Bilgi

Yapay zeka kümeleri tek binaları aşıyor. GPU sayıları yüzbinlere tırmanırken, güç ve alan sınırları, operatörleri tek-kampüs "ölçeği-uzatma" tasarımlarından, bir eğitim işini birkaç metropol veya bölgesel veri merkezine yayan "çapraz-ölçeklendirmeli" mimarilere doğru itiyor. Bir iş bu mesafeyi aştığı anda, bir fiziksel özellik optik katmandaki hemen hemen her şeyden daha önemli olmaya başlar: Işığın fiberde ne kadar hızlı ilerlediği. İçi boş-çekirdek fiber (HCF), tam da bu sayıyı değiştirdiği için yapay zeka ağlarında dikkat çekiyor.

Bu makalede, içi boş-çekirdek fiberin ne olduğu, gecikmeyi nasıl azalttığı, yapay zeka veri merkezinde nereye yerleştirildiği, tek-modlu fiberle nasıl karşılaştırıldığı ve dağıtımını neyin sınırladığı açıklanmaktadır. Amaç, HCF'nin geleneksel fiberin yerini aldığı iddiası değil, ağ planlayıcıları ve alıcılar için gerçekçi bir bakış açısı sunmaktır. Daha geniş bağlam içinAI altyapısının neden yüksek-performanslı optik fibere bağlı olduğu, bu tartışma bunun için yararlı bir yardımcıdır.

İçi Boş-Çekirdek Fiber (HCF) Nedir?

Geleneksel optik fiber, çekirdek kaplama sınırındaki toplam iç yansımayı kullanarak ışığı katı bir cam çekirdek boyunca yönlendirir. İçi boş-çekirdek fiber farklı bir şey yapar: Fiberin merkezi havadır (veya yakın-vakumdur) ve etrafındaki hassas şekilde tasarlanmış cam mikro yapısı, ışığı cam yerine hava kanalıyla sınırlı tutar.

Tartışmaya iki kaplama tasarımı hakimdir. Fotonik-bant aralığı fiberi, belirli dalga boylarının kaplamaya sızmasını engelleyen küçük hava deliklerinden oluşan periyodik bir kafes kullanır ve ışığı içi boş çekirdekte etkili bir şekilde hapseder. Anti-rezonanslı (yuvalanmış antirezonant veya "yuvalanmış tüp") fiber, anti-rezonansı ışığı çekirdeğe geri yansıtan ince kavisli cam membranlar kullanır. Microsoft'un kullandığı çift{-iç içe antirezonant tasarımı da içeren anti-rezonans ailesi, artık ticari üretime doğru en hızlı ilerleyen ailedir. Yapı hakkında daha derin bir bilgi edinmek için şu genel bakışa bakın:içi boş-çekirdek fiber katı camdan nasıl kurtulur.

İçi Boş-Çekirdekli Fiber, Geleneksel Fiberle Karşılaştırıldığında Gecikmeyi Nasıl Azaltır?

Camın kırılma indisi 1,5'e yakın olduğundan ışık, camın içinde vakumda hızının kabaca-ikisi kadar hızla ilerler. Hava 1,0'a yakındır, dolayısıyla hava çekirdeğindeki ışık daha hızlı hareket eder. Bu tek gerçek, HCF'nin gecikme avantajının temelini oluşturur.

Başlık numaraları, teknolojinin en büyük dağıtıcısından geliyor. Microsoft, içi boş-çekirdek fiberininStandart silika fiberden yaklaşık %47 daha hızlı ve buna bağlı olarak daha düşük gecikme süresiNokia, HCF'nin günümüzün tek-modlu fiberine kıyasla yaklaşık %30 daha az yayılma gecikmesi sağladığını belirtiyor. Her iki çerçeve de aynı fiziğe işaret ediyor.

