متطلبات كابلات مركز بيانات الذكاء الاصطناعي لـ 400G/800G

الذكاء الاصطناعي يعيد تشكيل تصميم مراكز البيانات. يذهب معظم الاهتمام إلى وحدات معالجة الرسومات، والمسرعات، والتبريد، ولكن الطبقة التي تقرر بهدوء ما إذا كانت بقية البنية ستنجح هي الكابلات. في مجموعة الذكاء الاصطناعي، تحدد الطبقة المادية ما إذا كان بإمكانك الوصول فعليًا إلى 400 جيجا و800 جيجا، وما إذا كانت الروابط عالية السرعة-ستظل نظيفة بما يكفي لتمرير حركة المرور، وما إذا كان تدفق الهواء ينجو من حامل مملوء بالكامل، وما إذا كانت قفزة السرعة التالية هي تبديل البطاقة أو ترقية الرافعة الشوكية.

تم إعداد هذا الدليل لفرق البنية التحتية والشبكات الضوئية-. فهو يشرح ما يجعل كابلات الذكاء الاصطناعي مختلفة، والمتطلبات التي تهم الأرقام الحقيقية، وكيفية مقارنة DAC، وAOC، والألياف الهيكلية، وسير عمل التخطيط خطوة بخطوة-بواسطة-، وما يجب إعداده قبل ترحيل 400G أو 800G، وقائمة مرجعية يمكنك استخدامها فعليًا. تعتمد المراجع الفنية هنا على معايير IEEE 802.3 وANSI/TIA-942 الحالية.

لماذا تغير أحمال عمل الذكاء الاصطناعي متطلبات كابلات مركز البيانات

تم إنشاء مراكز بيانات المؤسسات التقليدية حول حركة مرور للتطبيقات يمكن التنبؤ بها إلى حد ما، معظمها من الشمال-الجنوب، وتتنقل بين المستخدمين والتطبيقات والشبكات الخارجية. مجموعات الذكاء الاصطناعي تقلب هذا النمط. أثناء التدريب والاستدلال على نطاق واسع-، يكون التدفق السائد شرقًا-غربًا: تتبادل وحدات معالجة الرسوميات التدرجات والتنشيطات مع بعضها البعض باستمرار من خلال عمليات جماعية مثل all-reduce، عادةً عبر نسيج الوصول المباشر للذاكرة عن بعد (RDMA).

يظهر هذا في التصميمات المرجعية للبائع. تقوم NVIDIA ببناء شبكة حوسبة GPU باعتبارها نسيجًا أساسيًا قائمًا على RDMA-ورقة- باستخدامتصميم محسّن للسكك الحديدية- بحيث تكون أي وحدة معالجة رسومات على بعد قفزة واحدة على الأقل من أي وحدة معالجة رسومات أخرى، وهو ما يحافظ على كفاءة اتصالات وحدات معالجة الرسومات المتعددة- على نطاق واسع. نتيجة الكابلات هي عدد المنافذ الهائل: يمكن لعقدة وحدة معالجة الرسومات (GPU) الثمانية- أن توفر ثمانية منافذ شرقية (أو 800 جيجا) شرقًا-غربية، كما تعمل حجرة التدريب التي تحتوي على العديد من المفاتيح الورقية لكل حامل على مضاعفة ألياف الجذع والترقيع بسرعة كبيرة.

عندما تكون الطبقة المادية أقل من-التخطيط، لا تظهر المشكلات في اليوم الأول. تظهر لاحقًا، كممرات مزدحمة تؤدي إلى اختناق تدفق الهواء، وكعزل للأخطاء يستغرق ساعات بدلاً من دقائق، وكإعادة عمل خلال دورة الترقية الأولى. التفاصيل التي تبدو تافهة، مثل قطبية MPO المعكوسة أو الواجهة الملوثة، يمكن أن تؤدي إلى انقطاع اتصال السكك الحديدية بالكامل. بالنسبة للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي، تنتمي الكابلات إلى البنية منذ البداية، وليس باعتبارها المهمة الأخيرة قبل التشغيل.

