基于深度神经网络的数据中心光互连网络资源分配方法

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。

基于联合时钟恢复和均衡技术的光互连信号处理方法

在数据中心光互连系统中,针对时钟恢复模块和均衡模块相互依赖而导致两模块先决条件冲突的问题,提出了联合均衡和定时恢复反馈环路的数字信号处理方案。该方案针对PAM4信号特征,采用了改进的Gardner反馈式全数字时钟同步算法,以降低时钟恢复误差、提高收敛性能;在均衡模块,提出并采用了一种基于T/2分数间隔的改进级联多模盲均衡算法,以减小均衡稳态误差、改善信号均衡效果。仿真结果表明,该联合方案能够降低系统误码率,在满足硬判决前向纠错阈值下,40 km传输后的接收机灵敏度为-16 dBm,相较于级联方案提升了至少3 dBm。同时,联合方式的抗抽样时钟偏移(SCO)的能力更强,最大能容忍的SCO提高约200个时钟偏移量,说明本方案可以有效补偿线性损伤和时钟误差。

光互连数据中心网络架构与业务路由技术研究

【目的】目前已提出的数据中心光互连网络结构中,大多将光网络用于交换机间的机架间通信,而机架内服务器之间的通信则通过电以太网交换机实现。由于电以太网交换机功率较大且数量众多,目前所提出的数据中心光互连网络存在能耗高、带宽低和分组时延大等问题。为了进一步改善数据中心光互连网络的性能,文章提出了一种基于可重排无阻塞三级Clos网络的机架内光互连网络结构。【方法】在此结构中,机架内服务器通过1个三级Clos网络实现相互连接,同时结合文章所提的多波长路由算法可实现机架内服务器间的无阻塞通信。【结果】文章使用OMNET++软件进行了仿真验证,结果显示,文章所提结构的吞吐量在同等条件下比传统机架内电交换提高20%,端到端平均时延减少90%,能耗减少67%。【结论】通过仿真对比可知,文章所提结构可以改善数据中心光互连网络的带宽利用、分组时延及能耗等性能。

片间光互连发展态势分析(特邀)

随着各行业数字化转型升级进度加快,大数据和云计算等新技术的迅速普及应用,尤其是近两年来,人工智能大模型热潮兴起,带动算力需求快速增长。当前,电子信息技术遭遇带宽和能耗挑战,摩尔定律面临失效危机。相比于电信号,光信号具有传输带宽大、传输损耗小、抗干扰能力强和可并行传输等诸多优势,利用光进行互连成为信息技术发展的重要方向。当前,“光进铜退”趋势持续,光互连的应用场景从机架、板卡进入芯片。在单个芯片封装中集成光子和电子器件,不仅可以提高集成度和端口密度,还可以实现低能耗以及低时延。如何发展片间光互连,成为当前的研究热点之一。文章面向数字时代需求,针对算力基础设施两大典型应用场景——数据中心以及计算中心,梳理了片间光互连的最新技术动态,分析了产业生态与标准化进展,并研判其发展趋势。文章从技术、产业和应用等角度进行了深入探究,明确光互连可以从带宽、能耗和时延等方面有效提升数据中心中交换芯片与外部以及计算中心中计算芯片与外部之间的互连性能。当前片间光互连已取得初步进展,相关技术与标准化研究热度持续上升,产业得到初步落地。相较于数据中心,计算中心片间光互连技术的性能要求更高,产业化标准化进度更为滞后。整体来说,光互连的短距化将使光子进一步发挥自身优势和挖掘应用潜力,支撑信息通信技术的持续进步。

MEMS光开关应用于机群系统光互连网络

建立了千兆位传输结构的高性能光互连网络 ,以提高计算机机群系统的网络性能 .利用MEMS 4× 4光开关和具有硬件路由功能的光互连网络PCI总线接口卡构成光互连链路 .光信号传输速率达 1Gbits/s以上 .基于MEMS的全光无堵塞光开关减少了光 电转换 ,开关方式与光信号的波长、速率和数据格式无关 .利用这种网络结构 ,可以最大限度地减少网络延迟和网络通信开销 ,提升了机群系统的总体性能 .利用MEMS 8× 8光开关设计了星型环型混合拓扑的光互连网络 .采用了具有硬件路由功能的光互连网络接口卡 ,并以Ethernet为控制网络实现了对MEMS光开光的动态配置 .分析并测试了光互连网络的通信性能 :峰值数据传输率可达 1Gbits/s ;数据量在 3Mbytes以上时 。

一种用于机群系统的双环光互连网络性能分析

高性能计算机网络对带宽的需求 ,使得如何提供高带宽的互连网络以及充分利用互连网络的固有带宽成为一个研究焦点 .基于 L inux操作系统 ,以千兆光互连接口卡为网络接口 ,设计实现了一种可用于机群系统的双环光互连网络 .介绍了光互连网络接口卡的基本结构 ,接口卡驱动软件的设计方法 ,双环光互连网络的拓朴结构及其特性 .分析测试了光互连网络的通信性能 ,指出了影响系统整体性能的关键因素 .

