Исследовательская группа из японского Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT) разработала оптоволоконный сетевой кластер с суммарной пропускной способностью в 1 Пбит/c. Официально разработка была представлена на европейской технологической выставке ECOC 2019, которая прошла в сентябре в Дублине.
Испытательный стенд в NICT // www.nict.go.jp
Японцы показали публике сетевой кластер, в основе которого лежат 22 оптоволоконные жилы и MEMS-контроллер сигнала с системой мультиплексирования на трехжильные и семижильные подключения, которые сейчас внедряются или уже используются в магистральных сетях связи и дата-центрах.
Разработка японских инженеров доказывает, что мы способны значительно увеличить пропускную способность сетевых подключений не только через увеличение числа жил оптоволоконных кабелей, но в том числе за счет совершенствования систем коммутации и маршрутизации сигнала.
Как говорилось ранее, в кластере используется система из 22 оптоволоконных жил с мультиплексом на менее «внушительные» каналы по 3 и 7 оптических нити.
1 Пбит/c — не монолитный поток. Каждая из жил обеспечивает пропускную способность в 245 Гбит/с одновременно используя 202 разные длины волны.
На практике исследователи добились скорости передачи данных по оптическому кабелю в 2,15 Пбит/с еще в 2015 году, но полноценный рабочий стенд со схожей скоростью был показан публике только этой осенью в Дублине. Тогда все упиралось в маршрутизацию, о чем заявляют сами инженеры:
Для [создания канала] передачи данных петабитного класса требуются новые технологии коммутации, которые обеспечат управление и надежную маршрутизацию больших объемов данных через [топологически] сложные сети. До настоящего времени такие технологии были недоступны, поскольку на существующие подходы накладывались ограничения по сложности и / или производительности.
Основной областью применения своей разработки японцы считают узлы связи между дата-центрами и магистралью. Если сейчас мы способны проложить дополнительные кабели и увеличить пропускную способность глобальной сети на необходимый нам объем, то с подключением оборудования существуют проблемы.
Современные серверные системы за счет своих вычислительных мощностей способны обрабатывать колоссальные потоки данных, однако конечный сетевой интерфейс становится «узким» местом во всей этой конструкции. При этом пользовательский трафик растет каждый год, а повсеместной внедрение 5G-сетей в ближайшее десятилетие только усугубит ситуацию с нагрузкой: пользователи будут требовать все больший и больший реалтайм-поток от того же YouTube, который текущие серверы просто не смогут обслужить из-за ограничений пропускной способности сети.
Ранее решением этой проблемы было бы увеличение числа серверов на стороне дата-центров с параллельным увеличением их плотности по миру. Сейчас же разработка японцев позволяет модифицировать точки подключения оборудования к сети, значительно повысив отдаваемый поток данных уже существующими стойками.
Для эффективного массового использования японской разработки потребуется провести модернизацию существующих сетей, но она может работать и с сетями малой мощности: кластер работает с трех- и семижильными подключениями, которые сейчас считаются последним поколением маломощных магистральных оптоволоконных кабелей. На трехжильный кабель кластер может отдавать поток в 148 Тбит/с, а на семижильный — 346 Тбит/с.
При этом существующий кластер не только полноценно коммуцирует и маршрутизирует заявленный поток данных, но и имеет структуру, отвечающую требованиям дата-центров и провайдеров в плане отказоустойчивости. Например, возможность резервного переключения и маршрутизации в обход поврежденного участка кластера.
Важно отметить то, что систематическая работа с оптоволокном ведется уже достаточно давно и исследователи работают не только в сторону создания новых систем передачи и маршрутизации, но и над реализацией потенциала уже проложенной оптики. Так, в ноябре 2018 года был опубликован доклад о том, что группа добилась пропускной способности в 1,2 Пбит/с на испытательном стенде с четырехжильным кабелем сразу на 386 каналах. Таблица ниже показывает, что изначально работа велась с 36-жильными кабелями на той же скорости.
В планах исследовательской группы добиться скорости, близкой к 1 Пбит/с на стандартном кабеле в одну жилу и один мод, которые используются при прокладке пользовательских сетей. Однако основная проблема этой разработки — качественная маршрутизация такого потока данных. Пока результата, готового к практическому внедрению в дата-центрах удалось добиться только на 22-жильном кластере, о котором мы говорили выше.
Вполне вероятно, что разработка японских ученых позволит избежать нам сетевого коллапса, которым грозит повсеместное внедрение 5G-сетей, а также когда-нибудь позволит повысить скорость пользовательских подключений в пределах «последней мили» с существующих 100 Мбит/с и до 1 Гбит/с до более внушительных и комфортных значений.
Автор: Data_center_MIRAN
