China Mobile bitta toʻlqin uzunligida 960 km masofada standart tolada 1,6 Tbps signali uzatishni namoyish etdi

China Telecom, YOFC va ZTE tadqiqot institutlari 1 noyabr kuni IT Home va C114 manbalariga koʻra, dunyodagi birinchi real vaqt rejimida ikki yoqli maʼlumot uzatishini 1000 kilometrdan ortiq uzunlikdagi tolali optikada amalga oshirishni yakunlaganini eʼlon qildi.

1007,48 km uzunlikdagi liniya boʻyicha hamkorlar kengaytirilgan C+L diapazonida PCS-16QAM modulyatsiyasidan foydalangan holda bitta tolali optik kabel orqali har ikki yoʻnalishda signallarni uzatib, bir toʻlqin uzunligi uchun 800 Gbit/s tezlikka erishishdi, bu esa umumiy 128 Tbit/s quvvatni berdi. Ushbu uch tashkilot milliy asosiy laboratoriyani birgalikda quruvchilar sifatida hamkorlik qildi.

Hamkorlar uchta muhim yutuq haqida maʼlumot berishdi. Ushbu tajriba tolali optikada real vaqt rejimida eng uzoq nuqtali, siklsiz maʼlumot uzatish rekordini oʻrnatdi, shu bilan birga har bir boʻlimda kamida 3 dB yoʻqotish zaxirasini va tizimni xizmat koʻrsatish uchun kamida 3 dB optik signal/ shovqin nisbati (OSNR) zaxirasini saqlab qoldi. Bundan tashqari, bu 1000 km miqyosidagi bitta tolali optik liniya boʻyicha birinchi ikki yoqli real vaqt uzatishi boʻldi.

Refleksiyalar OSNR ni 0,5 dB dan 4 dB gacha pasaytirgan boʻlsa-da, jamoa bu uzoq masofali ikki yoqli operatsiyalarning imkoniyatini isbotlayotganini hisoblaydi. Nihoyat, gaz liniyasining soʻrilmasligidan xoli kengaytirilgan C+L diapazonidagi eng uzun tolali optika liniyasi qurildi.

Oxirgi band ushbu texnologiyaga xos muammoni tashkil etadi. Chunki boʻsh yadroli tolada yorugʻlik qattiq shisha orqali emas, balki gaz orqali oʻtadi, yadro ichidagi karbonat angidrid va uglerod monoksidi izlari maʼlum toʻlqin uzunliklarini soʻrib olishi va uzatishni yomonlashtirishi mumkin. Bu muammoni hal qilish uchun jamoa kengaytirilgan C+L diapazonidagi barcha soʻrilish chiziqlarini bartaraf etish uchun ishlab chiqarish jarayonini takomillashtirdi.

Uskuna borasida hamkorlar yuqori quvvatli kuchaytirgichlardan voz kechib, tolaning yoʻqotish profili uchun tanlangan standart chiqish quvvati boʻlgan tijorat kuchaytirgichlardan foydalandilar, bu esa toʻliq yuklangan 800G tizimidan eng yaxshi samaradorlikni olishga yordam berdi. Tizim darajasida, transmiterdagi yengil oldindan tenglashtirish kanalning butun diapazoni boʻylab barqarorligini taʼminladi. Jamoa shuningdek, refleksiya va intermodal shovqinlarning liniya ustidagi taʼsirini oʻrganadigan toʻliq modelni ishlab chiqdi va diapazonning bir qismi ishdan chiqqan ekstremal ssenariyani sinovdan oʻtkazdi, bu paytda samaradorlik yoʻqotilmagan.

Operatorlar uchun kechikish eng muhimdir. Boʻsh yadrodagi yorugʻlik vakuum tezligiga yaqin, anʼanaviy shisha tolagiga qaraganda taxminan 30% tezroq harakatlanadi, bu esa 1000 km yoʻnalishida har bir tomonda taxminan 1,5 millisekundadan tejashni taʼminlaydi. Eʼlonmada olingan kechikish qiymati koʻrsatilmagan. Hozirgacha Xitoyda boʻsh yadroli tolalar asosan Zhongwei, Ningsi kabi hisoblash markazlari oʻrtasidagi qisqa ulanishlar uchun ishlatilgan, ammo gʻarbdagi hisoblash klasterlari koʻpincha sharqdagi talabdan 1000 km dan ortiq uzoqda joylashgan. China Telecom erishilgan natija tolali optikaga asoslangan yuqori quvvatli, uzoq masofali va past kechikishli magistral tarmoqlarni yaratish uchun amaliy texnik asosni taqdim etishini bildirdi.

