Компания Intel совершила прорыв в технологии интегрированной фотоники, представив первый полностью интегрированный чиплет оптического вычислительного соединения (OCI), совмещённый с процессором Intel и работающий с большими данными в реальном времени.

Источник изображения: Intec.com

Представленный на конференции по оптоволоконной связи (OFC) 2024, чиплет OCI предназначен для поддержки 64 каналов передачи данных на скорости 32 Гбит/с в каждом направлении, используя оптическое волокно длиной до 100 метров. Этот инновационный продукт отвечает растущим потребностям инфраструктуры AI в повышении пропускной способности, снижении энергопотребления и увеличении дальности связи. OCI открывает новые возможности для масштабирования архитектуры вычислительных кластеров, обеспечивая согласованное расширение памяти и более эффективное использование ресурсов.

По мере глобального распространения приложений на основе ИИ и разработки больших языковых моделей (LLM) необходимость в более мощных вычислениях машинного обучения (ML) становится всё более насущной. Чтобы идти в ногу с этими потребностями, требуется экспоненциальный рост пропускной способности оптического ввода-вывода (I/O) для инфраструктуры ИИ, с помощью которого будут поддерживаться масштабные кластеры процессоров в высокопроизводительных вычислениях (HPC).

Традиционные электрические интерфейсы ввода-вывода хотя и обеспечивают высокую плотность пропускной способности и низкое энергопотребление, ограничены расстоянием. Оптические трансиверные модули, используемые в центрах обработки данных и ранних ИИ-кластерах, могут обеспечить больший радиус действия, но при этом увеличивается стоимость и потребление энергии, что неэффективно для масштабирования рабочих нагрузок ИИ.

Оптический интерфейс ввода-вывода, интегрированный непосредственно в CPU и GPU, предлагает новое решение. При этом OCI использует проверенную на практике технологию кремниевой фотоники Intel и объединяет интегральную схему кремниевой фотоники (PIC), включающую встроенные лазеры и оптические усилители. Чипсет OCI, продемонстрированный на OFC, был совмещён с процессором Intel, но его также можно интегрировать с графическими процессорами, IPU и другими системами на кристалле (SoC) следующего поколения, обеспечивая двустороннюю передачу данных на скорости до 4 Тбит/с и совместимую с интерфейсом периферийных компонентов PCIe Gen5.

Чиплет, продемонстрированный Intel, подтвердил свою эффективность, поддерживая 64 канала передачи данных по 32 Гбит/с в каждом направлении на расстояние до 100 метров (хотя практическое применение может быть ограничено десятками метров из-за задержки времени прохождения), используя восемь пар волокон, каждая из которых несёт восемь плотных мультиплексоров с разделением по длине волны.

Новый чиплет Intel OCI — это ещё один шаг вперёд в области высокоскоростной передачи данных, который доказывает, что по мере развития инфраструктуры искусственного интеллекта компания остаётся в авангарде, внедряя инновации.

Консорциум компаний из Японии провёл тестирование первого в мире высокоскоростного беспроводного устройства для сетей сотовой связи шестого поколения (6G). В ходе испытаний удалось добиться скорости передачи данных в 100 Гбит/с на расстояние более 90 метров, что по меньшей мере в 10 раз больше максимального показателя для 5G.

Источник изображения: Pixabay

На скорости в 100 Гбит/с можно, например, передать пять фильмов в формате HD за секунду. По данным немецкой компании Statista, это до 500 раз быстрее в сравнении со средней скоростью в 5G-сетях американского оператора связи T-Mobile.

Результаты испытаний, проведённых японскими компаниями, указывают на то, что беспроводное 6G-устройство передаёт данные на скорости 100 Гбит/с в помещении, используя диапазон 100 ГГц, и на открытом воздухе, используя диапазон 300 ГГц. Испытания устройства проводились на высоте 100 метров.