التقليدية مقابل الذكاء الاصطناعي-كابلات مركز البيانات الجاهزة

تمثل الفجوة بين الكابلات التقليدية والكابلات الجاهزة للذكاء الاصطناعي- تحولًا في أولويات التصميم، وليس مجرد عدد أكبر من الكابلات. تعمل التصميمات التقليدية على تحسين الاتصال اليوم؛ تعمل التصميمات الجاهزة للذكاء الاصطناعي- على تحسين سرعة الترحيل والكثافة وجودة الارتباط المتوقعة وإمكانية الخدمة عبر دورات ترقية متعددة.

الهدف هو إنشاء مصنع ألياف يمكنه استيعاب قفزة سرعة واحدة على الأقل وتوسيع سعة واحدة دون إعادة تصميم.

متطلبات الكابلات الرئيسية لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي

خطط للطبقة المادية لـ 400 جيجا و800 جيجا، وليس فقط السرعة الحالية

تتحرك مجموعات الذكاء الاصطناعي إلى أعلى سلم السرعة بسرعة، من 100 جيجا إلى 400 جيجا، ثم 800 جيجا، وفي النهاية 1.6 جيجا. تم الآن توحيد واجهات 400G و800G رسميًا:IEEE 802.3df، المعتمد في عام 2024، يحدد MAC والطبقة المادية ومعلمات الإدارة لشبكة Ethernet بسرعة 400 جيجابت/ثانية و800 جيجابت/ثانية، بما في ذلك أنواع الوسائط الفعلية مثل 800GBASE-SR8 و800GBASE-DR8. من ناحية المعدات، يوجد 400G عادةً في عوامل الشكل QSFP-DD أو QSFP112، بينما يستخدم 800G OSFP أو QSFP-DD800. إذا كنت تقارن تعبئة جهاز الإرسال والاستقبال ورسم خرائط الممرات، فهذاQSFP-نظرة عامة فنية على DDهي نقطة انطلاق مفيدة.

القاعدة العملية: حجم نوع الألياف وعدد الألياف وقاعدة الموصل حتى ينجو النبات من القفزة التالية. يصبح الجذع الذي تم تصميمه خصيصًا لسرعة المنفذ الحالية هو عنق الزجاجة في اللحظة التي يتحرك فيها سيليكون التبديل والبصريات للأمام.

استخدم ألياف-MTP/MPO عالية الكثافة لاتصال مجموعة-وحدة معالجة الرسومات

روابط الذكاء الاصطناعي عالية السرعة-هي بصريات متوازية، ويتم تعيين البصريات المتوازية مباشرة على أعداد الألياف. يستخدم رابط 400G-DR4 أربعة ممرات، أو ثمانية ألياف، تنتهي عادة في حلقة MPO-12. يستخدم رابط 800G-SR8 أو 800G-DR8 ثمانية ممرات، أو ستة عشر ليفًا، وغالبًا ما يكون MPO-16 مع واجهات نهاية APC. تعمل صناديق MTP/MPO ذات القاعدة 8 والقاعدة 16 المقترنة بأشرطة الكاسيت على دمج المئات من هذه الوصلات لكل حامل وتحويل النشر إلى حركات قابلة للتكرار تم اختبارها في المصنع بدلاً من الربط الميداني. تم إنهاؤه مسبقًاكابلات الجذع MTP/MPOوالتجمعات الجانبية (MPO إلى LC أو MPO إلى MPO) هي العمود الفقري لهذا النهج.

ولا يزال يتعين التخطيط للكثافة، وليس تعظيمها. يؤدي تجميع الألياف في حامل دون التفكير في ملء المسار وتدفق الهواء إلى خلق ضغط خلفي-على عادم المعدات ويجعل صيانة المنافذ مستحيلة. قم بتعيين نسب التعبئة وقواعد إدارة فترة الركود-قبل التثبيت الأول وليس بعده.

