800G Ethernet: новый стандарт в сетях

С развитием инновационных технологий, таких как Super Ethernet и высокоскоростные центры обработки данных, спрос сетевой индустрии на более быстрые, эффективные и масштабируемые решения также быстро вырос. На этом фоне 800G Ethernet стал преобразующей технологией, которая может значительно увеличить пропускную способность и повысить энергоэффективность. Он произведет революцию в сетях связи и будет поддерживать передовые приложения, такие как машинное обучение и облачные сервисы. В этой статье подробно рассматривается, как 800G Ethernet поддерживает ориентированную на будущее масштабируемость и закладывает основу для будущего гиперсвязанного мира.

Что такое 800G Ethernet?

800G Ethernet — это высокоскоростная сетевая технология, разработанная для удовлетворения потребностей современных коммуникаций, с невероятной скоростью передачи данных 800 гигабит в секунду (800 Гбит/с). Эта скорость вдвое превышает скорость предыдущего поколения 400G Ethernet, обеспечивая надежную поддержку для центров обработки данных, облачных сервисов и приложений с высокой пропускной способностью.

Он работает через 8 каналов, каждый из которых передает данные со скоростью 100 Гбит/с, что вдвое превышает скорость передачи по сравнению с 50 Гбит/с на канал сигнала PAM4 предыдущего поколения. Эта возможность высокоскоростной передачи позволяет 800G Ethernet достигать более высокой пропускной способности и лучшей производительности сети в крупных центрах обработки данных и облачных средах, делая передачу данных более быстрой и эффективной.

Внедрение 800G Ethernet опирается на передовое сетевое оборудование и оптические модули, которые не только поддерживают высокоскоростную передачу данных, но и используют конструкцию с низким энергопотреблением для повышения энергоэффективности. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) отвечает за стандартизацию 800G Ethernet для обеспечения бесперебойной совместимости между оборудованием разных поставщиков. Этот процесс стандартизации имеет решающее значение для построения единой и эффективной глобальной сети. Этот процесс позволяет 800G Ethernet максимально реализовать свой потенциал в различных сценариях применения.

Преимущества 800G Ethernet

800G Ethernet представляет собой большой шаг вперед, обеспечивая высокую пропускную способность, низкую задержку и масштабируемость, необходимые для поддержки рабочих нагрузок следующего поколения. Ниже приведены основные преимущества 800G Ethernet в сегодняшней быстро развивающейся технологической среде:

• Сверхвысокая пропускная способность: 800G Ethernet обеспечивает скорость передачи данных до 800 Гбит/с, что вдвое больше, чем у 400G Ethernet. Эта сверхвысокая пропускная способность может легко справиться с потребностями передачи больших наборов данных, что особенно подходит для таких сценариев, как обучение искусственного интеллекта, высокопроизводительные вычисления (HPC), анализ данных в реальном времени и крупномасштабное хранение. Например, обучение модели ИИ обычно требует обработки данных уровня ТБ за короткий промежуток времени. 800G Ethernet идеально подходит для обучения ИИ, поскольку он может значительно сократить время передачи данных и повысить эффективность вычислений.

• Низкая задержка: 800G Ethernet объединяет передовые сетевые технологии, такие как RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet) и Priority Flow Control (PFC), для значительного сокращения сетевой задержки. RoCEv2 реализует удаленный прямой доступ к памяти (RDMA) через Ethernet, минуя накладные расходы ЦП на обработку, чтобы достичь сверхнизкой задержки передачи данных. Это критически важно для чувствительных ко времени приложений, таких как автономное вождение, финансовые транзакции и ИИ-рассуждения в реальном времени, обеспечивая быструю обработку данных и ответ.

• Высокая масштабируемость: 800G Ethernet разработан для высокой масштабируемости и может поддерживать динамическое расширение центров обработки данных и будущие обновления технологий. Его модульная архитектура позволяет предприятиям постепенно расширять емкость сети без замены основного оборудования для адаптации к растущим потребностям бизнеса. Такая масштабируемость не только снижает первоначальные инвестиционные затраты предприятия, но и обеспечивает постоянную доступность сетевой инфраструктуры на многие годы вперед.

• Открытые стандарты и совместимость: 800G Ethernet основан на открытых сетевых стандартах и ​​поддерживает бесшовную совместимость между оборудованием от разных поставщиков. По сравнению с фирменными сетями (такими как InfiniBand) эта открытость снижает риск привязки к поставщику и позволяет предприятиям гибко выбирать оборудование и программное обеспечение, которые наилучшим образом соответствуют их потребностям. В то же время открытые стандарты также способствуют технологическим инновациям и рыночной конкуренции, что еще больше снижает затраты.

