800G Ethernet: معيار جديد في الشبكات

مع تزايد أداء الشبكات في مراكز البيانات، والحوسبة السحابية، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي، تبرز تقنية إيثرنت 800G كتقنية ثورية، تُقدم سرعةً ونطاقًا تردديًا غير مسبوقين. بفضل معدلات البيانات التي تصل إلى 800 جيجابت في الثانية، تُلبي إيثرنت 800G الطلب المتزايد على الشبكات عالية الإنتاجية وقليلة الكمون في البنى التحتية الحديثة. يستكشف هذا الدليل الشامل ماهية إيثرنت 800G، وأسسها التقنية، وفوائدها، وتطبيقاتها، مُزودًا متخصصي تكنولوجيا المعلومات برؤى عملية تُمكّنهم من مواكبة التطورات المستقبلية لشبكاتهم. سواءً كنت تُحدّث مركز بيانات أو تُطبّق أحمال عمل تعتمد على الذكاء الاصطناعي، فإن فهم إيثرنت 800G ضروريٌّ للبقاء في صدارة الشبكات عالية الأداء.

ما هو 800G إيثرنت؟

إيثرنت 800G هي تقنية شبكات عالية السرعة مصممة لتلبية احتياجات الاتصالات الحديثة، بمعدل نقل بيانات مذهل يبلغ 800 جيجابت في الثانية (800 جيجابت في الثانية). هذه السرعة ضعف سرعة الجيل السابق من إيثرنت 400G، مما يوفر دعمًا قويًا لمراكز البيانات والخدمات السحابية وتطبيقات النطاق الترددي العالي.

يعمل هذا النظام عبر 8 قنوات، بمعدل نقل 100 جيجابت في الثانية لكل قناة، مما يضاعف سرعة النقل مقارنةً بـ 50 جيجابت في الثانية لكل قناة في إشارة PAM4 من الجيل السابق. تُمكّن هذه السرعة العالية للإرسال شبكة إيثرنت 800 جيجابت من تحقيق إنتاجية أعلى وأداء أفضل للشبكة في مراكز البيانات الكبيرة والبيئات السحابية، مما يجعل اتصالات البيانات أسرع وأكثر كفاءة.

يعتمد تطبيق تقنية إيثرنت 800G على أجهزة شبكة متطورة ووحدات بصرية لا تدعم نقل البيانات بسرعة عالية فحسب، بل تعتمد أيضًا على تصميم منخفض الطاقة لتحسين كفاءة الطاقة. يتولى معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) مسؤولية توحيد معايير إيثرنت 800G لضمان توافق سلس بين معدات مختلف الموردين. تُعد عملية التوحيد هذه بالغة الأهمية لبناء شبكة عالمية موحدة وفعالة. تُمكّن هذه العملية إيثرنت 800G من تحقيق أقصى إمكاناتها في مختلف سيناريوهات التطبيقات.

مزايا إيثرنت 800G

تُمثل تقنية إيثرنت 800G نقلة نوعية، إذ توفر النطاق الترددي العالي، وزمن الوصول المنخفض، وقابلية التوسع اللازمة لدعم أحمال العمل من الجيل التالي. وفيما يلي أهم مزايا تقنية إيثرنت 800G في بيئة التكنولوجيا سريعة التطور اليوم:

• نطاق ترددي عالي للغاية: يوفر إيثرنت 800 جيجابت في الثانية معدل نقل يصل إلى 800 جيجابت في الثانية، وهو ضعف معدل إيثرنت 400 جيجابت في الثانية. هذا النطاق الترددي الفائق يُلبي بسهولة احتياجات نقل مجموعات البيانات الضخمة، وهو مناسب بشكل خاص لسيناريوهات مثل تدريب الذكاء الاصطناعي، والحوسبة عالية الأداء (HPC)، وتحليل البيانات في الوقت الفعلي، والتخزين واسع النطاق. على سبيل المثال، يتطلب تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي عادةً معالجة بيانات بحجم تيرابايت في فترة زمنية قصيرة. يُعد إيثرنت 800 جيجابت مثاليًا لتدريب الذكاء الاصطناعي، إذ يُقلل بشكل كبير من وقت نقل البيانات ويُحسّن كفاءة الحوسبة.

