首页期刊导航|光通信研究
期刊信息/Journal information
光通信研究
武汉邮电科学研究院企管部
光通信研究

武汉邮电科学研究院企管部

毛谦

双月刊

1005-8788

bjb@wri.com.cn

027-87691537

430074

武汉市洪山区邮科院路88号

光通信研究/Journal Study on Optical CommunicationsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是武汉邮电科学研究院主办的光通信专业刊物，是我国最早创办的以高新技术光纤通信为内容的科技期刊。宗旨为在坚持党的基本路线原则的前提下，活跃光通信领域的学术研究和技术交流，促进我国光通信事业的发展。主要刊载光通信领域的学术论文、研究成果的技术报告、工程设计技术方案、施工及维护经验，综述国内外光纤通信技术的最新进展和有关理论及最新动态等。面向从事光纤通信工作以及相关学科的科研、设计、生产、施工、维护等方面的科技人员和大专院校师生。本刊是湖北省、信息产业部优秀科技期刊，中文核心期刊。
正式出版
收录年代

    智算数据中心光电交换技术综述(特邀)

    唐雄燕魏步征沈世奎王创业...
    1-13页
    查看更多>>摘要：近年来,由于人工智能现象级应用的出现,智算数据中心(AIDC)和超算数据中心(SCDC)网络演进成为研究热点.传统的 3 层全连接电交换架构已经不能很好地满足 AIDC或 SCDC高带宽、低时延、低功耗和低成本的需求,需要一种更为高效和易于扩容的电光融合交换或光交换方案来逐步替代传统纯电路包交换的策略.文章对近年来基于数据中心的光电融合交换技术方案进行了综述性介绍,对行业中率先进行光交换技术尝试的头部互联网企业的部署经验进行了分析,并结合电信行业需求,给出了 AIDC和 SCDC交换节点的推荐部署和演进方式.

    智算数据中心交换架构光电融合交换光电路交换

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    片间光互连发展态势分析(特邀)

    刘璐吴冰冰
    14-18页
    查看更多>>摘要：随着各行业数字化转型升级进度加快,大数据和云计算等新技术的迅速普及应用,尤其是近两年来,人工智能大模型热潮兴起,带动算力需求快速增长.当前,电子信息技术遭遇带宽和能耗挑战,摩尔定律面临失效危机.相比于电信号,光信号具有传输带宽大、传输损耗小、抗干扰能力强和可并行传输等诸多优势,利用光进行互连成为信息技术发展的重要方向.当前,"光进铜退"趋势持续,光互连的应用场景从机架、板卡进入芯片.在单个芯片封装中集成光子和电子器件,不仅可以提高集成度和端口密度,还可以实现低能耗以及低时延.如何发展片间光互连,成为当前的研究热点之一.文章面向数字时代需求,针对算力基础设施两大典型应用场景——数据中心以及计算中心,梳理了片间光互连的最新技术动态,分析了产业生态与标准化进展,并研判其发展趋势.文章从技术、产业和应用等角度进行了深入探究,明确光互连可以从带宽、能耗和时延等方面有效提升数据中心中交换芯片与外部以及计算中心中计算芯片与外部之间的互连性能.当前片间光互连已取得初步进展,相关技术与标准化研究热度持续上升,产业得到初步落地.相较于数据中心,计算中心片间光互连技术的性能要求更高,产业化标准化进度更为滞后.整体来说,光互连的短距化将使光子进一步发挥自身优势和挖掘应用潜力,支撑信息通信技术的持续进步.

