سامانه ارتباط وستا

سامانه ارتباط وستا

Vesta Communication System

کابل های مسی در شبکه مرکز داده

خلاصه

کابل های مسی در شبکه مرکز داده همواره پر کاربرد بوده‌اند و انواع مختلفی از کابل‌های مسی برای این کاربرد ارائه شده‌اند.

۱۴۰۴ يکشنبه ۱ ارديبهشت
14بازدید
کابل های مسی در شبکه مرکز داده

آیا کابل‌کشی مسی هنوز در مراکز داده جایگاهی دارد؟

بیش از ۲.۵ کوینتیلیون بایت داده هر روز تولید می‌شود. این عدد سرسام‌آوری است. به همین اندازه چشمگیر است که تقریباً ۹۰ درصد از کل داده‌های جهان در دو سال گذشته تولید شده‌اند. این آمار دوم احتمالاً حتی با گذشت سال‌ها نیز صادق خواهد بود. دلیل آن این است که سرعت ایجاد داده‌های جدید همچنان در حال افزایش است. در مواجهه با چنین اعداد عظیمی، اغلب به نظر می‌رسد که کل آینده شبکه‌سازی بر دوش فیبر نوری است. در حالی که شبکه‌سازی فیبر نوری برای مدیریت جریان‌های عظیم و یکپارچه داده کاملاً ضروری است، اشتباه است اگر فکر کنیم که هر شبکه نیاز به تبدیل کامل دارد. اترنت هنوز جایگاه محکمی در شبکه‌سازی دارد و این حتی برای پیشرفته‌ترین مراکز داده در جهان نیز صادق است. بیایید دقیقاً بررسی کنیم که چرا اترنت هنوز مهم است و چگونه می‌توان انتظار داشت که در آینده نزدیک عمل کند.

اتصال اترنت به میز کار

هیچ تردیدی وجود ندارد که فیبر همچنان بخش اعظم کار سنگین مراکز داده را انجام خواهد داد. اینترنت اشیا و مفاهیم مشابه، حجم کل اطلاعات منتقل شده را به سرعت و به طور چشمگیری افزایش می‌دهند. با وجود این، جایگاه امن کابل شبکه مسی در این میان بر اساس یک واقعیت ساده استوار است. هیچ یک از دستگاه‌های نهایی که این جداول داده را می‌سازند، به پهنای باند بالا نیاز ندارند. دستگاه‌های اینترنت اشیا خود به طور کلی ساده هستند و به پهنای باند کمی نیاز دارند. این بخش مهمی از طراحی است. این موضوع به بخش بزرگی از دستگاه‌های نهایی نیز تعمیم می‌یابد. شبکه‌های حسگر، دوربین‌های دیجیتال، تشخیص دوربرد، سیستم‌های نظارت و سیستم‌های قدرت مبتنی بر LED همگی در شبکه‌های مسی به خوبی کار می‌کنند. هنگامی که به نرخ داده بالا نیازی نیست، هزینه فیبر نوری بازدارنده است. این جدا از کارایی انتقال برق از طریق خطوط داده مسی است. PoE هزینه‌های توسعه شبکه‌های Wi-Fi، سیستم‌های نظارت و تعداد بی‌شماری از کاربردهای اضافی را کاهش می‌دهد. اساساً، اترنت هنوز در مراکز داده جایگاه دارد زیرا بسیاری از دستگاه‌های موجود در مرکز فقط به فیبر نوری نیاز ندارند.

کابل‌های اترنت بهتر

دلیل دومی نیز وجود دارد که اترنت ماندگار است. اترنت همچنان در حال بهتر شدن است. Cat5 در سال ۲۰۰۱ معرفی شد. این اولین کابل مسی بود که به نرخ داده ۱ گیگابیت در ثانیه (البته به طور ناپایدار) دست یافت. در دهه‌های پس از آن، کابل‌های اترنت از نظر قابلیت‌ها و کاربردها گسترش یافته‌اند - که بسیاری از آنها در مراکز داده قرار دارند.