إدارة فقدان الإدراج، ونظافة الموصل، والقطبية

تعد بصريات الذكاء الاصطناعي عالية السرعة- أقل تسامحًا من الروابط التي سبقتها. تعمل إشارات PAM4 المستخدمة عند 400G و800G على ميزانيات خسارة قناة أكثر صرامة من روابط NRZ الأقدم، ويضيف كل زوج MPO أو LC متزاوج فقدان الإدراج، غالبًا بضعة أعشار الديسيبل لكل اتصال. عبر قناة منظمة ذات نقاط اتصال متعددة وطول ألياف، تختفي هذه الميزانية بسرعة، لذا فإن عدد الموصلات يعد متغيرًا في التصميم، وليس فكرة لاحقة. إن التمييز بين خسارة الإدراج وخسارة العودة، وسبب أهمية كليهما في البصريات المتوازية، يستحق الفهم قبل الانتهاء من القناة؛ هذا الشرح علىفقدان الإدراج في شبكات الأليافيغطي الميكانيكا.

يعد التلوث أحد الأسباب الرئيسية لفشل الارتباط الميداني، لذلك يجب فحص كل واجهة نهائية وتنظيفها قبل التزاوج. تحتاج القطبية إلى مخطط واضح (الطريقة A أو B أو C)، وتستخدم الروابط المتوازية ذات الوضع الفردي - بشكل عام موصلات APC ذات زاوية للتحكم في خسارة الإرجاع. يعد نصف قطر الانحناء مهمًا في اللوحات الكثيفة، حيث تشتري الألياف غير الحساسة للانحناء-هامشًا. الموثوقية هنا هي نظام التثبيت والصيانة بقدر ما هي اختيار المكون.

تصميم بنية كابلات -هيكلية معيارية وقابلة للتطوير

تتغير البنية التحتية للذكاء الاصطناعي في دورة قصيرة، لذا فإن المصنع الذي يصعب تعديله يؤدي إلى إبطاء كل عملية نشر مستقبلية. تتيح الكابلات المنظمة، التي تم إنشاؤها من الصناديق والأشرطة والمرفقات والمسارات المحددة، للفرق إضافة السعة أو إعادة -النسيج دون إعادة-سحب الكابل.يحدد ANSI/TIA-942 الحد الأدنى لمتطلبات البنية التحتية للاتصالات لمراكز البياناتوطوبولوجيا الكابلات تهدف إلى استيعاب التطبيقات المستقبلية، وهو بالضبط الوضع الذي يحتاجه بناء الذكاء الاصطناعي. مع هذا الأساس، تصبح معظم ترقيات السرعة مسألة تبديل البصريات والأشرطة بدلاً من إعادة بناء الطبقة المادية.

توجيه الكابلات لتدفق الهواء والتبريد في حوامل{0}عالية الكثافة

رفوف الذكاء الاصطناعي تعمل بشكل ساخن. يمكن أن تتجاوز كثافة الطاقة في رفوف وحدة معالجة الرسومات الأكثر كثافة 100 كيلووات، وعند هذه المستويات، يؤدي ازدحام الكابلات بشكل مباشر إلى إعادة التدوير والنقاط الساخنة المحلية.تعمل إرشادات ASHRAE TC 9.9 على التحكم الحراري حول مدخل معدات تكنولوجيا المعلومات وفصل الممر الساخن النظيف -الممر/البارد-، والكابلات تدعم ذلك أو تعمل ضده. من الناحية العملية، يعني ذلك مسارات الألياف العلوية حيثما أمكن ذلك، والفصل الواضح بين الطاقة والبيانات، وحجم المديرين الرأسيين والأفقيين بما يتناسب مع عدد الكابلات الحقيقي، والركود المنضبط، والتوجيه الذي لا يسد أبدًا العادم الخلفي أو خزانة المدخنة. تعمل إدارة الكابلات التي تحافظ على إمكانية تتبع الروابط أيضًا على تقليل الأخطاء البشرية أثناء التحركات والتغييرات.