    数据中心光电合封光输入输出光互连

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    用于光交换的硅基二氧化硅AWGR的设计与研究(特邀)

    李奕璇钱灏泽张世成薛旭伟...
    19-24页
    查看更多>>摘要：[目的]以N×N矩阵形式构成的阵列波导光栅路由器(AWGR)具有光学并行和波长路由能力,能在不同信道上同时传输N路信号,具有扩展性好、延时低和频带宽等优势,结合可调谐光源能实现快速光交换,是下一代光交换数据中心网络的潜在技术方案之一.为了解决现有 AWGR在实际应用中存在的串扰大、有额外耦合损耗、偏振敏感和损耗非均匀性大等问题,进一步扩大数据中心规模和提升数据交换速度,文章分别对 4×4 和 12×12 通道的 AWGR进行了研究.[方法]文章通过仿真软件进行基本设计参数的计算,分析研究了 AWGR设计流程,并采用光束传播法(BPM)进行了仿真模拟.同时,采用在平板波导和条形波导连接处加入锥形波导 taper结构和增大输入、输出波导间距等方法进行了性能优化.[结果]仿真结果得到良好的性能参数:4×4 AWGR插入损耗为-0.714 dB,串扰为-35.556 dB,损耗非均匀性为 1.907 dB;12×12 AWGR 插入损耗为-0.294 dB,串扰为-36.019 dB,损耗非均匀性为 3.428 dB.文章制作设计器件流片并进行了性能测试,结果表明:4×4 AWGR插入损耗为-2.586 dB,串扰为-29.473 dB,损耗非均匀性为 1.921 dB;12×12 AWGR插入损耗为-3.692 dB,串扰为-23.874 dB,损耗非均匀性为 3.873 dB.[结论]文章的研究在串扰和损耗非均匀性等方面进行了性能优化,为后续设计迭代和进一步提升性能参数积累了经验.

    波分复用光交换阵列波导光栅路由器复用器/解复用器

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    可重构OCS技术在大模型预训练中的应用(特邀)

    朱宸周谞王佩龙
    25-34页
    查看更多>>摘要：[目的]相比于电子分组交换机(EPS),全光电路交换(OCS)在时延、功耗、成本和稳定性等各个方面都体现出了优势,文章通过分析大模型预训练中的并行切分策略、集合通信需求、流量模式和现今的网络架构,讨论了基于 OCS在训练组网中的可行的应用方式,以在训练任务中充分利用 OCS的优势.[方法]文章提出在故障快速恢复中采用多个小端口 OCS进行网络设备冗余保护的机制,可在机顶(ToR)交换机故障时快速切换不中断训练任务.此外,文章还提出 OCS 只为数据并行(DP)服务,且仅在任务开始前进行配置.[结果]文章提出了多种可行的光电组网架构,以及在不同 AllReduce算法下的具体配置,采用包括集合通信算法和架构设计联合优化的方式达到更优的带宽利用率.[结论]只要充分结合训练任务的流量模型,OCS可以很好地融入现有 EPS网络架构,从成本、低功耗、低时延以及高稳定性等各方面对大模型预训练进行优化.

    全光电路交换可重构光电混合网络架构大模型预训练集合通信并行训练

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于迭代轮询的光交换机时延确保调度算法(特邀)

    黄瀚庭闫付龙郭胜洁张杰...
    35-39页
    查看更多>>摘要：[目的]数据中心庞大的数据传输及交换业务量对交换设备有着很高的性能要求,不仅需要具备良好的扩展性,还需提供大带宽和低切换时延.快速光交换机具有切换速率极快和接入带宽远大于电交换机的优越性能,面对现今愈发庞大的数据交换需求,为实现更高的接入速率和更好的处理性能,交换机结构将向全光方向发展.其中,针对快速光交换机的调度算法研究多以提供 100%吞吐率为目标,在提供服务质量(QoS)保证方面的研究相对较少.[方法]对此,文章基于矩阵分解和业务整形的思想,采用迭代与轮询相结合的方法,提出了一种时延确保的光交换机迭代调度算法.文章提出的迭代轮询(IRR)调度算法首先将业务速率矩阵映射为业务矩阵,然后基于业务矩阵的服务要求计算得到服务要求矩阵序列,最后从服务要求矩阵序列中提取调度矩阵序列.[结果]理论分析证明,IRR调度算法能够提供基于端口的时延确保,并且给出了在给定业务条件下时延上界的计算方法.[结论]IRR调度算法可应用于光交换机的时延性能优化与时延确保光交换系统的设计中,为下一代全光网络具备确定性 QoS提供关键支撑.