اتصال اترنت Cat6

در حالی که Cat6 مدتی است که وجود دارد، در افزایش طول عمر شبکه‌های اترنت ضروری بوده است. Cat6 با فرکانس‌های تا ۲۵۰ مگاهرتز و نرخ داده تا ۱۰ گیگابیت در ثانیه کار می‌کند و محافظ بهتری را معرفی کرد که از تداخل متقابل محافظت می‌کند. این کابل برای VoIP بهینه شده است و در بیشتر موارد، کابل برتری نسبت به هر کابل دیگری برای این منظور است. Cat6 می‌تواند سرعت ۱۰ گیگابیت در ثانیه را در فواصل تا ۵۵ متر حفظ کند و در غیر این صورت تا ۱۰۰ متر مؤثر است.

اتصال اترنت Cat6a

Cat6a بهبودهای Cat6 را گرفت و آنها را گسترش داد. این کابل همچنان در ۱۰ گیگابیت در ثانیه محدود می‌شود، اما می‌تواند این نرخ را تا ۱۰۰ متر حفظ کند. همچنین در فرکانس ۵۰۰ مگاهرتز کار می‌کند. شاید تغییرات قابل توجه این باشد که Cat6a محافظ بیشتری را برای از بین بردن مشکلات تداخل متقابل در شبکه‌های متراکم از کابل‌ها ارائه می‌دهد. این محافظ قوی‌تر همچنین آن را برای کارهای صنعتی و محیط‌های سخت مناسب می‌سازد.

اتصال اترنت Cat8

Cat8 جدیدترین و بهترین است. این یک پلتفرم اترنت است که برای نرخ داده بسیار بالاتر طراحی شده است. از برنامه‌های 25GBASE-T و 40GBASE-T پشتیبانی می‌کند، به این معنی که می‌تواند تا ۲۰ گیگابیت در ثانیه برسد. بخشی از پیشرفت Cat8 در فرکانس انتقال ۲ گیگاهرتزی آن نهفته است. Cat8 با قابلیت‌های انتقال داده بیشتر، در اتصالات بین سوئیچ و سرور در بهترین حالت خود قرار دارد. به وضوح می‌توان دید که چرا این یک گزینه قدرتمند در مراکز داده است. این واقعیت که هنوز از سیم‌های مسی استفاده می‌کند، فقط نشان می‌دهد که آینده به طور کامل تحت سلطه فیبر نوری نیست. کابل‌های مسی هنوز در این جهان جایگاه دارند و این به زودی تغییر نخواهد کرد. در حالی که گسترش مداوم انتقال داده‌ها مستلزم تأکید بر کابل‌های فیبر نوری خواهد بود، برنامه‌ها به طور فزاینده‌ای از مس در نقطه پایانی استفاده می‌کنند. شبکه‌سازی غیرمتمرکز و جمع‌آوری داده فوق‌العاده کارآمد هر دو از کابل‌های شبکه‌سازی ارزان‌تر استقبال می‌کنند و مس همچنان در این عملکرد ضروری خواهد بود. به هر حال، به دنبال فرصت‌هایی برای استفاده از فیبر در جایی که مناسب است باشید، اما هرگز اشتباه نادیده گرفتن راه حل‌های اترنت را مرتکب نشوید.

اتصال اترنت و فصل بعدی آن: هدایت تغییر به Ultra Ethernet

اتصال اترنت برای دهه‌ها یک عنصر اصلی شبکه‌سازی بوده است تا دستگاه‌ها مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. فراتر از ارتباط، این فناوری شبکه‌های حیاتی در صنعت و بانکداری را تامین می‌کند. به لطف Ultra Ethernet، اترنت می‌تواند نیازهای پهنای باند بالا و تأخیر کم را مدیریت کند. به عنوان مثال، مقیاس‌پذیری اترنت از 10 مگابیت بر ثانیه به 800 گیگابیت بر ثانیه، تناسب آن را برای شبکه‌های محلی کوچک (LAN) تا مراکز داده بزرگ نشان می‌دهد. مدیریت دقیق ترافیک و شبکه‌سازی حساس به زمان (TSN) آن برای اتوماسیون صنعتی و برنامه‌های کاربردی بی‌درنگ ایده‌آل است.

