新時代

隨著對更快、更高效數(shù)據(jù)傳輸需求的不斷增長，800G/400G光模塊的時代已全面來臨。這些光模塊以其出色的帶寬能力、LPO技術(shù)的進步和經(jīng)濟效益而備受青睞，有望改變AI領(lǐng)域并重新定義數(shù)據(jù)中心。利用高速光模塊，完全開發(fā)和訓(xùn)練AI已不再只是構(gòu)想。

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