B400G以太网助力智算中心光互联 程伟强 中国移动研究院-基础网络技术研究所 算力成为数字经济时代的核心竞争力 AI 大模型带动算力成为数字经济时代的核心竞争力。到 2025 年，我国算力规模将超过 300 EFLOPS ， 智 能算力占比达到 35% ；算力基础设施将成为推动我国经济转型升级和培育新动能的重要力量 2022 年 12 月 2022 年中国移动全球合作伙伴大会发 布《新一代智算中心网络技术白皮书》 单卡算力受限，以网强算成为提升大模型训练效率的关键，探索以太网的新调度机制、新接口速 率 和新安全方案，提升智算中心网络性能和整体算力水平 目录 以太网新调度机制— GSE 以太网新接口速率— B400GE 以太网新安全方案 — PHYSec 6 GSE 技术体系 --- 核心理 念 中国移动提出全调度以太网（ GSE ）技术架构，最大限度兼容以太网生态，创新基于报文容器（ PKTC ）的转发及调度机制， ）的转发及调度机制， 构建无阻塞、高带宽、低时延的新型智算中心网络，形成标准开放的技术体系，助力 AI 产业发展 创新以太网转发机制，实现三大核心机制转变 从“局部”决策到“全局”调度 从“流”分发到“报文”分发 从盲发 + 被动控制到感知 + 主动控制 将业务流拆分到不同“报文容器”转发，提供逐 “报文容器”负载均衡机制，提升带宽利用率 从被动拥塞控制，到基于“授权请求和响应机

.................................... 21 图 49：我国以太网交换机出口额（亿美元） .......................................................................... 22 图 50：我国以太网交换机出口量（台） ...................................... ...................................... 22 图 51：我国以太网交换机出口均价（美元/台） ..................................................................... 22 图 52：我国以太网交换机累计出口额（亿美元） ................................... ............................... 22 图 53：我国以太网交换机累计出口量（台） .......................................................................... 22 图 54：河南省光模块出口额（万元）.............................................

Operation System 操作系统 9 RDMA Remote Direct Memory Access 远程直接内存访问 10 RoCE RDMA over Converged Ethernet 基于以太网的 RDMA 11 SIMT Single Instruction Multiple Threads 单指令多线程 12 RTT Round-Trip Time 往返时延 13 CXL Compute Omni-directional Intelligent Sensing Express Architecture 全向智感互联 16 GSE Global Scheduling Ethernet 全调度以太网 17 PKTC Packet Container 报文容器 18 DGSQ Dynamic Global Scheduling Queue 动态全局调度队列 19 OCS Optical Circuit 存储资源，实现深度缓存协同。 2.3 网络技术 为应对 AI 大模型训练与推理对算力基础设施的极致性能需求，中国移动构 建“卡间-机间”全栈智能互联技术体系，通过自主研发全向智感互联（OISA） 协议与全调度以太网（GSE）架构，突破传统互联技术在高带宽、低时延、大规 模组网等场景的瓶颈。二者协同构建“芯片-设备-集群”三层互联能力，形成从 卡内计算到跨机协作的端到端智算网络中国方案，为万亿参数大模型训练、多模

错而引入的高精度FEC机制又会带来更大的时延。例如，400G及以上速率以太网普遍采用 PAM4调制代替NRZ，以在不新增光纤的基础上增加网络带宽，有效提升传输效率；为了应 对PAM4带来的比特错误率更高的问题，400G标准中采用了纠错能力更强的RS（544,514） FEC技术，但是这种纠错技术带来了更高的传输时延。基于400G以太网，对比RS（544,514） 与轻量级前向纠错RS（272,2 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 13 图 3 51.2T 交换机组网示例 800G以太网也成为升级的趋势。当前PCIe Gen5 NIC速度仅支持400GbE链路，而2至 3年后的PCIe Gen6 NIC中，800GbE有望用于主流服务器和存储设备。预计800G以太网将 进入商用阶段，高速以太网将持续发展。 在图5的组网中，Leaf/Spine交换机可采用64 x 800G交换机，主要搭配使用800G AI大模型训练网络需要更高的传输速率。对于给定的波特率，四电平脉冲幅度调制 (PAM4)能有效地将比特率提高到不归零 (NRZ) 的两倍，从而提高了高速光传输的效率， 并显著降低了PAM4信令传输信道中的信号损耗，因此400G及以上以太网速率采用PAM4 编码。 但PAM4信令更容易受到噪声的影响，导致更高的误码率 (BER)。假设FEC纠错后的 BER为1e-12，则一个包含256个GPU的POD内估计每秒将产生2700个错误帧。虽然PAM4