Linux操作系统下并行光互连链路驱动软件的研究

介绍了基于Linux操作系统 ,以光互连链路接口卡为网络硬件接口编制并行计算环境的物理层链路驱动软件的设计方法和程序结构等。

发散光输入的PS光互连研究

用２×２ 全息透镜阵列实现输入为发散光的ＰＳ光互连；文中分析了实现原理，提出了直接成像和添加成像透镜的两种ＰＳ光互连实现方案，并给出了各方案的物像距和成像放大率公式。实验的互连效果令人满意，理论值和观测值吻合。

光互连技术的发展与现状

介绍了光互技术的研究热点 ,讨论了波分复用技术WDM和光互连计算机的体系结构 ,阐述了并行光互连处理技术的部分成果 。

自由空间光互连系统的结构和设计分析

光互连技术是光通信网络的基础。文章结合现代微电子系统中所采用的自由空间光互连技术。

多级光互连多计算机系统结构设计

本文从我国当前微光电子和微电子的研究与生产水平出发，提出并设计了一个可扩展性特别好的２×４×１６光互连基本模块（ＯＩＭ）．

波长路由的计算机全光互连网络设计

波长路由的计算机全光互连网络设计周革井文才张以谟华锋陈炫田劲东陈先灵（天津大学现代光学仪器研究所３０００７２）在计算机光互连中，实现全光的路由变换节点，是减少光电／电光转换环节和这些环节造成的通信延迟和提高网络传输速率的关键。本文把时分复用和波长编码...

基于Linux操作系统的光互连链路驱动程序设计

介绍了基于 L inux操作系统 ,以光互连链路接口卡为网络硬件接口 ,编制并行计算环境的物理层链路的驱动软件的设计方法、程序结构等 .利用此驱动程序已实现了两台运行L inux操作系统的 PC机之间的通讯 .

MPP计算机群机系统的光互连背板技术研究

提出了一种基于crossbar的MPP计算机群机系统 .分析了crossbar网络性能 ,并且基于Crossbar网络结构的无阻塞性能提出并研制了一种用于计算机多机互连的光学互连背板 ,该背板具有制作简单、结构清晰、重量轻、寿命长等特性 .经理论分析和实验比较 。

光电多芯片组件中自由空间光互连的物理布局算法

采用自由空间光互连的光电多芯片组件结构 ,按其所采用的光学器件的物理性能约束条件 ,提出了一种新的互连布局算法 ,该算法针对采用 CGH的 FSOI系统中物理结构的特点进行建模 .双蝴蝶网络计算机模拟布局结果表明 ,同递归最大 -最小匹配算法、递归模拟淬火算法等其他算法相比 。

多维光互连柔性光背板压力分布优化实验研究

【目的】文章旨在改进多层光纤布线结构,提高其抗压性能,进行压力分布优化实验研究,并提出一种多维光交叉互连柔性光背板压力分布优化结构和设计方法。【方法】文章通过改进多层光纤布线结构,利用实验分析不同光纤交叉方式,研究在相同压力下光纤排布、光纤交叉点的密度和光纤交叠层数等因素对光纤损耗的影响,由此提出一种优化光背板压力分布的双层背板理想光纤布线结构。【结果】由实验结果提出的理想双层布线结构采用双层背板和每个背板中的多层光纤优化布线,将两层柔性光背板进行上下叠加,光纤的布线方案采用光纤端口均匀分布在背板的4个边缘,且同一层级光纤紧密排布,交叠两层光纤于交叉点处。通过多层光纤交叉及错位叠加的布局,可实现多层光纤交叉互连布线优化分布,以提高光背板的抗压性能,从而提高其光传输交换的整体性能。【结论】文章所提方案光背板具有更小的体积、更好的抗压性能和更好的光信号传输损耗性能,能够实现更大面积、高密度和大容量柔性n×n光背板,具有良好的可拓展性,并使光纤布线工作更加简单和方便。

自由空间光互连的发展

介绍自由空间光互连技术的发展。评述如何利用自由空间光互连技术构成互连网络和利用自由空间光互连技术在二维光电逻辑元件中实现三维光互连的早期研究、目前自由空间光互连技术在VLSI中的应用以及自由空间光互连的前景。

硅基光互连网络的研究

分析了硅基光互连技术的特点与其优势,归纳了几种用于硅基光互连的主要器件和相关性能参数。对硅基光互连网络的网络结构和交换机制进行研究分析后,指出了目前技术的主要问题,并提出了未来硅基光互连的研究应集中在光源集成、减小噪声串扰和优化网络结构等方面。

云计算数据中心光互连网络:研究现状与趋势

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.

光互连网络中排序算法研究

通过对光互连网络排序算法的研究,提出利用二分法构造二分图依次确定内外节点开关的连接状态,得到可重排无阻塞的 Omega 网络, Banyan 网络和 Crossover 光网络,每种光互连网络都可实现 8×8 信号全排列无阻塞的输出和排序。针对二分法互连函数不一致的问题,继而采用优化的 Looping Algorithm 算法,生成路由标签确定各级节点开关的状态,从而得到互连函数相同结构简单性能优越的光网络。