DAC، AOC، أو الألياف الهيكلية؟ مصفوفة اختيار كابلات مركز بيانات الذكاء الاصطناعي

لا توجد وسيلة واحدة أفضل لمجموعة الذكاء الاصطناعي؛ الاختيار الصحيح مدفوع بالوصول والدور. داخل الحامل، يظل النحاس-الذي يصل إلى مسافة قصيرة هو الأفضل من حيث التكلفة والطاقة ووقت الاستجابة. نظرًا لأن الروابط تمتد عبر الصفوف والقاعات، تصبح الألياف ذات الوضع الواحد-العمود الفقري القابل للتوسع. تقارن المصفوفة أدناه الخيارات الشائعة بالطريقة التي تزن بها مراجعة التصميم فعليًا.

ولهذا السبب أيضًا، تحتاج عبارة شاملة مثل "الألياف مفضلة دائمًا" إلى تحذير: الألياف هي الأساس القابل للتطوير للنسيج، ولكن DAC السلبي لا يزال هو الخيار الهندسي الأفضل لقفزة يبلغ طولها -مترًا واحدًا داخل الحامل.

كيفية تخطيط كابلات مركز بيانات الذكاء الاصطناعي، خطوة بخطوة

الخطوة 1: قم بتعيين عبء عمل الذكاء الاصطناعي وطوبولوجيا الشبكة

ابدأ بعبء العمل. لا تشترك حجرة التدريب الكبيرة، وأسطول الاستدلال عالي الإنتاجية-، ومجموعة HPC، ووحدة التخزين-النشر المكثف في ملف تعريف حركة المرور نفسه. ثم قم بتعيين مكان اتصال حساب وحدة معالجة الرسومات (شرق-غربًا)، والتخزين، والشمال-الجنوب، وخارج-شبكات إدارة النطاق-. قد لا يحتاج نشر الاستدلال الخالص إلى نسيج كبير شرقي-غربي على الإطلاق، في حين أن حجرة التدريب المتعددة{10}}ستحتاج إلى ذلك. التصميم يتوافق مع تدفق حركة المرور الفعلي، وليس فقط ارتفاع الحامل.

الخطوة 2: قفل أهداف السرعة الحالية والمستقبلية

تحديد كل من المرحلة الأولى والمرحلة التالية. إذا كانت الكبسولة تعمل بـ 400 جرام اليوم و800 جرام في العام المقبل، فيجب أن يكون حجم مصنع الألياف 800 جرام الآن. وبعيدًا عن هذا الأفق، يجري بالفعل العمل على شبكة إيثرنت من فئة تيرابت-:يحدد فريق عمل IEEE P802.3dj عمليات 200G و400G و800G و1.6 تيرابايت/ثانية باستخدام إشارات المسار بسرعة 200 جيجابت/ثانية-لكل-. إن معرفة الاتجاه الذي تتجه إليه خارطة الطريق يخبرك بمقدار عدد الألياف وسعة المسار المطلوب حجزها.

الخطوة 3: حدد الوسائط والموصلات ذات الهامش

سؤال OS2-مقابل-OM4 هو في الغالب سؤال مدى الوصول. يعد OM4 مناسبًا للوصلات الفرعية- التي يبلغ طولها 100 متر، ولكن الوصول يتقلص مع ارتفاع السرعة، لذا بمجرد أن تتقاطع الروابط مع الصفوف أو القاعات، أو عندما تريد مساحة رأس تبلغ 800 جيجا DR/FR، فإن نظام التشغيل OS2 أحادي الوضع هو الأساس الأكثر أمانًا. مراجعةحدود المسافة من OM1 إلى OM5 الألياف المتعددة الوسائطيجعل المقايضة-واقعية. قم بمطابقة قاعدة MPO (12 مقابل 16) مع خريطة الألياف الضوئية، وقم بتخطيط القطبية مبكرًا؛ للوحات عالية الكثافة-هذهدليل اختيار MTP مقابل MPOيغطي الاختلافات التي تهم. عندما لا تتوافق سرعة جهاز الإرسال والاستقبال مع سرعة المنفذ، قم بالتخطيط لعمليات الاختراق (من MPO إلى LC) بدلاً من الارتجال في وقت التثبيت.