• الكمون المنخفضيجمع إيثرنت 800G بين تقنيات الشبكات المتقدمة مثل RoCEv2 (RDMA عبر إيثرنت متقارب) والتحكم في التدفق ذي الأولوية (PFC) لتقليل زمن الوصول إلى الشبكة بشكل ملحوظ. يطبق RoCEv2 الوصول المباشر عن بُعد للذاكرة (RDMA) عبر إيثرنت، متجاوزًا بذلك عبء معالجة وحدة المعالجة المركزية (CPU) لتحقيق زمن وصول منخفض للغاية. يُعد هذا أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات الحساسة للوقت، مثل القيادة الذاتية والمعاملات المالية والاستدلال بالذكاء الاصطناعي في الوقت الفعلي، مما يضمن معالجة البيانات واستجابتها بسرعة.

• قابلية عاليةصُممت شبكة إيثرنت 800G لتكون قابلة للتوسع بشكل كبير، وتدعم التوسع الديناميكي لمراكز البيانات وترقيات التكنولوجيا المستقبلية. يتيح تصميمها المعياري للمؤسسات توسيع سعة الشبكة تدريجيًا دون الحاجة إلى استبدال المعدات الأساسية، وذلك لمواكبة احتياجات الأعمال المتزايدة. لا يقتصر هذا التوسع على خفض تكلفة الاستثمار الأولية للمؤسسة فحسب، بل يضمن أيضًا استمرار توفر البنية التحتية للشبكة لسنوات عديدة قادمة.

• المعايير المفتوحة والتشغيل البيني: تعتمد تقنية إيثرنت 800G على معايير الشبكات المفتوحة، وتدعم التوافق السلس بين معدات مختلف الموردين. وبالمقارنة مع الشبكات الخاصة (مثل InfiniBand)، يُقلل هذا الانفتاح من خطر احتكار الموردين، ويُمكّن الشركات من اختيار الأجهزة والبرامج التي تُلبي احتياجاتها بمرونة. وفي الوقت نفسه، تُعزز المعايير المفتوحة الابتكار التكنولوجي والمنافسة في السوق، مما يُقلل التكاليف بشكل أكبر.

• الفعالية من حيث التكلفةعلى الرغم من أن الاستثمار الأولي لشبكة إيثرنت 800G قد يكون أعلى، إلا أنها قادرة على خفض التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) بشكل كبير على المدى الطويل. من خلال الاستفادة من المعايير المفتوحة والمكونات التجارية، تُقلل شبكة إيثرنت 800G تكاليف شراء الأجهزة ونفقات الصيانة. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن لخصائصها عالية النطاق الترددي وزمن الوصول المنخفض أن تُحسّن كفاءة تشغيل مراكز البيانات، وتُقلل استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل، وبالتالي تُحقق عائدًا أعلى على الاستثمار (ROI) للشركات.

• إدارة الشبكة وأتمتتها القويةيدعم إيثرنت 800G وظائف إدارة الشبكة المتقدمة، مثل الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN). تتيح تقنية SDN لمسؤولي الشبكة تحسين تخصيص موارد الشبكة من خلال التحكم المركزي والتكوين الديناميكي، مما يُحسّن مرونة الشبكة واستجابتها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن دمج إيثرنت 800G مع تقنية الذكاء الاصطناعي لتحسين أداء الشبكة والتنبؤ بالأعطال، مما يُحسّن موثوقية الشبكة وأدائها بشكل أكبر.

• التوافق الموجه نحو المستقبللا تلبي تقنية إيثرنت 800G احتياجات الحوسبة عالية الأداء الحالية فحسب، بل تدعم أيضًا التطورات التكنولوجية المستقبلية. على سبيل المثال، يمكنها الاتصال بسلاسة بتقنيات الشبكات من الجيل التالي (مثل إيثرنت بسرعة 1.6 تيرابت في الثانية) والتطبيقات الناشئة (مثل الحوسبة الكمومية والحوسبة الطرفية). يضمن هذا التصميم الاستشرافي عدم حاجة الشركات إلى استبدال البنية التحتية الحالية على نطاق واسع عند ترقية التكنولوجيا، مما يقلل من تكاليف الترقية المستقبلية.

• تعزيز الأمنمع ازدياد سرعة نقل البيانات، تزداد مخاطر أمن الشبكات تبعًا لذلك. يحمي إيثرنت 800G أمن نقل البيانات من خلال دمج تقنيات أمنية متقدمة، مثل التشفير الشامل، وبنية الثقة الصفرية، ومراقبة الشبكة في الوقت الفعلي. هذه الإجراءات تمنع بفعالية تسرب البيانات والهجمات الإلكترونية، مما يضمن أمن المعلومات الحساسة، خاصةً عند معالجة بيانات تدريب الذكاء الاصطناعي وتطبيقات الأعمال الحيوية.

