ความรู้

คลัสเตอร์ AI กำลังเติบโตเกินกว่าอาคารเดี่ยว เมื่อ GPU มีจำนวนเพิ่มขึ้นเป็นแสนแสน ขีดจำกัดด้านพลังงานและพื้นที่กำลังผลักดันผู้ปฏิบัติงานจากการออกแบบ-วิทยาเขต "ขนาด-ออก" ไปสู่สถาปัตยกรรม "ขนาด-ทั่ว" ที่กระจายงานการฝึกอบรมหนึ่งงานไปยังศูนย์ข้อมูลในเมืองใหญ่หรือระดับภูมิภาคหลายแห่ง ทันทีที่งานข้ามระยะทางดังกล่าว ทรัพย์สินทางกายภาพอย่างหนึ่งก็เริ่มมีความสำคัญมากกว่าสิ่งอื่นใดในชั้นแสง นั่นคือ แสงเดินทางผ่านเส้นใยได้เร็วแค่ไหน Hollow-core fiber (HCF) กำลังดึงดูดความสนใจในเครือข่าย AI ได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงตัวเลขนั้น

บทความนี้จะอธิบายว่าเส้นใยแกนกลวง-คืออะไร ลดเวลาแฝงได้อย่างไร ตำแหน่งที่เหมาะกับศูนย์ข้อมูล AI เปรียบเทียบกับเส้นใยโหมดเดี่ยว-อย่างไร และสิ่งที่ยังคงจำกัดการใช้งาน เป้าหมายคือมุมมองที่สมจริงสำหรับนักวางแผนเครือข่ายและผู้ซื้อ ไม่ใช่การอ้างว่า HCF เข้ามาแทนที่ไฟเบอร์แบบเดิม เพื่อบริบทที่กว้างขึ้นของเหตุใดโครงสร้างพื้นฐาน AI จึงขึ้นอยู่กับ-ใยแก้วนำแสงประสิทธิภาพสูงการสนทนานั้นเป็นเพื่อนที่เป็นประโยชน์สำหรับการสนทนานี้

แกนไฟเบอร์แบบกลวง- (HCF) คืออะไร

ใยแก้วนำแสงแบบทั่วไปจะนำแสงผ่านแกนกระจกแข็งโดยใช้การสะท้อนภายในทั้งหมดที่ขอบเขตการหุ้มแกนกลาง- เส้นใยแกนกลวง-ทำสิ่งที่แตกต่างออกไป: ศูนย์กลางของเส้นใยคืออากาศ (หรือใกล้-สุญญากาศ) และโครงสร้างจุลภาคของแก้วที่ออกแบบอย่างแม่นยำรอบๆ จะทำให้แสงจำกัดอยู่ในช่องอากาศนั้นแทนกระจก

การออกแบบการหุ้มสองแบบครอบงำการอภิปราย ไฟเบอร์โฟโตนิก-แบนด์แกปใช้โครงตาข่ายเป็นระยะๆ ของรูอากาศเล็กๆ ที่จะปิดกั้นความยาวคลื่นบางอย่างไม่ให้รั่วไหลเข้าสู่ชั้นหุ้ม ซึ่งกักแสงไว้ในแกนกลางกลวงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เส้นใยต่อต้าน-เรโซแนนซ์ (แอนติเรโซแนนซ์แบบซ้อนหรือ "ท่อแบบซ้อน") ใช้เมมเบรนแก้วโค้งบางซึ่งแอนตี้รีโซแนนซ์-จะสะท้อนแสงกลับเข้าสู่แกนกลาง กลุ่มต่อต้าน-เสียงสะท้อน รวมถึงการออกแบบ-เสียงสะท้อนที่ซ้อนกันสองชั้นที่ Microsoft ใช้ เป็นกลุ่มที่มุ่งสู่การผลิตเชิงพาณิชย์ได้เร็วที่สุด สำหรับไพรเมอร์ที่ลึกยิ่งขึ้นบนโครงสร้าง โปรดดูภาพรวมของเส้นใยแกนกลวง-จะหลุดออกจากแก้วที่เป็นของแข็งได้อย่างไร.

