Superare i limiti delle prestazioni DCI ottiche su scala web

SPONSORIZZATO: Da quasi 150 anni facciamo del nostro meglio per portare alla luce i messaggi. Dal fotofono del 1880, che utilizzava la luce per trasmettere le comunicazioni vocali, ai primi cavi in ​​fibra ottica negli anni '80, la luce è stata un mezzo di comunicazione dati veloce e affidabile. Quanto più riusciamo a inviare messaggi attraverso il vetro sotterraneo e sottomarino, tanto più le persone vorranno utilizzare i dati. Ma la sfida è sempre stata come aumentare la capacità di far fronte alla crescita dei dati.

Il volume di informazioni fornite, archiviate ed elaborate nel cloud continua ad espandersi, costringendo gli operatori dei data center a trovare nuovi modi per trasferire masse di dati digitali dentro e fuori le loro strutture il più velocemente possibile per evitare colli di bottiglia nelle prestazioni delle applicazioni e dei servizi. Oggi i data center devono scambiare molti terabit di dati al secondo e tenere il passo con tale richiesta richiede competenze, sofisticatezza e silicio. Ciò colloca le soluzioni DCI (Optical Data Center Interconnect) che inviano il traffico direttamente da una struttura di hosting o da un data center a un altro come forse la parte più critica di queste reti di dati globali.

I requisiti DCI ottici si suddividono in tre segmenti principali, spiega Serge Melle, responsabile del marketing dei prodotti per le reti ottiche presso Nokia. Il primo è connettere grandi data center o scambi Internet all’interno di un’area metropolitana, trasformandoli di fatto in una struttura virtuale più grande. "Poi c'è anche la necessità di interconnettere i data center tra paesi e persino tra continenti." lui dice.

Per anni questi due sono stati i casi d’uso principali, ma poi le cose sono cambiate con l’evoluzione dell’edge computing e i fornitori di cloud hanno spostato i propri servizi più vicino ai margini della rete.

"Gli operatori dei data center utilizzano infrastrutture di altri fornitori, spesso chiamati fornitori di infrastrutture neutrali o digitali, per gestire questa sfida", afferma Melle. "La riduzione delle distanze di backhaul e l'elaborazione dei dati più vicino all'edge aumentano la qualità del servizio, ma è comunque necessario spostare i dati verso tali edge location dai data center remoti per supportare il peering metropolitano locale."

Le aziende che costruiscono queste connessioni devono affrontare due sfide principali, la prima e più importante delle quali è la capacità. Che si tratti di interconnettere i data center nella metropolitana, su distanze a lungo raggio o di avvicinarli all'edge, tutti questi casi d'uso richiedono una scalabilità molto elevata.

Il secondo è meno ovvio: l’efficienza energetica. La parte del leone nel consumo energetico nei data center proviene dai computer in funzione al loro interno e dalle apparecchiature di raffreddamento che li mantengono entro intervalli di temperatura accettabili. Ma anche il consumo energetico della rete è importante.

"Gli operatori dei data center hanno un approccio olistico che copre ogni aspetto dell'infrastruttura", spiega Melle. "Prenderanno in considerazione tutto ciò che può ridurre il budget energetico, inclusa la potenza per bit necessaria per inviare informazioni tra le strutture."

Quando si costruisce il proprio DCI ottico basato su fibra spenta, è anche importante considerare il budget energetico nella connessione tra i data center. Tradizionalmente la luce percorre al massimo poche centinaia di chilometri lungo una fibra ottica. Quindi la DCI a lungo raggio potrebbe richiedere ripetitori che convertano i segnali luminosi in elettricità e viceversa prima di rimandarli sulla loro strada.

La riduzione del numero di ripetitori necessari riduce il budget energetico per le connessioni a lunga distanza e riduce anche i punti di guasto lungo la connessione. La situazione ideale, dice Melle, sarebbe quella di non avere alcun ripetitore.

L’industria delle comunicazioni ha compiuto grandi passi per aumentare la larghezza di banda basata sulla fibra. Si è già passati dal rilevamento diretto, che utilizza la potenza di trasmissione per comunicare bit regolando l’ampiezza della luce, all’ottica coerente, che regola la fase del segnale luminoso.

Ma c’è ancora molto spazio per migliorare la capacità di comunicazione fino al limite di Shannon. Prende il nome dal suo inventore, il teorico dell'informazione Claude Shannon, questo limite rappresenta la velocità massima alla quale un segnale può viaggiare lungo un mezzo dati due fattori: larghezza di banda (la gamma di frequenze disponibili su quel canale) e rumore (interferenza).