الخطوة 4: تخطيط كثافة الحامل والمسارات وتدفق الهواء معًا

يعد تخطيط الحامل وتوجيه الكابل والتبريد أحد القرارات في بيئة الذكاء الاصطناعي{0}عالية الكثافة، وليس ثلاثة قرارات. قبل التثبيت، قم بإحصاء عدد الكابلات التي تدخل وتخرج من كل حامل، وحدد مكان وضع لوحات التصحيح، وخطط للركود، وتأكد من أن الفني يمكنه الوصول إلى المنفذ واستبداله دون إزعاج الروابط المباشرة. ترك الإرتفاع النمو في الصواني ونسب التعبئة. يصبح الحامل الذي يبدو نظيفًا عند بدء التشغيل غير صالح للاستخدام بعد دورتين للترقية إذا تم تجاوز الحد الأقصى للمسارات في اليوم الأول.

الخطوة 5: الاختبار والتوثيق والمحافظة على المواصفات

اختبر كل رابط لمواصفات المشروع، والذي يعني بالنسبة للألياف عالية السرعة-اختبار فقدان الإدراج-، وOTDR عند الاقتضاء، والتحقق من القطبية، وفحص الواجهة النهائية. قم بتوثيق كل منفذ وصندوق وعلبة ومسار، بما في ذلك مخطط القطبية والطول والخسارة المقاسة، باستخدام تسميات يتم تعيينها إلى -الرسومات المبنية. ومن ثم تصبح الصيانة روتينية: تنظيف الواجهة النهائية، وعمليات التدقيق الدورية، والتحكم في الملصقات والتغييرات. يلي الصوتممارسة تركيب كابلات الألياف الضوئيةلسحب التوتر ونصف قطر الانحناء يحمي ميزانية الخسارة التي اختبرتها.

ما الذي يجب تحضيره قبل ترحيل 400G أو 800G

تفشل عمليات الترحيل على الطبقة المادية في كثير من الأحيان أكثر من البصريات. قبل القطع، اعمل على ما يلي:

• تأكد من نوع الألياف وعددها، وتحقق من أن OM4 الحالي لا يزال يصل إلى السرعة المستهدفة، لأن المسافة المدعومة تنخفض مع ارتفاع معدل الخط.
• تأكد من أن قاعدة الموصل تتوافق مع البصريات الجديدة (MPO-12 مقابل MPO-16) وأن نظام القطبية لا يزال قائمًا من طرف إلى طرف.
• قم بإعادة حساب ميزانية فقدان الارتباط لـ PAM4، ثم قم بتقليل عدد الاتصالات حيث يمكنك وإعادة -فحص كل واجهة.
• تأكد من سعة المسار والدرج للكابلات المضافة، وتأكد من وجود مساحة رأسية حرارية للحامل للحصول على -بصريات طاقة أعلى.
• أشرطة المسرح، والصناديق، والملصقات، وخطة اختبار مسبقًا، لذا فإن عملية الاستبدال عبارة عن مبادلة-وليست-إعادة سحب.

الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها

التحجيم فقط لعرض النطاق الترددي اليوم.المصنع المبني للسرعات الحالية يعود تاريخه بسرعة. قم ببناء مسار واقعي لسرعة أعلى وكثافة أعلى للمنافذ.

التعامل مع إدارة الكابلات كمستحضرات تجميل.تعتبر الكابلات الأنيقة مفيدة، ولكن الإدارة تتعلق حقًا بتدفق الهواء والوصول وعزل الأخطاء، وليس المظهر.