Pekin universiteti boshligidagi Chen Mohan nazoratidagi tadqiqotchilar guruhining Xitoyda ishlab chiqilgan funksional zichlik nazariyasi (DFT) uchun ochiq kodli ABACUS paketini Huawei Kunpeng 920 protsessorlarining toʻliq liniyasiga moslashtirdi. Bundan tashqari, jamoa 19 xil asosiy operatorlarning turli sinflarini optimallashtirdi. Bu haqida Huawei Computing 31-oktabr sanidagi nashrda maʼlum qildi, bu esa IT Home nashri tomonidan eʼlon qilindi. Kod loyiha repozitoriyasiga GitHub orqali yuklandi.

Funksional zichlik nazariyasi (DFT) metallar va yarimoʻtkazgichlar kabi materiallarning xususiyatlarini oʻrganish uchun asosiy birinchi prinsip usulidir. ABACUS bir nechta muassasalar tomonidan birgalikda ishlab chiqilgan boʻlib, oʻn stagina ortiq tashkilotlar orasida minglab foydalanuvchilarga ega.

Jamoaning maʼlumotlariga koʻra, ikkala tomonni 28 yadrolarga sozlash va har bir yoʻnalish boʻyicha 28 jarayonni bajarish bilan, SVE instruktsiya toʻplamini ishlatadigan Kunpeng 920 yigʻindisi, standart 10 ta material tizimi bilan ishlaganda, ular 8 dan 216 atomgacha boʻlgan hajmdagi GaAs, MoS2, BaTiO3, temir va kremniy kabi tizimlarni oʻz ichiga oladi, standart x86 protsessoriga nisbatan 1,3 dan 3,9 martagacha yuqori tezlikni namoyish etdi. Chipning matritsaviy hisoblash blokidan foydalanganda, bitta tugunning barcha yadrolari ishlayotganda tezlashuv 10,7 martagacha yetdi. Stokastik DFT holatlarida jamoa SVE uchun 2,8 dan 3,1 martagacha, matritsaviy blokdan foydalanilgan yigʻindi uchun esa 6,1 dan 20,1 martagacha tezlik oshishini qayd etdi.

Birinchi bosqich portlash boʻldi, chunki Kunpeng 920 ning turli modellarida vektor instruktsiyalari NEON, SVE yoki SVE512, shuningdek, ajratilgan matritsaviy blok mavjud, ammo umumiy kompilyator opsiyalari ishlatilganda ular ishlatilmaydi. Jamoa alohida vositalar zanjirlarini yaratdi: NEON va SVE yigʻindilari uchun gcc OpenMPI va OpenBLAS bilan, qolganlari uchun esa Huawei tomonidan taqdim etilgan clang HMPI va KBLAS bilan, shuningdek, Kunpeng Matematika kutubxonasini integratsiya qilish uchun USE_KML opsiyasi qoʻshildi. Yigʻilgan barcha versiyalar rejali toʻlqinlar va LCAO Kohn-Sham boʻyicha DFT, stokastik DFT va DeePKSni qamrab oluvchi ABACUS integratsiya testlaridan oʻtdi, natijalar asosiy amalga oshirishlar bilan mos keldi.

Keyin jamoa tez-tez chaqiriladigan kichik operatorlarni qayta yozdi. Umumlashtirilgan Lagerr polinomining rekursiv protsedurasini iterativ rekursivga almashtirish murakkablikni O(n) ga kamaytirdi va uni millionlik testda taxminan sakkiz baravar tezroq qildi. Interpolatsiya qidiruvini ikkilamchi qidiruvga oʻtkazish 400 yozuvli jadvalda oʻrtacha solishtirish sonini taxminan 200 dan toʻqqizgacha kamaytirdi. Boshqa oʻzgarishlarga trigonometrik rekursiyalar, tsikl invariantlarini koʻtarish, aralash aniqlikni sozlash va xotira joylashuvi kiradi, bunda har bir operatorning raqamli natijalari qayta tekshirildi.

Huawei DevKitdagi avtomatik kod optimallashtirishdan foydalangan holda, jamoa shuningdek, 8 atomli yuqori zichlikdagi uglerod holati uchun ishlov berish tezligini 2,28 baravar, 512 atomli kremniy holati uchun esa yangiroq Kunpeng 920 modelida 2,66 baravar oshirdi. Huawei taʼkidlaydiki, erishilgan sozlash tajribasi boshqa ilmiy dasturiy taʼminotga ham qoʻllanilishi mumkin.