Burada iki uyarı önemlidir. Birincisi, bu yayılma gecikmesidir, yani ışığın fiberde geçirdiği süredir. Uçtan{2}}uca-gecikme aynı zamanda alıcı-vericileri, anahtarları, yönlendirmeyi ve protokol yükünü de içerir; dolayısıyla fiber gecikmesindeki %30'luk bir azalma, uygulama gecikmesinde %30'luk bir azalmaya dönüşmez. İkincisi, herhangi bir fiziksel bağlantıda "sıfır gecikme" diye bir şey yoktur. HCF yayılma gecikmesini azaltır; onu kaldırmaz.

Yapay Zeka Veri Merkezleri Neden Daha Düşük-Gecikmeli Optik Ara Bağlantılara İhtiyaç Duyar?

Dağıtılmış yapay zeka eğitiminde binlerce GPU, sıkı bir şekilde senkronize edilmiş kolektif{0}iletişim adımlarında sürekli olarak degradeleri ve parametreleri değiştirir. Bu değişimdeki en yavaş bağlantı tüm işi durdurabilir, dolayısıyla doğu-batı ve veri-merkez-ara bağlantı (DCI) gecikmesi, pahalı hızlandırıcıların ne kadar verimli kullanıldığını doğrudan etkiler. Nokia'nın çalışmalarında belirttiği gibiAI için-ağ genelinde ölçeklendirmedağıtılmış bir kümedeki veri merkezleri arasındaki mesafe gecikmeyle etkili bir şekilde sınırlanır ve bu mesafeler büyüdükçe fiber yayılım gecikmesi baskın bileşen haline gelir. Kilometre başına gecikmeyi azaltmak, bir kümenin gecikme bütçesini aşmadan daha uzağa yayılmasını sağlayan şeydir.

Yapay Zeka Veri Merkezlerinde HCF'nin Temel Kullanım Durumları

HCF tek-amaçlı bir ürün değildir. Değeri ağda bulunduğu yere göre değişir.

• Metro ve bölgesel DCI (bugünün en net uyumu).Birkaç kilometre ila onlarca kilometre uzaklıktaki yapay zeka veri merkezlerinin birbirine bağlanması, daha düşük yayılma gecikmesinin en fazla fayda sağladığı yerdir çünkü fiber,-kilometre başına tasarrufun toplanmasına yetecek kadar uzundur. Bu, mevcut dağıtımların birincil hedefidir.
• Çapraz-veri-merkezli yapay zeka kümeleme (çapraz-ölçeklendirme).HCF, kilometre başına gecikmeyi azaltarak operatörlerin işbirliği halindeki kümeleri daha uzağa yerleştirmelerine ve bir gecikme bütçesi dahilinde kalmalarına olanak tanıyarak tesislerin mevcut güç ve arazi etrafında konumlandırılmasında daha fazla özgürlük sağlar.
• GPU kümesi ve arka uç yapı ara bağlantısı.Eğitim dokusunda gecikme ve bant genişliği önemlidir. HCF buraya katkıda bulunabilir, ancak günümüzde bu katmanın büyük bir kısmı kısa erişimli paralel optikler ve yüksek-yoğunluklu yapısal kablolamayla sunulmaktadır.Yapay zeka veri merkezleri için 800G MPO kablolaması.
• Depolamadan--bilgisayar-bağlantılarına.Depolama ve bilgi işlem düğümleri arasındaki sık-yüksek hacimli aktarımlar, yüksek kapasiteden yararlanır; bu, HCF'nin düşük kaybı ve geniş kullanılabilir spektrumunun umut verici olduğu bir alandır, ancak bina içi mesafeler gecikme kazanımlarını makul düzeyde tutacak kadar kısadır.

• 

İçi Boş-Çekirdek Fiber ve Tek-Modlu Fiber: Temel Farklılıklar

Dürüst bir karşılaştırma "HCF, tek-modlu fiberin yerini alır" şeklinde değildir. Tek-modlu fiber (SMF), veri merkezlerinde ve uzun-uzun mesafeli ağlarda ana akım ortam olmayı sürdürüyor; olgunlaşmış, düşük-maliyetli ve eksiksiz bir ekosistem tarafından destekleniyor. HCF, gecikme- ve kapasiteye-hassas bağlantılar için özel bir seçenektir. Tablo, ödünleri-yüksek düzeyde özetlemektedir.

