Artificial Intelligence (AI) demands large data flows within datacenters, heavily relying on multicasting data transfers. As AI models scale, the requirement for high-bandwidth and low-latency networking compounds. The common use of electrical packet switching faces limitations due to optical-electrical-optical conversion bottlenecks. Optical switches, while bandwidth-agnostic and low-latency, suffer from having only unicast or non-scalable multicasting capability. This paper introduces an optical switching technique addressing this challenge. Our approach enables arbitrarily programmable simultaneous unicast and multicast connectivity, eliminating the need for optical splitters that hinder scalability due to optical power loss. We use phase modulation in multiple layers, tailored to implement any multicast connectivity map. Phase modulation also enables wavelength selectivity on top of spatial selectivity, resulting in an optical switch that implements space-wavelength routing. We conducted simulations and experiments to validate our approach. Our results affirm the concept's feasibility, effectiveness, and scalability, as a multicasting switch by experimentally demonstrating 16 spatial ports using 2 wavelength channels. Numerically, 64 spatial ports with 4 wavelength channels each were simulated, with approximately constant efficiency (< 3 dB) as ports and wavelength channels scale.


翻译:人工智能(AI)对数据中心内的大数据流有极高需求,且高度依赖多播数据传输。随着AI模型规模扩大,对高带宽、低延迟网络的需求进一步加剧。常见的电分组交换因光电-电光转换瓶颈而面临局限。光交换机虽具有带宽无关性和低延迟特性,但仅支持单播或不可扩展的多播能力。本文提出一种光学交换技术以解决该挑战。我们的方法可实现任意可编程的同步单播与多播连接,无需使用因光功率损耗而阻碍扩展性的光分路器。我们采用多层相位调制技术,可定制实现任意多播连接映射。相位调制还支持在空间选择性基础上叠加波长选择性,从而构建实现空间-波长路由的光学交换机。通过仿真与实验验证该方案,结果证实了其作为多播交换机的可行性、有效性及可扩展性:实验演示了利用两个波长通道的16个空间端口,数值仿真则模拟了每个端口支持4个波长通道的64个空间端口,且随着端口与波长通道扩展,效率基本保持恒定(<3 dB)。

0
下载
关闭预览

相关内容

Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
25+阅读 · 2023年6月23日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Principal Neighbourhood Aggregation for Graph Nets
Arxiv
17+阅读 · 2020年6月7日
Heterogeneous Graph Transformer
Arxiv
27+阅读 · 2020年3月3日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:54
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:52
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
25+阅读 · 2023年6月23日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Principal Neighbourhood Aggregation for Graph Nets
Arxiv
17+阅读 · 2020年6月7日
Heterogeneous Graph Transformer
Arxiv
27+阅读 · 2020年3月3日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员