Коммерческое использование сетей 5G началось в 2019 году. В настоящее время этот стандарт является наиболее актуальным стандартом беспроводной связи, а его поддержка реализована в большинстве современных смартфонов. Средняя скорость 5G-соединения в 5G-сетях оператора T-Mobile составляет 204,9 Мбит/с, а теоретически достижимый предел 5G составляет 10 Гбит/с.

Несмотря на то, что внедрение 5G во многих странах ещё далеко от завершения, учёные уже трудятся над созданием стандарта следующего поколения. Инфраструктура для сетей 6G находится на стадии разработки, а коммерческое использование стандарта должно начаться в следующем десятилетии.

Основное отличие 5G от 6G заключается в разных диапазонах частот электромагнитного спектра, используемых устройствами разных стандартов. Работа в более высоких диапазонах обычно означает гораздо более высокие скорости. По данным 6GWorld, в 5G-сетях данные обычно передаются в диапазоне ниже 6 ГГц, но он может расширяться до 40 ГГц. По данным Nokia, в сетях 6G будут использоваться более высокие частотные диапазоны между 100 ГГц и 300 ГГц. Использование более высоких диапазонов частот означает не только повышение скорости передачи данных, но и необходимость создания совершенно новой инфраструктуры для передачи и усиления сигналов.

Сегодня Федеральная комиссия по связи (FCC) США изменила своё определение понятия «широкополосный интернет-доступ» и теперь оно подразумевает скорость скачивания не ниже 100 Мбит/с и скорость загрузки не менее 20 Мбит/с. Начиная с 2015 года широкополосным доступом официально считался канал со скоростью скачивания 25 Мбит/с и скоростью загрузки 3 Мбит/с. Сравнительно недавно, в 2021 году, председатель FCC уверял, что таких показателей достаточно.

Источник изображений: unsplash.com

Это определение имеет большое значение, поскольку даёт FCC критерии для оценки качества широкополосной связи и регулирования провайдеров, чтобы обеспечить достойную скорость доступа в интернет по всей территории США. FCC основывает стандарты, опираясь на возможности финансирования и требования федеральных и государственных органов, а также на «модели потребительского использования».

Комиссар FCC Джессика Розенворсель (Jessica Rosenworcel) заявляла: «Я думаю, что наш новый порог, честно говоря, должен составлять 100 Мбит/с. Я думаю, что все, что не соответствует этому, лишает наших детей будущего и тормозит новую цифровую экономику».

Соответствует ли новое определения скорости широкополосной связи личному восприятию пользователя зависит от места проживания. По данным FCC, на сегодняшний день фиксированная наземная широкополосная связь физически не доступна примерно 24 миллионам американцев, включая почти 28 % американцев, проживающих в сельской местности, и более 23 % американских граждан, проживающих на землях племён.

Покрытие мобильной связи 5G не обеспечивает минимальной скорости скачивания в 35 Мбит/с примерно для 9 % всех американцев, почти для 36 % американцев в сельской местности и для более чем 20 % людей на территориях племён.

45 миллионов американцев не имеют доступа как к фиксированным широкополосной связи со скоростью скачивания 100 Мбит/с, так и к мобильным услугам 5G со скоростью скачивания 35 Мбит/с. Каналом шириной 1 Гбит/с на 1000 учащихся и сотрудников школ обеспечены 74 % школьных округов.

Новое определение скорости широкополосной фиксированной связи было продавлено демократическим большинством FCC после нескольких лет безуспешных попыток благодаря изменению состава комиссии.

На этой неделе Microsoft приступила к распространению очередного функционального обновления для Windows 11 23H2 и Windows 11 22H2. После установки пакета KB5034848 становятся доступны разные нововведения, одним из которых является поддержка стандарта USB 4 2.0, обеспечивающего передачу данных на скорости до 80 Гбит/с.

Источник изображения: tomekwalecki / pixabay.com

Установка упомянутого пакета повысит версию сборки Windows 11 22H2 до 22621.3235 и Windows 11 23H2 до 22631.32.35. Отметим, что реализация поддержки стандарта USB 4 2.0 в Windows 11 на данном этапе мало что изменит, поскольку соответствующие стандарту аппаратные решения попросту отсутствуют на рынке. И хотя участникам инсайдерской программы Microsoft обновление стало доступно ещё в январе, производителям аппаратных продуктов ещё только предстоит насытить рынок устройствами с поддержкой USB 4 2.0.