HCF'yi onunla karşılaştırmadan önce mevcut ortamın temellerini öğrenmek istiyorsanız,tek-modlu fibergenel bakış, günümüzde çoğu ağın üzerinde çalıştığı standart G.652/G.657 fiberlerini kapsamaktadır.

Ticarileştirme Durumu: Pilot Bağlantılardan Erken Dağıtıma

HCF, esas olarak hiper ölçekleyicilerin etkisiyle laboratuvar merakından erken saha dağıtımına geçti. Microsoft, 2022 yılında Southampton Üniversitesi'nin yan ürünü Lumenisity'yi satın aldı ve metro veri-merkezi ara bağlantı bağlantıları da dahil olmak üzere HCF'yi Azure bölgelerinde dağıtıyor. Performans tarafında, Microsoft ve Southampton'dan araştırmacılar rekor-düşük bir kayıp bildirdiler.0,091 dB/km, Nature Photonics'te yayınlandı ve-uzun süredir devam eden silis sınırının altında1.200 km'den fazla fiberin canlı trafik taşıdığı bildirilen bir pilotta. Diğer operatörler ve satıcılar tarafından yapılan sektör denemeleri, metro güzergahlarında benzer gecikme azalmaları gösterdi.

Bunun anlamı, kitlesel benimseme yerine erken, hedefli dağıtıma yönelik bir teknolojidir. Sinyal-kaybı ve gecikme sonuçları gerçektir ve bağımsız olarak raporlanmıştır; Sektör genelinde geniş çaplı kullanıma sunma süreci hâlâ devam ediyor.

Sınırlamalar ve Dağıtımla İlgili Hususlar

HCF'nin avantajları, bir ağ planlayıcısının dürüstçe tartması gereken pratik kısıtlamalarla birlikte gelir:

• Maliyet primi.Üretim ölçekleri arttıkça aradaki fark daralsa da, HCF'nin maliyeti hâlâ emtia SMF'sinden daha yüksek.
• Ekosistem olgunluğu.HCF için konektörler, ekleme teknikleri, test araçları ve amplifikasyon hala geliştirilmektedir ve vasıflı teknisyenler daha azdır. Bildirilen kayıt kayıpları otomatik olarak her üretim rotasına genellenmez.
• Standardizasyon.Spesifikasyonlar tedarikçiler arasında hala farklılık gösterdiğinden, birlikte çalışabilirlik ve kalifikasyona dikkat edilmesi gerekmektedir.
• Bağlantı seçimi.Gecikme avantajı mesafeye göre ölçeklenir; dolayısıyla HCF, maliyetini yayılma gecikmesinin zaten küçük olduğu kısa raf içi-atlamalardan değil, daha uzun metropol ve bölgesel bağlantılardan kazanır.
• Enerji.Daha düşük kayıp, bir rota üzerinde daha az tekrarlayıcı ve yükseltici anlamına gelebilir; bu da bit başına enerjiyi azaltabilir, ancak bu tasarrufun boyutu belirli bağlantıya bağlıdır ve varsayılması değil değerlendirilmesi gerekir.

Ağ Planlayıcıları HCF'yi Nasıl Değerlendirmelidir?

HCF'nin belirli bir bağlantıya ait olup olmadığına karar vermenin pratik bir yolu, kısa bir kontrol listesi üzerinden çalışmaktır: Bağlantı ne kadardır ve yayılma gecikmesi aslında gecikme bütçesinin anlamlı bir payı mıdır? Rota gecikmesi{0}}siteler arasındaki senkronize eğitim trafiği gibi kritik mi? Kullanmayı planladığınız alıcı-vericiler, amplifikatörler ve konektörler HCF'yi destekliyor mu? Maliyet primi, SMF kapasitesi eklemek veya tutarlı optikleri yükseltmek yerine buna değecek kadar erişim veya gecikme payı satın alıyor mu? Çoğu bağlantı için, yüksek-kapasiteli, tutarlı takılabilir öğelerle eşleştirilmiş ve iyi-planlanmış yerleşik SMFveri merkezi bağlantı çözümleripragmatik cevap olmaya devam ediyor; HCF, gecikme bütçesi bağlayıcı kısıtlama olduğunda başvuracağınız araçtır.