วิธีที่ Hollow-Core Fiber ช่วยลดความหน่วงเมื่อเปรียบเทียบกับไฟเบอร์ทั่วไป

แสงเดินทางผ่านกระจกด้วยความเร็วประมาณสอง-หนึ่งในสามของความเร็วในสุญญากาศ เนื่องจากแก้วมีดัชนีการหักเหของแสงใกล้ 1.5 อากาศมีค่าเกือบ 1.0 แสงในแกนอากาศจึงเดินทางได้เร็วกว่า ข้อเท็จจริงข้อเดียวนั้นเป็นพื้นฐานทั้งหมดสำหรับความได้เปรียบด้านเวลาแฝงของ HCF

ตัวเลขพาดหัวมาจากผู้ปรับใช้เทคโนโลยีรายใหญ่ที่สุด Microsoft รายงานว่าเส้นใยแกนกลวง-ของมันคือเร็วกว่าซิลิกาไฟเบอร์มาตรฐานประมาณ 47% โดยมีเวลาแฝงที่ต่ำกว่าตามลำดับและ Nokia อธิบายว่า HCF มีความล่าช้าในการแพร่กระจายน้อยกว่าประมาณ 30% เมื่อเทียบกับไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-ในปัจจุบัน เฟรมทั้งสองชี้ไปที่ฟิสิกส์เดียวกัน

ข้อควรระวังสองประการมีความสำคัญที่นี่ ประการแรก นี่คือเวลาแฝงในการแพร่กระจาย ซึ่งเป็นเวลาที่แสงใช้ในไฟเบอร์ เวลาแฝงตั้งแต่ต้นทางถึง-ยังรวมถึงตัวรับส่งสัญญาณ สวิตช์ การกำหนดเส้นทาง และโอเวอร์เฮดของโปรโตคอลด้วย ดังนั้นการลดความล่าช้าของไฟเบอร์ลง 30% ไม่ได้แปลว่าเวลาแฝงของแอปพลิเคชันลดลง 30% ประการที่สอง ไม่มีสิ่งที่เรียกว่า "เวลาแฝงเป็นศูนย์" บนลิงก์ทางกายภาพใดๆ HCF ช่วยลดความล่าช้าในการแพร่กระจาย มันไม่ได้ลบมันออก

เหตุใดศูนย์ข้อมูล AI จึงต้องการ-การเชื่อมต่อระหว่างกันแบบออปติกที่มีความหน่วงต่ำลง

ในการฝึกอบรม AI แบบกระจาย GPU หลายพันตัวจะแลกเปลี่ยนการไล่ระดับสีและพารามิเตอร์ซ้ำๆ ในขั้นตอนการสื่อสาร{0}}โดยรวมที่มีการซิงโครไนซ์กันอย่างแน่นหนา ลิงก์ที่ช้าที่สุดในการแลกเปลี่ยนนั้นอาจทำให้งานทั้งหมดหยุดชะงัก ดังนั้นเวลาแฝงของการเชื่อมต่อระหว่างกันทางทิศตะวันออก-ตะวันตกและ-ศูนย์- (DCI) ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้ตัวเร่งความเร็วที่มีราคาแพง ตามที่โนเกียบันทึกไว้ในการทำงานปรับขนาด-ทั่วทั้งเครือข่ายสำหรับ AIระยะห่างระหว่างศูนย์ข้อมูลในคลัสเตอร์แบบกระจายจะถูกจำกัดอย่างมีประสิทธิภาพด้วยเวลาแฝง และความล่าช้าในการแพร่กระจายของไฟเบอร์จะกลายเป็นองค์ประกอบหลักเมื่อระยะทางเหล่านั้นเพิ่มขึ้น ความล่าช้าที่ลดลงต่อกิโลเมตรคือสิ่งที่ทำให้คลัสเตอร์กระจายตัวได้ไกลขึ้นโดยไม่กระทบต่องบประมาณเวลาในการตอบสนอง

กรณีการใช้งานที่สำคัญของ HCF ในศูนย์ข้อมูล AI

HCF ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ที่มีจุดประสงค์เดียว- ค่าของมันเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับตำแหน่งในเครือข่ายที่มันอยู่