Прежде всего пользователям потребуется наличие компьютера с одним из передовых процессоров, такими как Intel Core 14-поколения HX-серии, которые были официально представлены не так давно. В дополнение к этому потребуется периферийное устройство с поддержкой нового стандарта. Что касается самого стандарта USB 4 2.0 со скоростью передачи данных до 80 Гбит/с, то он является логическим продолжением стандарта USB 4, который позволяет передавать данные на скорости до 40 Гбит/с.

В скором времени Windows 11 сможет в полной мере использовать преимущества сверхбыстрых USB-устройств. Microsoft начала тестировать в операционной системе поддержку стандарта USB4 2.0 со скоростью передачи данных до 80 Гбит/с, что вдвое превышает возможности USB4.

Источник изображения: tomekwalecki / pixabay.com

Поддержка USB4 2.0 реализована в бета версии Windows 11 под номером 23615, которая стала доступна участникам программы Windows Insider на канале Dev. На данном этапе в тестировании участвует строго ограниченное число пользователей, поэтому упомянутое нововведение будет доступно не всем участникам инсайдерской программы, по крайней мере какое-то время.

В первую очередь это связано с тем, что для поддержки стандарта USB4 2.0 требуется компьютер с одним из передовых процессоров Intel, например, мобильным процессоров Core 14-поколения HX-серии. Эти процессоры были официально представлены совсем недавно в рамках выставки CES 2024, поэтому в настоящее время очень немногие пользователи могут получить доступ к устройствам, в которых они задействованы.

«Это первое крупное обновление стандарта USB4, повышающее производительность с 40 Гбит/с до 80 Гбит/с. Он обеспечит поддержку нового поколения высокопроизводительных мониторов, систем хранения данных и возможностей подключения. Он полностью обратно совместим с периферийными устройствами, поддерживающими предыдущие поколения USB и Thunderbolt, и поддерживает все другие функции USB Type-C», — говорится в сообщении Microsoft.

Группа учёных из Китая объявила о создании устройства связи, которое может сыграть решающую роль в развитии сетей 6G. Оборудование, основанное на «технологии космической оптической коммутации», было выведено для испытаний на орбиту в августе 2023 года. Установленное на спутнике устройство способно передавать световые сигналы без преобразования их в электрические импульсы. Команда Сианьского института оптики и точной механики Китайской академии наук сообщила, что испытания в космосе прошли успешно,

Источник изображения: Pixabay

Традиционные коммутационные устройства связи в процессе передачи данных обычно преобразуют световые сигналы в электрические. Но этот традиционный фотон-электрон-фотонный метод имеет эффект «электронного узкого места», в то время как оптический подход может максимизировать скорость и ёмкость систем обмена данными. Новый метод также может снизить затраты на строительство специальных объектов связи.

Команда китайских учёных посвятила более десяти лет разработке устройства, повышающего возможности, гибкость и скорость передачи информации. «Сети связи следующего поколения, включая 6G, выйдут за рамки наземной связи, это должна быть глобальная сеть, включающая спутниковые узлы», — уверены разработчики. Согласно статье, опубликованной ими в прошлом году, новая технология на сегодняшний день поддерживает скорость передачи данных на уровне 40 гигабит в секунду.

Традиционно связь «спутник-земля» базируется на использовании радиосигнала, но скорость передачи данных сравнительно невысока из-за ограниченного диапазона используемых частот. Поэтому в последнее время всё больше внимания уделяется оптическим технологиям обмена информацией, в частности, лазерам. Полоса пропускания лазера потенциально может достигать нескольких сотен гигагерц, что позволяет упаковывать больше данных в каждую передачу.