Sıkça Sorulan Sorular

İçi boş-çekirdekli fiber, tek-modlu fiberden daha mı iyi?

Evrensel olarak değil. HCF, belirli bağlantılarda değerli olan daha düşük yayılma gecikmesi ve belirli bir gecikmede genişletilmiş erişim sunar. SMF, genel-amaçlı bağlantıların büyük çoğunluğu için daha ucuz, olgun ve daha iyidir. "Daha iyi" tamamen bağlantıya ve gecikme bütçesine bağlıdır.

HCF gerçekte ne kadar gecikme tasarrufu sağlayabilir?

Satıcılar kilometre başına kabaca %30 daha düşük yayılma gecikmesi bildiriyor ve Microsoft, standart silika fiberden yaklaşık %47 daha hızlı iletim olduğunu belirtiyor. Bu, fiberde geçirilen süre için geçerlidir; anahtarlar, alıcı-vericiler ve protokol yükü değişmediği için uçtan uca{-uca iyileştirme daha azdır.

HCF bir yapay zeka veri merkezinde nereye sığar?

Bugün için en net uyum, dağıtılmış yapay zeka kümeleri arasındaki bağlantıların-ölçülmesi de dahil olmak üzere, gecikmeye-hassas metropol ve bölgesel veri-merkezi ara bağlantısıdır. Ayrıca hesaplama bağlantısı için GPU-yapısı ve depolamasında-bir rol oynayabilir- ancak bina mesafelerinin kısa olması buradaki gecikme avantajını sınırlandırır.

İçi boş-çekirdek fiber, büyük-ölçekli ticari dağıtıma hazır mı?

Bu, esas olarak seçilen rotalardaki hiper ölçekleyiciler tarafından yönetilen erken, hedefli dağıtım aşamasındadır. Üretim ölçeği, bağlayıcı ve ekleme ekosistemleri ve standardizasyon hâlâ olgunlaşma aşamasında olduğundan{1}endüstri çapında geniş çapta benimsenme henüz gerçekleşmedi.

HCF enerji tüketimini azaltır mı?

Bu, esas olarak sinyal kaybını azaltarak, rota üzerinde daha az tekrarlayıcı ve yükselticiye ihtiyaç duyulmasını sağlayarak yapılabilir. Gerçek tasarruf, spesifik bağlantı tasarımına bağlıdır ve varsayılmak yerine ölçülmelidir.

Özet

İçi boş-çekirdekli fiber yalnızca daha hızlı bir kablo değildir. Yapay zeka ağ oluşturmadaki gerçek değeri, uzun optik bağlantılardaki yayılma gecikmesini azaltmak, sabit bir gecikme bütçesi dahilinde erişimi genişletmek ve operatörlere yapay zeka kümelerini tesisler arasında dağıtma konusunda daha fazla özgürlük vermektir. Bu avantajlar metropol ve bölgesel DCI'da en güçlü, kısa sürede-atlama oluşturmada zayıftır ve her zaman maliyet primi ve hâlâ{{4}gelişmekte olan bir ekosistemle karşılaştırıldığında ağırlıklandırılır. Öngörülebilir gelecekte, HCF ve tek-modlu fiber tamamlayıcı niteliktedir: SMF trafiğin büyük kısmını taşırken, HCF her kilometrelik gecikmenin önemli olduğu gecikme-kritik rotalarını hedefler.

Yapay zeka kümeleri siteler arasında ölçeklenmeye devam ettikçe, her bağlantı için doğru fiber ve ara bağlantıyı seçmek temel bir tasarım kararı haline geliyor. Hengtong operatörlerle çalışıyorveri merkezleri için fiber optik kablolamave ortamın ağın her bir bölümünün gecikme süresi, kapasitesi ve erişim gereksinimleriyle eşleştirilmesine yardımcı olabilir.