飛象網(wǎng)訊 （計(jì)育青/文）工業(yè)和信息化部近日印發(fā)通知，為夯實(shí)算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展底座，加快創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用，決定正式開展算力強(qiáng)基揭榜行動(dòng)（簡稱“揭榜行動(dòng)”）。此次揭榜行動(dòng)面向算力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、綠色、安全等六大重點(diǎn)方向提出了二十一項(xiàng)任務(wù)，基本上涵蓋了算力全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向，并對每一個(gè)項(xiàng)目都做了詳細(xì)的任務(wù)、目標(biāo)說明。
（來源：工信部官網(wǎng)）
在網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)，揭榜行動(dòng)重點(diǎn)支持高性能數(shù)據(jù)處理器（DPU）、基于RoCE的智算網(wǎng)絡(luò)、光交換智算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與驗(yàn)證、面向分布式智算中心的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究與驗(yàn)證等。預(yù)期目標(biāo)上揭榜行動(dòng)要求到2026年，實(shí)現(xiàn)支持智算集群的易操作、高可靠、可平滑過渡升級(jí)的光網(wǎng)絡(luò)，支持人工智能等關(guān)鍵業(yè)務(wù)承載；光交換設(shè)備單端口速率支持100GE/400GE/800GE，交換容量彈性可擴(kuò)展等。同時(shí)，突破智算中心間超大容量、超高可靠網(wǎng)絡(luò)傳輸關(guān)鍵技術(shù)，研制面向智算中心間網(wǎng)絡(luò)的傳輸設(shè)備，支撐分布式智算中心間業(yè)務(wù)的高可靠傳輸。
（來源：工信部官網(wǎng)）
算力建設(shè)熱潮涌動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)需適度超前
近年來全球人工智能技術(shù)發(fā)展迅猛，各國都非常重視基礎(chǔ)大模型、AI應(yīng)用的開發(fā)與建設(shè)，視之為決定產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)升級(jí)、國家競爭力提升的關(guān)鍵因素。中國也非常重視AI技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展，先后發(fā)布了一系列政策予以推動(dòng)和鼓勵(lì)，使得國內(nèi)大模型技術(shù)和應(yīng)用始終位居全球領(lǐng)先地位。從千億、萬億參數(shù)基礎(chǔ)大模型的開發(fā)，到面向具體行業(yè)、實(shí)際場景的AI應(yīng)用孵化，都產(chǎn)生了巨大的智能算力需求，極大推動(dòng)了國內(nèi)智算基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前國內(nèi)已投用了近百個(gè)智算中心，可用算力已接近萬PFlops。
而DeepSeek突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使其成為全球現(xiàn)象級(jí)大模型，從科技、醫(yī)藥、傳媒到政務(wù)、金融、汽車等，DeepSeek的“圈子”仍在持續(xù)擴(kuò)張中。微信等頭部APP接入DeepSeek后可以看到，國民級(jí)應(yīng)用模型使用持續(xù)放大算力需求，進(jìn)而帶來推理等算力需求的大量增長，智算行業(yè)迎來重要發(fā)展機(jī)遇。
國內(nèi)通信運(yùn)營商也在不斷加大對智算基礎(chǔ)設(shè)施的投入。比如中國電信正在打造多層次智算格局，在京津冀、長三角地區(qū)建設(shè)了兩個(gè)萬卡智算集群，同時(shí)還在西部地區(qū)打造大規(guī)模綠色智算池；中國移動(dòng)的動(dòng)作也很快，已建成8.2EFLOPS通用算力、19.6EFLOPS智算能力，分布在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝等區(qū)域的首批13個(gè)智算中心節(jié)點(diǎn)已經(jīng)投用；中國聯(lián)通規(guī)劃的算力中心體系覆蓋了國家8大樞紐節(jié)點(diǎn)和31個(gè)省市，數(shù)據(jù)中心機(jī)架的總體規(guī)模將超過40萬架，未來將建成骨干云池城市230多個(gè)、MEC節(jié)點(diǎn)超過600個(gè)。