گسترش وسیع و تطبیق‌پذیری اترنت

اترنت به دلیل پایداری و عملکردش در مراکز داده، شرکت‌ها و شبکه‌های گسترده (WAN) مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، با معماری‌های چند ترابیتی و عملیات‌های هایپراسکال، بر مراکز داده تسلط دارد. Ultra Ethernet برای آموزش هوش مصنوعی و بارهای کاری HPC حیاتی است، زیرا ویژگی‌های پهنای باند بالا و تأخیر کم آن به مدیریت بارهای محاسباتی و انتقال داده از چنین برنامه‌هایی کمک می‌کند. علاوه بر این، از آخرین فناوری‌ها، از جمله بک‌هال 5G، اینترنت اشیا و محاسبات لبه نیز پشتیبانی می‌کند. اترنت کم‌مصرف و کارت‌های رابط شبکه مجازی (vNIC) نوآوری‌های گسترده در فناوری اترنت را نشان می‌دهند. این همچنین تطبیق‌پذیری و کاربردهای نوظهور آن را برجسته می‌کند.

تکامل: معرفی Ultra Ethernet (UE)

Ultra Ethernet (UE) یک پیشرفت در اترنت است. اترنت که در سال 1973 ایجاد شد، برای پاسخگویی به تنظیمات شبکه از شبکه‌های محلی (LAN) تا مراکز داده جهانی به‌روزرسانی شده است. اترنت سنتی با گسترش بارهای کاری هوش مصنوعی، یادگیری ماشین (ML) و محاسبات با کارایی بالا (HPC)، در مدیریت کارهای مقیاس بزرگ و حساس به تأخیر با مشکل مواجه می‌شود. Ultra Ethernet، که توسط کنسرسیوم Ultra Ethernet (UEC) تأسیس شده توسط بنیاد لینوکس رهبری می‌شود، در سال 2023 آغاز به کار کرد. AMD، اینتل، مایکروسافت، IBM، هواوی و تنسنت از UEC حمایت کرده‌اند.

از نوامبر 2023، UEC 45 عضو جدید پذیرفته است که نشان می‌دهد صنعت خواهان طراحی پشته ارتباطی جامع مبتنی بر اترنت برای شبکه‌سازی با کارایی بالا است. جی متز، رئیس کمیته راهبری UEC، می‌گوید مشارکت همه این شرکت‌های فناوری اطلاعات، تقاضایی را که UEC در این بخش به آن پاسخ می‌دهد، برجسته می‌کند.

عضویت UEC در چند ماه گذشته پنج برابر شده و از 10 عضو راهبری به 55 عضو رسیده است. این کنسرسیوم از زمان تأسیس خود در سال گذشته، مجموعه قوی از مهارت‌ها را گردآوری کرده است. بنابراین، این پروژه در حال ساخت یک پشته ارتباطی باز و قابل تعامل برای برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی و HPC به منظور پیشبرد اترنت است. در نتیجه، در حال تبدیل شدن به یک معماری شبکه‌سازی با کارایی بالا و مقیاس‌پذیر است که می‌تواند داده‌های پیچیده را توسط هشت گروه کاری فنی مدیریت کند.

ویژگی‌های کلیدی Ultra Ethernet

Ultra Ethernet عملکرد سناریوهای محاسباتی را نسبت به اترنت استاندارد بهبود می‌بخشد. اتصالات 800G با توان عملیاتی بالا اکنون همه‌گیر شده‌اند، در حالی که اترنت 1.6T (802.3dj) و اترنت 3.2T در حال برنامه‌ریزی هستند. چنین اتصالات سریعی به مدل‌های هوش مصنوعی اجازه می‌دهد تا ترابایت‌ها داده را در میان خوشه‌های GPU همگام‌سازی کنند، که به پهنای باند عظیمی نیاز دارد. Ultra Ethernet تأخیر را کاهش می‌دهد، که یک مشکل اساسی در توپولوژی‌های اترنت است. این فناوری با استفاده از پراکندگی بسته و ارسال مجدد در صورت تقاضا، تأخیر را کاهش می‌دهد. از این پس، فعالیت‌های همگام‌سازی در سطح میلی‌ثانیه، از جمله آموزش مدل‌های هوش مصنوعی با ده‌ها تریلیون پارامتر، مقرون‌به‌صرفه می‌شود.