• DCI ของเมโทรและภูมิภาค (ชัดเจนที่สุดในปัจจุบัน)การเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูล AI ที่อยู่ห่างกันไม่กี่กิโลเมตรถึงสิบกิโลเมตรเป็นจุดที่ความล่าช้าในการแพร่กระจายที่ต่ำกว่าให้ผลตอบแทนมากที่สุด เนื่องจากเส้นใยยาวเพียงพอสำหรับการประหยัดต่อ-กิโลเมตรเมื่อรวมกัน นี่คือเป้าหมายหลักของการปรับใช้ในปัจจุบัน
• การจัดกลุ่ม AI แบบข้าม-ข้อมูล-จากศูนย์กลาง (ปรับขนาด-ข้าม)ด้วยการลดความล่าช้าต่อกิโลเมตร HCF ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานวางคลัสเตอร์ที่ให้ความร่วมมือแยกจากกันโดยยังคงอยู่ภายในงบประมาณเวลาแฝง ทำให้มีอิสระมากขึ้นในการกำหนดสิ่งอำนวยความสะดวกรอบๆ พลังงานและที่ดินที่มีอยู่
• คลัสเตอร์ GPU และแฟบริคแบ็กเอนด์เชื่อมต่อถึงกันภายในโครงสร้างการฝึกอบรม เวลาแฝงและแบนด์วิดท์มีความสำคัญทั้งคู่ HCF สามารถมีส่วนร่วมได้ที่นี่ แม้ว่าเลเยอร์นี้ส่วนใหญ่จะให้บริการในปัจจุบันโดย-ออปติคัลแบบขนานที่เข้าถึงได้สั้นและ-สายเคเบิลที่มีโครงสร้างความหนาแน่นสูง เช่นการเดินสายเคเบิล 800G MPO สำหรับศูนย์ข้อมูล AI.
• พื้นที่เก็บข้อมูล-เพื่อ-คำนวณลิงก์การถ่ายโอนข้อมูลปริมาณมาก-บ่อยครั้งระหว่างที่เก็บข้อมูลและโหนดประมวลผลจะได้รับประโยชน์จากความจุสูง ซึ่งเป็นจุดหนึ่งที่การสูญเสียที่ต่ำของ HCF และคลื่นความถี่ที่ใช้งานได้กว้างมีแนวโน้มที่ดี แม้ว่าระยะห่างภายใน-อาคารจะสั้นพอที่จะให้เวลาแฝงที่เพิ่มขึ้นนั้นเล็กน้อยก็ตาม

• 

ไฟเบอร์แบบแกนกลวง-เทียบกับไฟเบอร์แบบโหมดเดี่ยว-: ความแตกต่างที่สำคัญ

การเปรียบเทียบตามความเป็นจริงไม่ใช่ "HCF แทนที่ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-" ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว- (SMF) ยังคงเป็นสื่อกระแสหลักทั่วทั้งศูนย์ข้อมูลและเครือข่ายระยะไกล- และมีความสมบูรณ์ ต้นทุนต่ำ- และได้รับการสนับสนุนจากระบบนิเวศที่สมบูรณ์ HCF เป็นตัวเลือกพิเศษสำหรับลิงก์ที่มีความละเอียดอ่อนเวลาแฝง- และความจุ- ตารางสรุปการแลกเปลี่ยน-ในระดับสูง

หากคุณต้องการข้อมูลพื้นฐานของตัวกลางก่อนชั่งน้ำหนัก HCF เทียบกับตัวกลาง ของเราไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-ภาพรวมครอบคลุมไฟเบอร์มาตรฐาน G.652/G.657 ที่เครือข่ายส่วนใหญ่ใช้งานในปัจจุบัน

สถานะการค้า: จากลิงก์นำร่องไปจนถึงการใช้งานในช่วงแรก

HCF ได้เปลี่ยนจากความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานภาคสนามในระยะแรก ซึ่งส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยไฮเปอร์สเกลเลอร์ Microsoft เข้าซื้อกิจการ University of Southampton-Lumenisity ในปี 2022 และได้ปรับใช้ HCF ทั่วทั้งภูมิภาค Azure รวมถึงข้อมูลเมืองใหญ่-ลิงก์เชื่อมต่อระหว่างกันแบบศูนย์กลาง ในด้านประสิทธิภาพ นักวิจัยจาก Microsoft และ Southampton รายงานว่ามีการสูญเสีย-ต่ำเป็นประวัติการณ์0.091 dB/km เผยแพร่ใน Nature Photonics และต่ำกว่าขีดจำกัดซิลิกาที่ยืนยาว-ในโปรแกรมนำร่องที่มีรายงานว่าเกี่ยวข้องกับไฟเบอร์ระยะทางมากกว่า 1,200 กม. ซึ่งให้บริการการจราจรสด การทดลองในอุตสาหกรรมโดยผู้ให้บริการและผู้จำหน่ายรายอื่นได้แสดงให้เห็นการลดเวลาแฝงที่คล้ายกันในเส้นทางรถไฟใต้ดิน

สิ่งที่เพิ่มเข้ามาคือเทคโนโลยีในการติดตั้งใช้งานแบบกำหนดเป้าหมายตั้งแต่เนิ่นๆ แทนที่จะเป็นการใช้งานในวงกว้าง สัญญาณ-ผลลัพธ์การสูญเสียและเวลาแฝงเกิดขึ้นจริงและรายงานโดยอิสระ การเปิดตัวในวงกว้างทั่วทั้งอุตสาหกรรมยังรออยู่ข้างหน้า