隨著智算基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模建設(shè)和大范圍應(yīng)用，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)備漸漸難以滿足要求，包括端口密度、功耗、靈活擴(kuò)展能力、故障冗余能力，以及帶寬、時(shí)延、可靠性等等，都迫切需要針對智算集群進(jìn)行深度創(chuàng)新，這也是此次揭榜行動(dòng)中任務(wù)十、任務(wù)十一的主要目標(biāo)。針對這些問題，通信行業(yè)已經(jīng)有充分的技術(shù)和產(chǎn)品儲(chǔ)備，并且在部分場景下進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證。
全光交換OXC技術(shù)破解智算集群平滑演進(jìn)難題
當(dāng)前智算集群網(wǎng)絡(luò)主要采用純電層交換機(jī)組網(wǎng)模式，算卡與算卡之間通過交換機(jī)來連接。一般數(shù)據(jù)中心采用這種組網(wǎng)模式不會(huì)遇到什么問題，但是智算訓(xùn)練不一樣，隨著大模型不斷改進(jìn)和更新，對算卡的需求會(huì)從幾千、幾萬個(gè)迅速走向數(shù)十萬、上百萬個(gè)，每次智算規(guī)模增加都需要對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)，成本高且周期長。
另一方面，集群規(guī)模的不斷增加會(huì)引入更多的框式交換機(jī)，這些交換機(jī)會(huì)進(jìn)一步加重智算中心的能耗負(fù)擔(dān)。隨著算卡的增加，連接算卡所需的光模塊也會(huì)更多，這些光模塊一旦發(fā)生故障就會(huì)影響到整個(gè)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理和傳輸能力，進(jìn)而直接影響到AI大模型訓(xùn)練的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。
最后，算卡也會(huì)更新?lián)Q代，每次升級(jí)都會(huì)大幅提升其數(shù)據(jù)吞吐能力，這意味著數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的交換機(jī)也必須隨之升級(jí)，隨之而來的是復(fù)雜的布線變更、網(wǎng)絡(luò)配置調(diào)整，對數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃和運(yùn)維而言是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
全球智算產(chǎn)業(yè)一直在尋求更好的網(wǎng)絡(luò)解決方案，目前來看，全光交叉OXC被認(rèn)為極具潛力的替代方案。OXC是一種非常靈活的全光交換調(diào)度方式，采用集成式互連構(gòu)建全光交換資源池，具有集成度高、無跳纖全光交換等特點(diǎn)，不僅易擴(kuò)展、可靠性高、能耗低，日常運(yùn)維也非常簡便。
目前全球主要通信廠商已經(jīng)推出了面向數(shù)據(jù)中心的商用OXC設(shè)備(DC-OXC)，并且在一些先進(jìn)智算企業(yè)中投入了應(yīng)用。比如打造了Gemini多模態(tài)大模型的谷歌，已經(jīng)在自有的數(shù)據(jù)中心中采用了上萬套OXC設(shè)備。英偉達(dá)首席科學(xué)家Bill Dally也多次向業(yè)界建議在智算中心建設(shè)中采用OXC技術(shù)，認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可以有效提升網(wǎng)絡(luò)的可管理性和靈活性。在2024年9月舉行的深圳國際光電博覽會(huì)期間，多個(gè)大模型廠商表示準(zhǔn)備引入OXC技術(shù)。