یکی دیگر از اولویت‌ها قابلیت اطمینان است. اجتناب از ازدحام سراسری با استفاده از تله‌متری، جریان داده را در شبکه‌هایی با ده‌ها هزار گره بهینه می‌کند. قابلیت Ultra Ethernet در مسیریابی ترافیک و حفظ ارتباط بدون از دست دادن داده حتی پس از خرابی‌های جزئی، آن را به یک شبکه خودترمیم‌شونده و قابل اعتماد برای برنامه‌های کاربردی حیاتی که در معرض خرابی یا از دست دادن داده هستند، تبدیل می‌کند.

 

بارهای کاری آینده

Ultra Ethernet در آینده از برنامه‌های کاربردی پیچیده و داده‌محور هوش مصنوعی و HPC پشتیبانی خواهد کرد. راه حل‌های شبکه‌سازی موجود ممکن است در همگامی با مدل‌هایی با بیش از یک تریلیون پارامتر و مجموعه‌های داده بیش از 50 ترابایت با مشکل مواجه شوند. Ultra Ethernet امکان آموزش مدل‌های هوش مصنوعی نسل بعدی با حداکثر 10 تریلیون پارامتر را در حالی که بیش از  GPU 100000 را در یک شبکه واحد متصل می‌کند، فراهم می‌کند. علم، پردازش زبان طبیعی (NLP) و سیستم‌های خودمختار به ظرفیت محاسباتی عظیمی برای تجزیه و تحلیل داده‌های بی‌درنگ و تصمیم‌گیری نیاز دارند، بنابراین چنین مدل‌هایی کلیدی هستند.

توان عملیاتی و تأخیر فوق‌العاده کم Ultra Ethernet به حتی پرمصرف‌ترین برنامه‌های کاربردی داده اجازه می‌دهد تا پتابایت‌ها را تقریباً در زمان واقعی مدیریت کنند. قابلیت‌های ارتباط جمعی Allreduce و Allgather آن، پخش و همگام‌سازی را در سراسر گره‌ها فعال می‌کند. بنابراین، گلوگاه‌ها و دوره‌های آموزشی برای شبکه‌های عصبی در مقیاس بزرگ را کاهش می‌دهد. Ultra Ethernet در مراکز داده هایپراسکال نیز عملکرد خوبی خواهد داشت، که باید میلیاردها جریان داده از دستگاه‌های اینترنت اشیا، حسگرها و گره‌های محاسبات لبه را مدیریت کنند. این نشان دهنده جایگاه آن در زیرساخت‌های شبکه نسل بعدی است.

نقش موثر سوییچ های اترنت

سوئیچ‌های اترنت برای شبکه‌های با کارایی بالا ضروری هستند و Ultra Ethernet اهمیت آنها را دوچندان می‌کند. این فناوری انتقال بسته مفید، کنترل ازدحام و عملکرد مقیاس‌پذیر شبکه را تضمین می‌کند. سوئیچ‌های اترنت باید تأخیر فوق‌العاده کم و انتقال داده با سرعت بالا را در میان هزاران گره در برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی و HPC فراهم کنند. سوئیچ‌های سازگار با Ultra Ethernet با ویژگی‌های سوئیچینگ Cut-through که تأخیر را به 560 نانوثانیه محدود می‌کند، می‌توانند چنین نیازمندی‌هایی را برآورده سازند. حتی در طول عملیات ارتباط جمعی بزرگ، از جمله ترافیک RDMA خوشه GPU، حافظه پنهان بسته روی تراشه با ظرفیت بیش از 200 مگابایت، جریان داده را حفظ می‌کند.

علاوه بر این، سوئیچ‌های Ultra Ethernet برای مقابله با بارهای کاری متغیر باید سریع و قابل برنامه‌ریزی باشند. به عنوان مثال، معماری‌های برنامه‌پذیری با سرعت خط ممکن است به سوئیچ‌ها اجازه دهند تا مسیرهای ارسال را بسته به شرایط شبکه تغییر دهند. این سوئیچ‌ها بارهای کاری غیرقابل پیش‌بینی را با تجزیه و تحلیل و نظارت یکپارچه ترافیک مدیریت می‌کنند تا مراکز داده هوش مصنوعی بتوانند بدون کاهش عملکرد رشد کنند. در همین راستا، سوئیچ‌های اترنت تحت چتر Ultra Ethernet، انتقال داده هوش مصنوعی و HPC را برای عملیات روان و با کارایی بالا در سال‌های آینده متحول خواهند کرد.