• دعم مراكز البيانات الخضراءصُممت تقنية إيثرنت 800G مع مراعاة تحسين كفاءة الطاقة. باستخدام تقنية الرقائق الفعالة وحلول التبريد المتقدمة، تستطيع أجهزة 800G تقليل استهلاك الطاقة مع توفير نطاق ترددي عالي. يُعد هذا أمرًا بالغ الأهمية لبناء مراكز بيانات صديقة للبيئة، لا سيما مع تزايد اهتمام العالم بالتنمية المستدامة.

• بنية الشبكة المبسطةيمكن لشبكة إيثرنت 800 جيجابت دمج عدة روابط منخفضة السرعة في رابط واحد عالي السرعة، مما يُبسط بنية الشبكة. هذا التكامل لا يُقلل فقط من تعقيد الأسلاك وعدد الأجهزة، بل يُقلل أيضًا من صعوبة وتكلفة إدارة الشبكة. في الوقت نفسه، تُحسّن بنية الشبكة المُبسطة موثوقية النظام وسهولة صيانته.

800G Ethernet: حل لتلبية متطلبات البيانات الضخمة

مع التطور السريع لتقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، ازداد حجم البيانات بشكل هائل. فعلى سبيل المثال، عند تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي الكبيرة، من GPT-1 إلى GPT-4، ارتفع عدد معلمات النموذج بشكل كبير من 110 ملايين إلى 500 مليار، ومن المتوقع أن يتجاوز تريليون معلمة في المستقبل القريب. ويفرض هذا الكم الهائل من البيانات متطلبات عالية للغاية على سعة نقل الشبكة. وأشارت مؤسسة الأبحاث Trend Force إلى أن نموذج GPT-3.5 الكبير يتطلب 20,000 وحدة معالجة رسومية لاستخدام بطاقة الرسومات A100 من NVIDIA لمعالجة بيانات التدريب. وفي هذه الحالة، يصعب على تقنيات الشبكات التقليدية تلبية هذه الاحتياجات، وقد أصبحت تقنية إيثرنت 800 جيجابت خيارًا مثاليًا لمواجهة هذا التحدي بفضل نطاقها الترددي العالي وسرعتها العالية في النقل.

في مركز الحوسبة الفائقة لمجموعة حوسبة كبيرة، تُشكل الحوسبة والتخزين ونقل البيانات عبر الشبكة الروابط الأساسية الثلاثة التي تُشكل الحوسبة المتقدمة. يؤثر أي تأخر في أي رابط بشكل كبير على أداء النظام بأكمله. لذلك، بادر مزودو خدمات السحابة إلى نشر شبكة إيثرنت بسرعة 800 جيجابت لحل مشكلة اختناق نقل البيانات في النظام، وضمان الاستفادة الكاملة من موارد الحوسبة، مما يُحسّن كفاءة الحوسبة بشكل عام.

الهندسة الفنية والمواصفات القياسية

صُممت مواصفات إيثرنت 800G مع مراعاة التوافق التام مع التقنيات الحالية. تستخدم ثماني قنوات بسرعة 106 جيجابت/ثانية و2xClause119PCS (من معيار 400G) لتوصيل جهاز MAC واحد يعمل بسرعة 800 جيجابت/ثانية. يمكن لهذه البنية إنشاء واجهة 800G من خلال وحدتي 400GPMD (مثل وحدتي 400GBASE-DR4)، ولكن يلزم إدارة الانحرافات بشكل صحيح لضمان التوافق مع المواصفات. بالإضافة إلى ذلك، تدعم هذه البنية أيضًا واجهات أبطأ مثل 8×106.25G أو تكوينات أبطأ، ولكن لا يزال التركيز الرئيسي منصبًا على تطبيق 8×106.25G.

يتم تحقيق وظيفة 800 جيجابت/ثانية باستخدام طبقتين فرعيتين للترميز الفيزيائي (PCS) بسرعة 400 جيجابت/ثانية. تحتوي هاتان الطبقتان الفرعيتان على تصحيح أمامي متكامل للأخطاء (FEC)، وتدعم كل طبقة فرعية ثماني قنوات بسرعة 106.25 جيجابت. يستخدم معيار IEEE802.3400 جيجابت/ثانية تقنية التوزيع متعدد القنوات (MLD) لتوزيع بيانات قناة تحكم وصول وسائط (MAC) واحدة على 16 قناة PCS. في معيار 800G، سيتم استخدام MAC ممتد إلى 800 جيجابت/ثانية وطبقتين فرعيتين معدلتين بسرعة 400 جيجابت/ثانية لإدارة 8 قنوات بسرعة 100 جيجابت. وبهذه الطريقة، سيكون هناك ما مجموعه 32 قناة PCS (2 × 16 من معيار 400G)، وجميعها تستخدم RS(544,514)FEC المحدد في معيار 400G.