ข้อจำกัดและข้อควรพิจารณาในการปรับใช้

ข้อดีของ HCF มาพร้อมกับข้อจำกัดในทางปฏิบัติที่นักวางแผนเครือข่ายต้องชั่งน้ำหนักโดยสุจริต:

• ค่าใช้จ่ายพรีเมี่ยมHCF ยังคงมีราคาสูงกว่าสินค้าโภคภัณฑ์ SMF แม้ว่าช่องว่างจะลดลงตามขนาดการผลิตก็ตาม
• การเจริญเติบโตของระบบนิเวศตัวเชื่อมต่อ เทคนิคการต่อประกบ เครื่องมือทดสอบ และการขยายสัญญาณสำหรับ HCF ยังคงพัฒนาอยู่ และช่างเทคนิคที่มีทักษะมีจำนวนน้อยลง การสูญเสียบันทึกที่รายงานไม่ได้เกิดขึ้นกับทุกเส้นทางการผลิตโดยอัตโนมัติ
• การทำให้เป็นมาตรฐานข้อมูลจำเพาะยังคงแตกต่างกันระหว่างซัพพลายเออร์ ดังนั้นความสามารถในการทำงานร่วมกันและคุณสมบัติจึงจำเป็นต้องได้รับการดูแล
• การเลือกลิงค์ประโยชน์ด้านเวลาในการตอบสนองจะแปรผันตามระยะทาง ดังนั้น HCF จะได้รับต้นทุนจากลิงก์ในเมืองใหญ่และภูมิภาคที่ยาวขึ้น ไม่ใช่จากการเชื่อมต่อภายใน-ชั้นวางระยะสั้นซึ่งความล่าช้าในการแพร่กระจายมีน้อยอยู่แล้ว
• พลังงาน.การสูญเสียที่น้อยลงอาจหมายถึงมีรีพีทเตอร์และแอมพลิฟายเออร์น้อยลงบนเส้นทาง ซึ่งสามารถลดพลังงานต่อบิตได้ แต่ขนาดของการประหยัดนั้นขึ้นอยู่กับลิงก์เฉพาะ และควรได้รับการประเมิน ไม่ใช่สันนิษฐาน

นักวางแผนเครือข่ายควรประเมิน HCF อย่างไร

วิธีปฏิบัติจริงในการตัดสินใจว่า HCF อยู่ในลิงก์ที่กำหนดหรือไม่คือการทำงานผ่านรายการตรวจสอบสั้นๆ: ลิงก์นั้นยาวแค่ไหน และความล่าช้าในการเผยแพร่ถือเป็นส่วนแบ่งสำคัญของงบประมาณเวลาในการตอบสนองหรือไม่ เวลาแฝงของเส้นทาง-มีความสำคัญหรือไม่ เช่น การรับส่งข้อมูลการฝึกอบรมที่ซิงโครไนซ์ระหว่างไซต์ต่างๆ ตัวรับส่งสัญญาณ แอมพลิฟายเออร์ และตัวเชื่อมต่อที่คุณวางแผนจะใช้รองรับ HCF หรือไม่ ค่าใช้จ่ายพรีเมียมซื้อการเข้าถึงหรือความหน่วงแฝงที่เพียงพอให้คุ้มหรือไม่ เมื่อเทียบกับการเพิ่มความจุ SMF หรือการอัพเกรดระบบออปติกที่สอดคล้องกัน สำหรับลิงก์ส่วนใหญ่ SMF ที่จัดตั้งขึ้นจะจับคู่กับ-ความสามารถในการเสียบปลั๊กที่มีความจุสูง และ-มีการวางแผนอย่างดีโซลูชันการเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูลยังคงเป็นคำตอบเชิงปฏิบัติ HCF เป็นเครื่องมือที่คุณเข้าถึงได้เมื่องบประมาณเวลาในการตอบสนองเป็นข้อจำกัดที่มีผลผูกพัน

คำถามที่พบบ่อย

เส้นใยแกนกลวง-ดีกว่าเส้นใยโหมดเดี่ยว-หรือไม่

ไม่เป็นสากล HCF มอบเวลาแฝงในการแพร่กระจายที่ต่ำกว่าและขยายการเข้าถึงในเวลาแฝงที่กำหนด ซึ่งมีประโยชน์สำหรับลิงก์เฉพาะ SMF มีราคาถูกกว่า สมบูรณ์ และดีกว่าสำหรับการเชื่อมต่อตามวัตถุประสงค์ทั่วไปส่วนใหญ่- "ดีกว่า" ขึ้นอยู่กับลิงก์และงบประมาณเวลาในการตอบสนองทั้งหมด

