Al/ML集群互联对HPC和数据中心互联提出新挑战
伴随着带宽增长，AI/ML集群规模从几百张加速卡到上万张扩展，集群互联距离从数十米到上百米延伸，Al/ML集群互联对低功耗和低延迟需求迫切，现有电交换面临瓶颈。由此，也对HPC的发展提出了更高要求：第一、HPC集群规模需要灵活配置;第二、HPC网络要求长期稳定运行。
此外，大规模数据中心互联也面临着新的挑战：挑战一：Spine交换机成为性能瓶颈;挑战2：随着端口速率从100G->200G->400G->800G演进，能效提升进入平台期。
OCS全光交换方案适配新挑战
OCS全光交换方案可以很好应对上述需求和挑战。OCS具备全光交换优点，光信号完全透明传输，支持光纤中任意速率/任意调制格式/任意通信波长光信号交换，具有无时钟抖动，无延迟，不读取数据，无泄漏风险等特点，也支持SDN使能控制。目前在以Google为代表的TPUv4高性能计算中心和Jupiter数据中心已成功应用。
基于OCS全光交换有效提升了Google TPU v4集群互联可靠性，在主机可靠性降到99.0%仍能保证TPU切片有较好的性能，可使系统的性能提升6倍以上。在取得以上这些收益的同时，光交换互联方案包括OCS、光模块及光纤占总体超算节点成本<5%、功耗<3%。
Google Jupiter数据中心网络方案在Spine层引入光线路交换(OCS)，采用SDN动态调整拓扑路由适配，流量工程可适应秒~分钟级变化;拓扑工程可适应以天为单位变化，适配异质速率和实时应用通信模式。可用于大流量拓扑重构、网络扩容、多速率共存等场景。从收益方面看，网络CAPEX降低30%，功耗下降40%。Fabric拓扑重构速度提升10倍以上。流完成时间(FCT)提升10%，吞吐量提升30%。
OCS全光交换技术应用广泛，前景不容小觑
张华表示，从上述两个Google方案中已经全面的展示了OCS全光交换技术优势。目前OCS全光交换应用较广泛的核心技术主要包括：DirectLight技术、2D/3D MEMS技术以及其他光开关技术。
其中，DirectLight技术采用压电陶瓷材料带动准直器旋转，空间直接耦合对准(“针尖对麦芒”)，实现任意端口光路切换，目前矩阵规模最大576*576。DirectLight技术的最要特点为：插损等光学性能指标优异，抗震性佳(可抗里氏8级以上地震)，能实现灵活的光信号交换，支持“暗光纤(无光)”模式下光信号单路双向对传等。
基于DirectLight压电陶瓷技术的矩阵光开关自从2003年商用化以来，已经广泛应用于各种场合，例如智能监控系统、国际空间站、数据中心/超算中心等等。目前累计现网运行时间150亿+端口小时，4500+套系统已铺设，300+个客户在使用。其稳定性和可靠性已经得到充分验证。
最后，张华总结到，随着数据中心OCS应用进一步下沉(Spine->Leaf)，需要更快切换速度、小端口低成本OCS，能适配TOR与汇聚交换机之间突发流量。未来随着集群规模扩展，将需要更大端口OCS，同时需提升OCS可靠性和插回损性能，DirectLight OCS技术方案会有更广阔应用前景。