行業(yè)研究機(jī)構(gòu)LightCounting認(rèn)為，在智算產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)作用下，未來5年OXC設(shè)備市場會(huì)以28%的增速快速擴(kuò)張。而2024年9月開放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)（ODCC）發(fā)布《AI網(wǎng)絡(luò)光交換機(jī)技術(shù)報(bào)告》，對光交換機(jī)在 AI 訓(xùn)練等大規(guī)模計(jì)算中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探討，通過對胖樹網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和 OXC靈活組網(wǎng)的Ring All-Reduce 性能的對比測試， 結(jié)果表明在通信數(shù)據(jù)量大于4MB后，應(yīng)用OXC組網(wǎng)會(huì)有明顯收益，提升了20-34%左右的性能，All to All 性能提升30%左右。
面向DC互聯(lián)的全光傳送網(wǎng)(DC-OTN)輕松打造分布式智算中心
為充分利用不同地域的資源優(yōu)勢，兼顧就近服務(wù)客戶，很多企業(yè)會(huì)在不同區(qū)域分散配置智算中心。然而當(dāng)客戶需要調(diào)用超越單個(gè)智算中心的算力時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)在多個(gè)智算中心之間的實(shí)時(shí)傳送和調(diào)度就成了一個(gè)難題。對此國內(nèi)電信運(yùn)營商做過大量探索，面向數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)的全光傳送網(wǎng)(DC-OTN)被認(rèn)為是當(dāng)前理想的解決方案。
中國電信在2024年曾做過基于現(xiàn)網(wǎng)的業(yè)內(nèi)首例500公里的長距離DC-OTN技術(shù)驗(yàn)證，利用江西永豐、北京大興、天津武清三地?cái)?shù)據(jù)中心的千卡智算集群，完成了1024卡千億參數(shù)大模型的分布式聯(lián)合訓(xùn)練，成功將練性能提升至單數(shù)據(jù)中心效能的97％以上。這次試驗(yàn)表明，利用高速全光傳送網(wǎng)打造廣域智算網(wǎng)絡(luò)，完全可以將不同區(qū)域的智算資源匯聚成一個(gè)智算集群，實(shí)現(xiàn)跨地域、跨層級(jí)、跨主體的高效算力協(xié)同調(diào)度。
中國移動(dòng)在2024年末也完成了百公里級(jí)DC-OTN現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)，采用800G OTN連接位于不同城市的兩個(gè)智算集群，共同承擔(dān)百億級(jí)參數(shù)規(guī)模的大型基礎(chǔ)語言模型，性能達(dá)到單節(jié)點(diǎn)訓(xùn)練效率的98%以上。
中國聯(lián)通在2024年也發(fā)布了《基于RDMA的長距無損數(shù)據(jù)搬移技術(shù)白皮書》，提出的數(shù)據(jù)搬移解決方案，通過DC間全光直達(dá)的組網(wǎng)架構(gòu)、長距RDMA提速、端網(wǎng)協(xié)同和統(tǒng)一編排等技術(shù)，解決海量數(shù)據(jù)長距傳輸時(shí)易擁塞、效率低的問題，為算力時(shí)代下海量數(shù)據(jù)高速遷移提供了技術(shù)支撐。
單體為繁星點(diǎn)點(diǎn)，為一般用戶提供就近服務(wù)；集合成群體，可為超大規(guī)模計(jì)算需求提供充足的智算資源。上述試驗(yàn)證明了DC-OTN的可行性和有效性，也為分布式智算集群的演進(jìn)指明了前進(jìn)方向，做好了技術(shù)方案儲(chǔ)備。
如今人工智能正在向各行各業(yè)快速滲透，這是一場勢不可擋的產(chǎn)業(yè)革命，因此市場對智算基礎(chǔ)設(shè)施的需求只會(huì)越來越多。數(shù)據(jù)中心全光交換技術(shù)(DC-OXC)和面向DC互聯(lián)的全光傳送網(wǎng)(DC-OTN)技術(shù)可以大幅度提升智算集群部署的靈活性，改善智算中心的性能、可擴(kuò)展性、可靠性、能耗表現(xiàn)等，有望成為智算產(chǎn)業(yè)的主流網(wǎng)絡(luò)解決方案，助力算力強(qiáng)基行動(dòng)取得豐碩成果，推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)“點(diǎn)、鏈、網(wǎng)、面”體系化發(fā)展。
