知識全解系列
（持續更新中…）
資料中心網路知識全解（PPT）
人工智慧基礎知識全解（含實踐）
CPU基礎知識全解（PPT）
GPU基礎知識全解（PPT）
本文來自“AI訓練需求推動全光交換機加速落地”，目前，基於AISC 交換晶片的交換機，可以定義為 Optical to electrical to optical (OEO) packet circuit switches，核心的報文交換轉發功能由 AISC 晶片完成。OEO交換機收發都需要光電轉換來滿足訊號傳輸的要求。An all-optical, or "opticalto optical to optical" (OOO)，fiber optic switch 在完成訊號轉發的過程中，不對訊號進行處理，透過光交換的形式轉發，沒有光電轉換環節。
1、從 OEO 到 OOO，全光交換機適配 AI 算力需求
HUBER+SUHNER 指出，OOO 全光交換機並不是要替代 OEO 交換機，而是結合兩者的優勢搭建靈活的、低成本的資料中心網路，來滿足不斷增長的流量需求。
HUBER+SUHNER 指出 OOO 交換機同樣在 DCI 互聯場景有很好的應用場景，結合 SDN 技術和網路監控，可以實現零接觸業務倒換和上線，以及已開通業務的自動保護。
2、英偉達高管加盟 Lightmatter 佈局全光交換
2024 年 7 月份，英偉達副總裁 Simona Jankowski 加盟晶片初創公司 Lightmatter 任首席財務官。近期 Lightmatter 以 44 億美元的估值，完成 D 輪 4 億美元的融資，其Passage 光網際網路產品對 AI 算力網路的重要性得到市場的高度重視。
Passage 是一種利用光子進行晶片互連的技術，屬於 I/O 技術的一種。Lightmatter的技術利用波導（wave guide）而非光纖在一個大的晶片間為各個不同種類的計算核心互連並傳輸資料，這提供了極高的並行互連頻寬。
Passage 把光學器件、波導都整合到晶片本身，可以在單根光纖的空間內安裝 40 根波導。它提供的高頻寬 I/O 可以在單個 3D 封裝中互連高效能 CPU、GPU、FPGA、DRAM和 ASIC。在板卡級別的互連中，它使用光纖，可以讓更多的計算節點高效率的互連在一起。這一整套技術，推動晶片內和晶片間的 I/O 頻寬在未來幾年實現超過 10 倍甚至 100 倍的增長。Passage 主要的特質：
1. 完全整合晶片組互連解決方案，具有直接光纖連線，所有部件都在單個封裝中。
2. 用於靈活切割的統一架構（例如 1×1、2×2、2×4）。
3. 高頻寬 I/O 在單個 3D 包中互連高效能 CPU、GPU、FPGA、DRAM 和 ASIC。
4. 整合光子學和控制電子技術提供有效的通道，並提供較高的效能密度。
5. 內建可重構 OCS（光電路交換機）和控制機制，實現冗餘並提高設計的可靠性。
6. WDM 調製可以在單個波導或光纖上實現多λ雙向光發射和接收，從而可以增加通信頻寬。
3、谷歌在資料中心網路大規模部署 OCS 交換機
Google 的資料中心網路一直有三個核心的理念：軟體定義網路（SDN）、Clos 拓撲結構、商用交換晶片。其中 CLOS 作為一種非阻塞的多級交換拓撲結構，由較小 radix的交換晶片構成，可以擴充套件到任意大的網路，成為算力時代的主流架構。
Google 也是最早把 OCS 交換機規模引用的網際網路企業。為了解決不同代際的網路基礎設施靈活互聯的問題，在 Jupiter 網路架構中引入了 MEMS 型光開關(Optical Circuit Switch,簡稱 OCS)全光交換機應用。OFC2023 上，谷歌詳細介紹了其全新內部專案 Apollo,直接將 SP 層的 EPS 替換為 OCS，減少了網路中光電轉換環節。
Google 的 OCS 內部結構如下圖所示：輸入輸出為兩個光纖準直器陣列(fiber collimator array),光纖準直器包括光纖陣列和微透鏡陣列，輸入輸出均為 136 個通道。光透過光纖進入到 OCS 系統後，先後經過兩個 2D 的 MEMS 陣列。每個 MEMS 陣列含有 136 個平面鏡，用於精確調節光的傳播方向。此外系統中還包含兩個監控通道，監控通道使用 850nm 波長的光。
雖然 Google 的 OCS 有 136 個通道，但是減少每個光模組的通道數量依然是必要的。Google 用於和 OCS 交換機對接的主要是 FR 光模組，MUX/DEMUX 環節使用 Z-block 器件，同時還增加了一個環形器，實現單芯雙向傳輸。透過這一設計，我們認為在全光交換場景下，大部分光模組會考慮使用 Z-block 或者 AWG，以減少對全光交換機通道數量的需求，減少光路控制難度。
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