Uma equipe de pesquisa do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação do Japão (
NICT ) desenvolveu um cluster de rede de fibra óptica com uma largura de banda total de 1 Pbit / s. O desenvolvimento foi apresentado oficialmente na exposição europeia de tecnologia
ECOC 2019 , realizada em setembro em Dublin.
Bancada de testes em NICT // www.nict.go.jpOs japoneses mostraram ao público um cluster de rede, que é baseado em 22 fios de fibra ótica e um controlador de sinal MEMS com um sistema de multiplexação para conexões de três e sete núcleos, que agora estão sendo introduzidos ou já estão sendo usados em redes de comunicação de backbone e data centers.
O desenvolvimento de engenheiros japoneses prova que somos capazes de aumentar significativamente a largura de banda das conexões de rede, não apenas através do aumento do número de núcleos de cabos de fibra óptica, mas também através da melhoria dos sistemas de comutação e roteamento de sinal.
Como mencionado anteriormente, o cluster usa um sistema de 22 núcleos de fibra óptica com um multiplex para canais menos "impressionantes" de 3 e 7 fibras ópticas.
1 Pbit / s não é um fluxo monolítico. Cada núcleo fornece uma largura de banda de 245 Gbit / s enquanto usa 202 comprimentos de onda diferentes.
Na prática, os pesquisadores alcançaram uma velocidade de transferência de dados de cabo óptico de 2,15 Pbit / s
em 2015 , mas um suporte de trabalho completo com uma velocidade semelhante foi mostrado ao público apenas neste outono em Dublin. Então, tudo dependia do roteamento, como os próprios engenheiros declaram:
Para [criar um canal] de transmissão de dados de uma classe de petabite, são necessárias novas tecnologias de comutação que garantam o gerenciamento e o roteamento confiável de grandes quantidades de dados através de redes [topologicamente] complexas. Até o momento, essas tecnologias não estavam disponíveis, pois as abordagens existentes foram restringidas pela complexidade e / ou desempenho.
Principal área de aplicação para seu desenvolvimento, os japoneses consideram os nós de comunicação entre os data centers e a rodovia. Se agora somos capazes de instalar cabos adicionais e aumentar a taxa de transferência da rede global pelo volume que precisamos, há problemas na conexão do equipamento.
Devido ao seu poder computacional, os modernos sistemas de servidores são capazes de processar fluxos de dados colossais; no entanto, a interface de rede final se torna um gargalo em todo o design. Ao mesmo tempo, o tráfego de usuários cresce a cada ano, e a introdução generalizada de redes 5G na próxima década apenas agravará a situação de carregamento: os usuários exigirão mais e mais fluxos em tempo real do mesmo YouTube, que os servidores atuais simplesmente não conseguem lidar devido a limitações de largura de banda habilidades de rede.
Anteriormente, uma solução para esse problema seria aumentar o número de servidores do lado dos data centers com um aumento paralelo de densidade em todo o mundo. Agora, o desenvolvimento do japonês permite modificar os pontos de conexão do equipamento com a rede, aumentando significativamente o fluxo de dados dos racks existentes.
O uso em massa efetivo do desenvolvimento japonês exigirá modernização das redes existentes, mas pode funcionar com redes de baixa potência: o cluster trabalha com conexões de três e sete núcleos, que agora são consideradas a última geração de cabos de fibra óptica de tronco de baixa potência. Um cluster pode fornecer um fluxo de 148 Tbps para um cabo de três núcleos e 346 Tbps para um cabo de sete núcleos.
Ao mesmo tempo, o cluster existente não apenas comunica e roteia completamente o fluxo de dados declarado, mas também possui uma estrutura que atende aos requisitos de data centers e provedores em termos de tolerância a falhas. Por exemplo, a possibilidade de alternar e rotear backup ignorando a seção danificada do cluster.
É importante observar que o trabalho sistemático com fibra óptica está em andamento há muito tempo e os pesquisadores estão trabalhando não apenas para criar novos sistemas de transmissão e roteamento, mas também para perceber o potencial da óptica já estabelecida. Portanto, em novembro de 2018, foi
publicado um
relatório informando que o grupo alcançou uma largura de banda de 1,2 Pbit / s em um banco de testes com um cabo de quatro fios imediatamente em 386 canais. A tabela abaixo mostra que o trabalho inicial foi realizado com cabos de 36 núcleos na mesma velocidade.
A equipe de pesquisa planeja atingir uma velocidade próxima a 1 Pbit / s em um cabo padrão em um núcleo e um modo, que são usados ao estabelecer redes de usuários. No entanto, o principal problema desse desenvolvimento é o roteamento de alta qualidade desse fluxo de dados. Até o momento, um resultado pronto para implementação prática em data centers foi alcançado apenas no cluster de 22 núcleos, sobre o qual falamos acima.
É provável que o desenvolvimento de cientistas japoneses nos permita evitar o colapso da rede que ameaça a introdução generalizada de redes 5G, e também um dia nos permita aumentar a velocidade das conexões de usuários dentro da “última milha” dos 100 Mbps existentes para 1 Gbit / s valores mais impressionantes e confortáveis.