• Экономическая эффективность: Хотя первоначальные инвестиции в 800G Ethernet могут быть выше, они могут значительно снизить совокупную стоимость владения (TCO) в долгосрочной перспективе. Используя открытые стандарты и коммерческие компоненты, 800G Ethernet снижает затраты на закупку оборудования и расходы на обслуживание. Кроме того, его высокая пропускная способность и низкие характеристики задержки могут повысить эффективность работы центров обработки данных, снизить потребление энергии и эксплуатационные расходы и, таким образом, обеспечить более высокую окупаемость инвестиций (ROI) для предприятий.

• Мощное сетевое управление и автоматизация: 800G Ethernet поддерживает расширенные функции управления сетью, такие как программно-определяемые сети (SDN). Технология SDN позволяет сетевым администраторам оптимизировать распределение сетевых ресурсов с помощью централизованного управления и динамической конфигурации, повышая гибкость и отзывчивость сети. Кроме того, 800G Ethernet также можно комбинировать с технологией ИИ для достижения интеллектуальной оптимизации сети и прогнозирования неисправностей, что еще больше повышает надежность и производительность сети.

• Совместимость, ориентированная на будущее: 800G Ethernet не только удовлетворяет текущим потребностям в высокопроизводительных вычислениях, но и обеспечивает поддержку будущего технологического развития. Например, он может легко подключаться к сетевым технологиям следующего поколения (таким как 1.6 Тбит/с Ethernet) и новым приложениям (таким как квантовые вычисления и периферийные вычисления). Этот перспективный дизайн гарантирует, что предприятиям не придется заменять существующую инфраструктуру в больших масштабах при обновлении технологий, что снижает будущие расходы на обновление.

• Повышенная безопасность: По мере увеличения скорости передачи данных соответственно увеличиваются и риски сетевой безопасности. 800G Ethernet защищает безопасность передачи данных, интегрируя передовые технологии безопасности, такие как сквозное шифрование, архитектура нулевого доверия и мониторинг сети в реальном времени. Эти меры могут эффективно предотвращать утечку данных и кибератаки, обеспечивая безопасность конфиденциальной информации, особенно при обработке данных обучения искусственного интеллекта и критически важных бизнес-приложений.

• Поддержка экологически чистых центров обработки данных: 800G Ethernet разработан с учетом оптимизации энергоэффективности. Используя эффективную технологию микросхем и передовые решения по охлаждению, устройства 800G способны снизить потребление энергии, обеспечивая при этом высокую пропускную способность. Это имеет решающее значение для создания экологичных центров обработки данных, особенно с учетом того, что внимание мира к устойчивому развитию продолжает расти.

• Упрощенная сетевая архитектура: 800G Ethernet может интегрировать несколько низкоскоростных соединений в одно высокоскоростное соединение, тем самым упрощая архитектуру сети. Такая интеграция не только снижает сложность проводки и количество устройств, но и снижает сложность и стоимость управления сетью. В то же время упрощенная архитектура сети также повышает надежность и ремонтопригодность системы.

800G Ethernet: решение для удовлетворения огромных потребностей в данных

С быстрым развитием технологий искусственного интеллекта и машинного обучения объем данных резко возрос. Если взять в качестве примера обучение больших моделей искусственного интеллекта от GPT-1 до GPT-4, то количество параметров модели резко возросло со 110 миллионов до 500 миллиардов и, как ожидается, превысит один триллион в ближайшем будущем. Такой огромный объем данных предъявляет чрезвычайно высокие требования к пропускной способности сети. Исследовательский институт Trend Force отметил, что для большой модели GPT-3.5 требуется 20,000 100 графических процессоров для использования графической карты NVIDIA A800 для обработки обучающих данных. В этом случае традиционной сетевой технологии сложно удовлетворить потребности, и XNUMXG Ethernet стал идеальным выбором для решения этой задачи с его сверхвысокой пропускной способностью и скоростью передачи.

В суперкомпьютерном центре большого вычислительного кластера вычисления, хранение и сетевая передача являются тремя основными звеньями, которые составляют передовые вычисления. Задержка в любом звене серьезно повлияет на производительность всей системы. Поэтому поставщики облачных услуг активно развернули 800G Ethernet, чтобы решить проблему узкого места передачи в системе и гарантировать, что вычислительные ресурсы могут быть полностью использованы, тем самым повышая общую эффективность вычислений.