    迭代轮询光交换机调度算法时延确保

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    弹性光网络分层流量疏导优化方法(特邀)

    郝志芃杨慧洁陈虹高明义...
    40-45页
    查看更多>>摘要：[目的]随着云计算、大数据和数据中心(DC)等技术的迅猛进步,DC的规模与数量正在持续扩张和增长,网络的带宽资源和能耗也在急速增长.如何有效减少网络带宽资源与能耗受到广泛关注.文章旨在减少网络能耗和提高网络频谱资源利用效率.[方法]考虑工作网络能耗元件特点、频谱资源分配方式和不同调制格式选择,文章采用自适应流量疏导方法和频谱分层方式,提出了弹性光网络的距离自适应分层流量疏导方法(DSGM),把频谱资源划分成不同频谱层进行网络流量疏导.一方面,根据距离自适应调制方法选择不同频谱效率的调制格式;另一方面,根据频谱分层流量疏导方式,对每一条光纤的空闲频谱资源按不同速率的光通道进行分层,通过光纤链路剩余带宽资源,来选择合适的光通道进行流量疏导,优化频谱资源的使用.为了方便比较,文章引入了频谱分层流量疏导方法(SSGM)、传统流量疏导方法(TTGM)和没有流量疏导的传统方法(TMWG).[结果]仿真结果表明,与 SSGM、TTGM和TWGM相比,文章所提DSGM能明显降低弹性光网络能耗,减少网络的阻塞率,提高资源利用效率.[结论]通过文章所提弹性光网络分层流量疏导优化方法,实现了网络能耗与频谱资源优化的目标.

    数据中心弹性光网络流量疏导距离自适应调制

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    面向算力互联的快速光交换技术研究(特邀)

    尹林王富王小龙郭文魁...
    46-53页
    查看更多>>摘要：随着大模型等人工智能(AI)技术的发展,以及"东数西算"等国家重大工程的深入推进,智算中心(AIDC)和算力网络(CPNs)的内部网络互联成为光网络发展的重要目标.相较于传统面向数据的信息互联,AIDC 和 CPNs 对传输的时延、吞吐量和确定性具有更高的需求.一方面,AIDC内部需要实现高密度和低时延的数据处理和计算资源调度,以满足大规模实时训练和推理;另一方面,AIDC之间互联要求高带宽、低时延和高可靠性的数据传输及资源共享,以支持跨中心的数据协同和灾备恢复.因此,算力互联(CPI)网络需要光交换技术来支撑 AIDC内部传送网络的高效数据传送和 AIDC之间的带宽快速调度.构建面向CPI的光交换技术将服务于 CPI 需求,为算力服务提供高效、确定和安全的数据交互管道.文章从网络架构、数据交换和应用场景等方面对光交换技术进行了分析.

    智算中心算力互联光交换

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    环回互连数据中心光网络(特邀)

    高轶丰孟二帅戴瑄辰刘宁...
    54-61页
    查看更多>>摘要：[目的]针对数据中心交换网络,文章提出了一种基于商用光交换器件的环回互连数据中心光网络(LIDON).[方法]文章所提架构主要由机架扩展模块(REM)和环回互连模块(LIM)两个光交换模块组成.数据中心中的组内和组间交换通过这两个模块共同工作来实现.通过开发波长选择开关诊断端口的新功能,LIDON 具有较高的路径多样性和容错性等特点.此外,文章所提方案可以保证 LIDON的可扩展性,以支持交换容量的灵活扩展.[结果]交换器件的滤波性能实验验证了 LI-DON交换网络分离传输组内和组间信号的可行性.对不同业务的任务完成时间的仿真验证了该架构的容错性能.[结论]测试和仿真结果展示了文章所提架构具有较高路径多样性和容错性能.