HCF สามารถประหยัดเวลาในการตอบสนองได้มากเพียงใด

ผู้ขายรายงานความล่าช้าในการแพร่กระจายลดลงประมาณ 30% ต่อกิโลเมตร และ Microsoft อ้างถึงการส่งผ่านที่เร็วกว่าประมาณ 47% เมื่อเทียบกับเส้นใยซิลิกามาตรฐาน นั่นใช้กับเวลาที่ใช้ในเส้นใย การปรับปรุงตั้งแต่ต้นจนจบ-ถึง-มีขนาดเล็กลง เนื่องจากสวิตช์ ตัวรับส่งสัญญาณ และโอเวอร์เฮดของโปรโตคอลไม่เปลี่ยนแปลง

HCF เหมาะกับศูนย์ข้อมูล AI ตรงไหน

ความพอดีที่ชัดเจนที่สุดในปัจจุบันคือ-เมืองใหญ่ที่มีความละเอียดอ่อนและข้อมูลระดับภูมิภาค-การเชื่อมต่อระหว่างศูนย์กลาง รวมถึงขนาด{2}}ในการเชื่อมโยงระหว่างคลัสเตอร์ AI แบบกระจาย นอกจากนี้ยังสามารถมีบทบาทใน GPU-แฟบริคและพื้นที่เก็บข้อมูล-เพื่อ-เชื่อมต่อการประมวลผล แม้ว่าระยะทางในการสร้างที่สั้น-จะจำกัดผลประโยชน์ด้านเวลาแฝงที่นั่น

ไฟเบอร์แกนกลวง-พร้อมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่-หรือไม่

โดยเป็นการใช้งานแบบกำหนดเป้าหมายในช่วงเริ่มต้น ซึ่งนำโดยไฮเปอร์สเกลเลอร์ในเส้นทางที่เลือกเป็นหลัก ขนาดการผลิต ระบบนิเวศของตัวเชื่อมต่อและประกบ และการกำหนดมาตรฐานยังคงเติบโตเต็มที่ ดังนั้น-การนำไปใช้ในวงกว้างของอุตสาหกรรมจึงยังไม่เกิดขึ้นที่นี่

HCF ลดการใช้พลังงานหรือไม่?

สามารถทำได้โดยการลดการสูญเสียสัญญาณเป็นหลัก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้รีพีทเตอร์และแอมพลิฟายเออร์น้อยลงในเส้นทาง การประหยัดจริงขึ้นอยู่กับการออกแบบลิงก์เฉพาะ และควรวัดผลแทนที่จะสันนิษฐาน

สรุป

ไฟเบอร์แกนกลวง-ไม่ได้เป็นเพียงสายเคเบิลที่เร็วกว่าเท่านั้น คุณค่าที่แท้จริงในเครือข่าย AI คือการลดความล่าช้าในการแพร่กระจายบนลิงก์ออปติคัลขนาดยาว ขยายขอบเขตการเข้าถึงภายในงบประมาณเวลาแฝงคงที่ และให้อิสระแก่ผู้ปฏิบัติงานในการกระจายคลัสเตอร์ AI ข้ามไซต์ต่างๆ ประโยชน์เหล่านั้นมีมากที่สุดใน DCI ในเมืองใหญ่และระดับภูมิภาค อ่อนแอที่สุดเมื่อขาด-การสร้างฮอปส์ และมักจะชั่งน้ำหนักเทียบกับต้นทุนระดับพรีเมียมและ-ระบบนิเวศที่ยังเติบโตเต็มที่ สำหรับอนาคตอันใกล้นี้ HCF และไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-เป็นส่วนเสริม: SMF รับส่งข้อมูลจำนวนมาก ในขณะที่ HCF กำหนดเป้าหมายไปที่เวลาแฝง-ในเส้นทางวิกฤติที่ทุก ๆ กิโลเมตรของความล่าช้ามีความสำคัญ

เนื่องจากคลัสเตอร์ AI ขยายขนาดไปตามไซต์ต่างๆ การเลือกไฟเบอร์ที่เหมาะสมและการเชื่อมต่อถึงกันสำหรับแต่ละลิงก์จึงกลายเป็นการตัดสินใจในการออกแบบหลัก Hengtong ทำงานร่วมกับผู้ปฏิบัติงานสายเคเบิลใยแก้วนำแสงสำหรับศูนย์ข้อมูลและสามารถช่วยจับคู่สื่อกับเวลาแฝง ความจุ และความต้องการการเข้าถึงของแต่ละส่วนของเครือข่าย