التضحية بالوصول إلى الصيانة من أجل الكثافة.الكثافة العالية- ليست "مضغوطة قدر الإمكان". إذا لم يتمكن الفني من تتبع الاتصال واستبداله بأمان، فسوف يكلفك التصميم أثناء العمليات الحقيقية.

شراء المكونات بشكل منفصل.تشكل الكابلات والموصلات والألواح وأجهزة الإرسال والاستقبال والرفوف والمسارات قناة واحدة. الجزء الذي يبدو رخيصًا من تلقاء نفسه يمكن أن يغطي القماش بالكامل عندما يتقشر.

AI-قائمة التحقق من جاهزية توصيل الكابلات

اعمل من خلال هذه الأمور قبل توسيع نطاق وحدات معالجة الرسومات. كل عنصر له شرط نجاح محدد، وليس نعم أو لا غامضة.

• إرتفاع السرعة:هل يمكن للألياف المثبتة أن تدعم قفزة سرعة واحدة على الأقل (على سبيل المثال 400G إلى 800G) دون إعادة السحب، وهل حجم عدد الألياف يتناسب مع خريطة حارة الألياف الضوئية (ثمانية أو ستة عشر أليافًا)؟
• ميزانية الخسارة:هل كل قناة ذات سرعة عالية-داخل بدل الخسارة المسموح به لإدراج PAM4-، مع التحقق من عدد الاتصالات وفحص الواجهة النهائية؟
• الكثافة مقابل الخدمة:هل يستطيع الفني الوصول إلى أي منفذ وتتبعه واستبداله دون إزعاج السكة الحديدية الحية؟
• تدفق الهواء:هل تحافظ الممرات على نظافة العادم الخلفي واحتواء الممر، وهل يتم فصل الطاقة والبيانات؟
• التوثيق:هل تم اختبار كل رابط وتسجيله باستخدام مخطط قطبيته وطوله وخسارته، وتصنيفه ليطابق -الرسومات المبنية؟
• حجم:هل تمتد البنية المحسنة للورقة-العمود الفقري والسكك الحديدية-إلى الحجرة التالية بدون إعادة تصميم؟
• ملائمة الوسائط:هل يتم اختيار وسيط كل رابط من خلال مدى الوصول والسرعة والتأثير الحراري وإمكانية الخدمة، مع وجود DAC في-الحامل ونظام التشغيل OS2 عبر القاعات؟

إذا كانت عدة إجابات هي لا، فأعد تصميم الطبقة المادية قبل قياس أحمال عمل الذكاء الاصطناعي، وليس بعد التوسعة الأولى.

الوجبات السريعة الرئيسية

تعمل أحمال عمل الذكاء الاصطناعي على إعادة كتابة متطلبات كابلات مركز البيانات حول عرض نطاق ترددي أعلى، وألياف متوازية أكثر كثافة، وميزانيات منخفضة الخسارة، وتوجيه مدرك لتدفق الهواء، ودورات ترقية قصيرة. لن تجعل الطبقة المادية وحدات معالجة الرسومات أسرع من تلقاء نفسها، ولكن الطبقة الخاطئة تحد من الأداء والموثوقية وسرعة الترقية للبيئة بأكملها.

مبدأ التصميم الأكثر أمانًا هو تخطيط مصنع الألياف، وسعة المسار، وهندسة الترقيع، ونموذج التوثيق قبل هبوط رفوف وحدة معالجة الرسومات، وليس بعد دورة التوسعة الأولى. صمم لقفزة سريعة واحدة على الأقل، واختر الوسائط حسب الدور وليس حسب العادة، وتعامل مع نظافة الموصل، والقطبية، وتدفق الهواء باعتبارها-قيود تصميم من الدرجة الأولى. قبل النشر أو التوسيع، قم بمراجعة الكابلات الحالية ومقارنتها بقائمة التحقق أعلاه؛ للتعرف على الكابلات الهيكلية ومكونات MTP/MPO، استكشف منتجاتناحلول الألياف الضوئية.