    数据中心组内及组间交换波长选择开关多播交换开关

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于强化学习的光网络自适应高效率RWA算法(特邀)

    刘兆洋潘必韬
    62-69页
    查看更多>>摘要：[目的]在光网络中,目前基于深度强化学习(DRL)的路由与波长分配(RWA)算法大多依赖于K最短路径(KSP)路由算法提前计算备选路径,这种方法缺乏灵活性和动态性,当网络拓扑变化时需要为所有节点对重新进行KSP计算.为了解决上述问题,文章提出了基于DRL的自适应高效率(ADE)-RWA框架.[方法]文章提出的 ADE-RWA框架的关键点及创新之处在于训练过程中,DRL的智能体在动作选择时从当前节点出发选择最优单步连接,而不是预先计算的完整路径,从而可以动态实时依据网络状态的变化做出路由策略的改变,以适应链路故障等网络拓扑改变的情况.ADE-RWA 框架的另一关键点在于DRL训练过程不仅训练其决策神经网络,并且每次成功分配一条路径时,都将其以路由表(LUT)的形式存储.在 DRL训练收敛后,网络路径的 LUT信息也将完整.此时使用 LUT 直接查找可用路径,可有效降低计算成本,提高 RWA 算法效率.此外,LUT查找与DRL训练能够实现动态切换.文章所提算法通过动态感知网络状态的变化,当网络故障引起拓扑变化时,切换到DRL阶段继续进行训练,保证了 LUT的动态更新.[结果]实验结果表明,与KSP-首次拟合(FF)和路由调制和频谱分配的深度学习(DeepRMSA)算法相比,文章所提 ADE-RWA 框架的阻塞率分别降低了 36%和 30%;且当发生链路故障时,ADE-RWA框架可以迅速适应网络拓扑的变化.[结论]文章提出了基于 DRL 的 ADE-RWA 框架,实现了动态光网络拓扑下的自适应 RWA,并降低了计算成本.

    波长路由光网络路由与波长分配深度强化学习数字孪生

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于以太无损网络的智算中心光网络架构研究(特邀)

    翟锐李壮志侯广营马艺嘉...
    70-75页
    查看更多>>摘要：[目的]近年来,生成式人工智能(AIGC)掀起了人工智能革命,智算中心(ICC)的网络联接也随之向超高带宽、智能无损和算网融合等方向发展,因此 ICC光网络需要降低卡间通信时间,以提升数据访问效率.[方法]文章针对 ICC场景光网络的组网架构进行了研究,实现了大带宽、低时延和中央处理器(CPU)效率高的无损网络,满足了 ICC的大模型训练和推理需求.文章详细分析了 ICC的流量分布特征和人工智能(AI)大模型训练组网场景下的通信流特征,深入研究了基于远程直接内存访问(RDMA)的以太无损传输方案的 ICC组网架构,并最终在 ICC场景下进行了组网实践和时延测试.[结果]文章提出的基于以太网的 RDMA(RoCE)传输方案具备基于优先级的流控制、显示拥塞通知、增强传输选择和数据中心桥能力交换协议(DCBX)等能力,可实现数据中心内基于以太协议的无损传输.测试结果显示,使用 RoCE协议的传输时延大约稳定在 1μs,并且显著优于互联网广域 RDMA协议(iWARP).[结论]文章基于智算场景下的流量特征分析,深入研究了 ICC的无损以太网络关键特性,利用 RDMA技术实现了 ICC场景下光交换网络传输效率的提升,并提出了一种在 ICC 大模型推理场景下的无损以太网络方案,为 RDMA技术在智算场景下的应用探索出了可行的方向.

    长距直接内存访问以太无损网络智算中心光交换

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据