Учёные уверены, что обычным коммутационным устройствам будет сложно превысить порог скорости передачи данных в 100 Гбайт/с из-за ограничений пропускной способности. Поэтому жизненно важно разработать более совершенную систему оптического обмена информацией. «Это особенно актуально для межпланетной связи, поскольку оптическая коммутация будет более эффективной, быстрой, компактной и дешёвой», — уверены исследователи.

Несмотря на последний прорыв китайской команды, исследователи говорят, что впереди ещё долгий путь до практического применения новой технологии. Спутниковый Интернет в Китае, включая технологию космической оптической коммутации, все ещё отстаёт от США, поскольку в некоторых важнейших компонентах и технологиях доминируют американские предприятия. На данный момент несколько компаний в отрасли, таких как Starlink Илона Маска (Elon Musk), экспериментируют с оптическим способом межспутниковой передачи данных.

Первоапрельская шутка 30-летней давности с передачей данных на флешках голубиной почтой была впервые проверена на практике в 2009 году. На дальности 100 км птица с 4-Гбайт накопителем на «борту» оказалась быстрее ADSL-соединения. Но как с этим сейчас, когда в дома проложено оптоволокно? Сможет ли голубь передать данные быстрее, чем сеть с гигабитной скоростью?

Pijeff на графике — это сам Джефф Гирлинг в маске голубя и на самолёте. Pigeon — голубь. Источник изображений: Jeff Geerling

Проверить новые возможности голубиной почты взялся видеоблогер Джефф Гирлинг (Jeff Geerling). С 2009 года, когда свой эксперимент провела одна южноафриканская компания, передавшая с птицей флеш-накопитель ёмкостью 4 Гбайт, прошло много времени и это привело к росту ёмкости накопителей. Скорость передачи данных по линиям связи тоже подросла и очень заметно. В том давнем эксперименте голубь доставил карту памяти на расстояние 60 миль (около 100 км) за 1 час и 8 минут плюс ещё один час на загрузку и выгрузку данных с карты на компьютер. За то же время местный оператор ADSL, компания Telkom, передала только 4 % обозначенного объёма данных.

Джефф Гирлинг укомплектовал голубя тремя картами SanDisk Extreme PRO ёмкостью 1 Тбайт. Каждая карта весила 5 г (их подрезали для снижения массы, хотя почтовые голуби способны нести до 75 г груза). Птице не пришлось далеко лететь. Экспериментатор ограничился оправкой данных голубиной почтой на один километр, после чего построил график возможного передвижения пернатого на дальность до 1000 км (600 миль). Согласно расчётам, голубь легко опередит гигабитное оптоволокно на такой дальности.

Если говорить о расстояниях в несколько тысяч километров, то птице будет не по силам соревноваться с оптоволокном. Чуть лучше будет, если часть пути он проделает на самолёте (Джефф в маске голубя проделал этот путь вместо птицы), но дорога в тысячи и тысячи километров сильно затормозит передачу данных голубиной почтой. Но до 1000 км голуби вполне способны передавать данные на цифровых носителях быстрее оптики и особенно там, где её нет.

Добавим, «голубиный» протокол был предложен в шутку 1 апреля 1990 года Дэвидом Вайцманом. Традиция подавать шуточные рабочие предложения (Request for Comments, RFC) родилась в 1978 году с RFC 748. Подавший это предложение инженер предлагал отправлять на телнет-сервер команду IAC DONT RANDOMLY-LOSE, чтобы тот переставал случайным образом терять данные. Шуточные RFC должны быть физически выполнимы и изложены таким образом, чтобы до читающего не сразу дошла вся абсурдность предложения.

Предложение RFC 1149 Дэвида Вайцмана 1 апреля 1990 года рекомендовало совету интернета ввести «стандарт передачи IP-датаграмм воздушными перевозчиками» или IPoAC. IP-датаграммы или сообщения предлагалось «инкапсулировать» в условно птиц. Протокол получил ряд обновлений. Так, 1 апреля 1999 года было предложено улучшение качества сервиса, а 1 апреля 2011 года предложен переход на IPv6. Это ссылка на оригинальное предложение, и там же можно найти ссылки на обновления. Почитайте. Это смешно даже для тех, кто не в теме.