يُعد استخدام علامات محاذاة فريدة (AMs) لكل قناة افتراضية جزءًا أساسيًا من عملية تقسيم البيانات في MLD. بالنسبة لسرعة 400 جيجابت/ثانية، تُدرج علامات المحاذاة الفريدة (AMs) في مجرى البيانات المخطط كل كتلة 163,840x257b. عند سرعة 800 جيجابت/ثانية، تستمر هذه العملية بنفس المسافة لكل مجرى 400 جيجابت/ثانية، ولكن سيتم إدخال وتعديل ضعف عدد علامات المحاذاة لضمان المزامنة الصحيحة لمجاري البيانات بسرعة 800 جيجابت/ثانية ومنع سوء المحاذاة مع منافذ 400 جيجابت/ثانية. يدير معيار 802.3ck واجهات الشريحة إلى الوحدة (C2M) والشريحة إلى الشريحة (C2C)، بمعدل 106.25 جيجابت لكل قناة.

القدرة على إعادة تشكيل مشهد الصناعة

لا شك أن ظهور تقنية Ethernet 800G سيكون له تأثير عميق على مختلف الصناعات، وخاصة تلك التي تحتاج إلى معالجة أحمال بيانات ضخمة.

في قطاع الاتصالات، يُمكّن هذا مزودي الخدمة من دعم أعباء عملائهم المتزايدة دون المساس بجودة الخدمة، مما يُلبي احتياجات الاتصالات المتزايدة. تعتمد المؤسسات المالية على المعاملات الفورية، ويمكن لشبكة إيثرنت 800G مساعدتها على معالجة كميات هائلة من البيانات بشكل أسرع وأكثر أمانًا، مما يُحسّن كفاءة المعاملات وقدرات التحكم في المخاطر. في قطاع الترفيه، ستستفيد منصات بث الفيديو عالي الدقة والألعاب عبر الإنترنت بشكل كبير من انخفاض زمن الوصول وزيادة عرض النطاق الترددي الذي توفره شبكة إيثرنت 800G، مما يوفر للمستخدمين تجربة أكثر سلاسة وتفاعلية.

سيشهد قطاع الرعاية الصحية أيضًا تغييرات. إذ يُمكن لشبكة إيثرنت 800G نقل مجموعات البيانات الضخمة بسرعة من مصادرها إلى منصات التحليل، مما يُسرّع معالجة البيانات. على سبيل المثال، يُمكن لمؤسسات الرعاية الصحية استخدام هذه الشبكات لتحليل السجلات الطبية لعدد كبير من المرضى لتحسين نتائج التشخيص والعلاج. تعتمد السيارات ذاتية القيادة على خرائط عالية الدقة وبيانات المستشعرات لتحديد المواقع بدقة وإدراك البيئة، وستوفر لها تقنية إيثرنت 800G دعمًا أسرع لنقل البيانات، مما يُحسّن سلامة وموثوقية أنظمة القيادة الذاتية.

علاوة على ذلك، مع تزايد اعتماد الشركات على تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، سيزداد الطلب على شبكات أسرع وأكثر كفاءة. شبكة إيثرنت 800G جاهزة لمواجهة هذا التحدي، مما يضمن للشركات الاستفادة الكاملة من أحدث التقنيات دون قيود الشبكة. وستُصبح محركًا رئيسيًا للتحول الرقمي للشركات، وتساعدها على التميز في ظل المنافسة الشرسة في السوق.

ملخص

إيثرنت 800G ليس مجرد حل شبكي أسرع، بل هو عنصر أساسي في الجيل القادم من البنية التحتية الرقمية. مع استمرار توسع مراكز البيانات والشركات ومقدمي الخدمات، يُعدّ اعتماد إيثرنت 800G أمرًا ضروريًا لمواكبة التطور التكنولوجي المتسارع. بالاستثمار في إيثرنت 800G الآن، يمكن للشركات الاستفادة من مزايا الأداء المحسّن وكفاءة الطاقة وقابلية التوسع، مع الاستعداد التام لأي تحديات مستقبلية.