产工艺流程进行布局，主要分为由正极浆料搅拌、涂布、负极浆 料搅拌、涂布、制片（对辊、模切）、装配（烘烤、极片扫粉、 叠片等）、注液、化成、检测、分容、pack 等 50 道工艺。 车间信息化是以车间工业通信网络为基础，采用了高速以太 网以及TCP/IP进行网络互联，并建有工业信息安全技术防护体系, —95— 具备网络防护/应急响应等信息安全保障能力。产线装备自动化程 度高，通过控制系统 PLC、网络通信协议、接口与 MES 行和数据自动采集、存储以及传输，保证设备实时在线监控，生 产过程中的产品质量、设备参数在线监测，有问题提前报警，确 保产品质量。 —101— 利用物联网、云计算、大数据、云储存、智能工具等工业 4.0 技术，采用以太网交换机、无线的方式实现设备联网互联互通， 网络架构覆盖工艺、生产、检验、物流、车间的数据采集系统和 监控系统等各环节，采用的 ERP 和 MES 联动一体化光伏组件生产 管理系统及制造执行系 统、数字显示屏和可控触摸显示屏，实现车间作业计划、工艺执 行、物流仓储、质量分析等的可视化管理。 建立了覆盖办公区域、生产区域的办公网络，保障网络可靠 稳定运行。车间建立工业互联网，设备联网控制 90%，借助工业 —133— 以太网关的方式连接设备的 PLC 控制器，与企业资源计划系统 （ERP）的高效协同与集成，实现各环节互联互通及数据采集，上 传率为 90%以上。 （三）取得成效 数字化项目建设起止日期为 2020

业的生产工艺数据、客户信息、财务数据等若遭到泄露或破 坏，可能引发严重的生产事故、商业风险与经济损失。 (4) 工业网络安全 工业网络安全主要聚焦于工业环境中的网络架构安全，包括工厂内部的工业以太网、工业无线网络， 以及工厂外部与用户、协作企业等实现互联的公共网络。防范网络攻击、恶意软件入侵、网络窃听等安全 威胁，保障工业网络通信的稳定性与可靠性，确保生产指令的准确下达与生产数据的顺畅传输。 （1）过程级包括被控对象、现场控制设备和测量仪表等； （2）操作级包括工程师和操作员站、人机界面和组态软件、控制服务器等； （3）管理级包括生产管理系统和企业资源系统等； （4）通信网络包括商用以太网、工业以太网、现场总线等。 2.工业控制系统层次模型 参考国际标准 IEC 62264-1 的工业控制系统经典层次模型，工控网络层次模型从上到下共分为 5 个层级，依次为 企业资源层、生产管理层、 累，更与行业知识结合，形成涵盖研发、制造、营销、服务、供应链等多个层面的智能化优化决策闭环。 （二）工业互联网自主能力体系构建成果 (1)以 5G 为代表的新一代通信技术，以及工业光纤、工业以太网等关键领域，中国企业已具备相当程度的话语权 十年前，我国在工业网络领域几乎没有话语权，全球主流的几十种工业网络协议标准几乎均由国外主导，核心设 备与关键技术依赖进口。而过去十年间，我国在这一底层基础领域实现了关键突破。

27 F-M 相位编码实现光路图 2）基于量子密钥的 IPSec 加密技术 基于量子密钥的 IPSec 加密技术是在传统的 IPSec 架构基础上， 采用量子密钥对以太网网络数据包进行加密，量子密钥定期自动更 新，可为以太专网提供传统加密系统无法比拟的高安全保密通信。 (二) 技术优势/成熟度分析 1）技术优势 F-M 相位编码方案是复杂光纤环境中实现稳定高效量子密钥分 发的

业生产场景中，还将选择有线通信技术加以技术保障，相较于无线通信场景，有线通信场 景有着延时低、传输稳定、传输距离远、网络抗干扰能力强的技术特点。为了更好的满足 未来智慧矿山行业网络通信技术的发展趋势，还可以将日益成熟的无损以太网技术、可确 定性网络技术等先进网络技术与矿山工业场景进行深度融合，用以实现新一代的矿山智慧 应用的可靠性传输要求，尽早真正实现矿山井上连续控制、多机联动控制等智慧化矿山远 程操作控制的应用场景。 干网络带宽应不低于10000Mbps， 主干网络优先采用有线网络或5G网络，应分别布设井下与地面环网，网络设备支持 Ethernet/IPPROFINET、MODBUS-RTPS、EPA 等工业以太网协议;矿井服务器应能够满足 井上下协同作业要求，重要的数据与应用类服务器应采用冗余配置;矿井应建设大数据中心 与智能综合管控平台，大数据中心宜采用云计算架构，具备数据分类、分析、挖掘、融合 的协同运行。它的建设不像地面工厂可以直接使用运营商现成的网络，矿山网络需要根据 矿山行业特点构建井下特殊的异构网络。 矿山网路建设需要具备融合、安全、统一的特征。 融合：矿山网络以5G、WiFi 6、以太网多网融合为特点，一张物理网络需要承载多种业务， 避免多张网络重复建设； 安全：矿山网络建设应满足安全等保要求，从终端到数据中心端到端的安全防护； 统一：矿山网络所有网络设施均可在统一平台上进行管理，避免分散管理，减少管理成本，

宽、低延时 和高可靠的要求，以 IB（InfiniBand，无限带宽）、RoCE（Remote Direct Memory Access over Converged Ethernet，基于聚合以太网的远程内 云计算蓝皮书（2024 年） 37 存直接访问技术）为代表的高性能远程直接内存访问（Remote Direct Memory Access，RDMA）网络成为智能网络的首选，例如火山引擎

可信区块链的共识机制和多方共管，可实现对数据要素流通过程的跟踪和存证 记录，同时智能合约能够实现费用的实时计算和透明分配，实现多方对数据权 属的共管和共享，从而确保数据要素的安全治理。 铸造数据要素 NFT 根据以太坊协议 4907 协议，将 DID 数据要素登记凭证铸造成 NFT，通过 NFT 智 能 合 约 的 setUser 函 数 完 成 数 据 要 素 的 使 用 权 转 让 ， 然 后 调 用 UpdateUser