Техническая архитектура и стандартные спецификации

Спецификация 800G Ethernet разработана с учетом полной совместимости с существующими технологиями. Она использует восемь каналов 106 Гбит/с и 2xClause119PCS (из стандарта 400G) для подключения одного MAC, работающего на скорости 800 Гбит/с. Эта архитектура может создать интерфейс 800G через два 400GPMD (например, два модуля 400GBASE-DR4), но для обеспечения соответствия спецификации требуется надлежащее управление отклонениями. Кроме того, архитектура может также поддерживать более медленные интерфейсы, такие как 8×106.25G или более медленные конфигурации, но основное внимание по-прежнему уделяется реализации 8×106.25G.

Функциональность 800 Гбит/с достигается за счет использования двух физических подуровней кодирования (PCS) 400 Гбит/с. Эти два подуровня содержат интегрированную прямую коррекцию ошибок (FEC), и каждый подуровень поддерживает восемь каналов 106.25G. Стандарт IEEE802.3400 Гбит/с использует технологию многоканального распределения (MLD) для распределения данных одного канала управления доступом к среде (MAC) по 16 каналам PCS. В стандарте 800G MAC, расширенный до 800 Гбит/с, и два модифицированных 400 Гбит/сPCS будут использоваться для управления 8 каналами 100G. Таким образом, будет всего 32 канала PCS (2×16 стандарта 400G), все из которых используют RS(544,514)FEC, определенный в стандарте 400G.

Ключевой частью процесса чередования MLD является использование уникальных маркеров выравнивания (AM) для каждого виртуального канала. Для 400 Гбит/с AM вставляются в чередующийся поток данных через каждые 163,840 257x800b блока. При 400 Гбит/с этот процесс будет продолжаться с тем же интервалом для каждого потока 800G, но будет вставлено и изменено вдвое больше AM, чтобы обеспечить надлежащую синхронизацию потоков 400 Гбит/с и предотвратить несовпадение с портами 802.3 Гбит/с. Стандарт 2ck управляет интерфейсами чип-модуль (C2M) и чип-чип (C106.25C), работающими на скорости XNUMXG на канал.

Сила, способная изменить ландшафт отрасли

Появление 800G Ethernet, несомненно, окажет глубокое влияние на различные отрасли, особенно те, где необходимо обрабатывать огромные объемы данных.

В секторе телекоммуникаций он позволяет провайдерам поддерживать более высокие нагрузки клиентов без ущерба для качества обслуживания, тем самым удовлетворяя растущие потребности в коммуникации. Финансовые учреждения полагаются на транзакции в реальном времени, и 800G Ethernet может помочь им обрабатывать большие объемы данных быстрее и безопаснее, повышая эффективность транзакций и возможности контроля рисков. В индустрии развлечений потоковое видео высокой четкости и игровые онлайн-платформы получат большую выгоду от сокращенной задержки и увеличенной пропускной способности, предоставляемой 800G Ethernet, предоставляя пользователям более плавный и захватывающий опыт.

Изменения коснутся и отрасли здравоохранения. 800G Ethernet может быстро передавать большие наборы данных из источников на аналитические платформы, ускоряя обработку данных. Например, организации здравоохранения могут использовать эти сети для анализа медицинских карт большого количества пациентов с целью улучшения диагностики и результатов лечения. Беспилотные автомобили используют карты высокого разрешения и данные датчиков для точного позиционирования и восприятия окружающей среды, а технология 800G Ethernet предоставит им более быструю поддержку передачи данных, тем самым повышая безопасность и надежность систем автономного вождения.

Кроме того, поскольку предприятия все больше внедряют технологии искусственного интеллекта и машинного обучения, спрос на более быстрые и эффективные сети будет только расти. 800G Ethernet готов ответить на этот вызов, гарантируя, что предприятия смогут в полной мере воспользоваться передовыми технологиями, не стесненные ограничениями сети. Он станет ключевым фактором цифровой трансформации предприятий и поможет предприятиям выделиться в жесткой рыночной конкуренции.

Резюме

800G Ethernet — это больше, чем просто более быстрое сетевое решение, это основной компонент следующего поколения цифровой инфраструктуры. Поскольку центры обработки данных, предприятия и поставщики услуг продолжают расширяться, внедрение 800G Ethernet имеет важное значение для того, чтобы идти в ногу с быстро развивающимся технологическим ландшафтом. Инвестируя в 800G Ethernet сейчас, предприятия могут воспользоваться преимуществами повышенной производительности, энергоэффективности и масштабируемости, будучи полностью готовыми ко всему, что может принести будущее.