Opções de baixa latência para interconexão de data center

Sep 21, 2023

Você não pode superar a velocidade da luz, mas o projeto de rede óptica correto e a seleção de componentes o deixarão bem próximo

Na corrida para eliminar microssegundos e nanossegundos das transações, os operadores de alta frequência e outros desenvolvedores que criam aplicativos que exigem baixa latência estão aprimorando a tecnologia para se aproximar da velocidade da luz. Latência é um termo usado por especialistas em redes e negociantes de alta frequência para definir atrasos que ocorrem na transmissão de dados e é fundamental para o sucesso de plataformas de negociação de alta frequência, empresas e aplicações científicas.

Nos últimos anos, os tecnólogos reduziram a latência por meio de várias melhorias. Estes incluem: ciclos de CPU e velocidades no dispositivo de computação; velocidade de entrada-saída dos dispositivos; largura de banda da rede; velocidade das funções do sistema operacional; e velocidade de computação do software. Outro componente chave é a latência induzida pela rede de fibra ótica pela qual os dados trafegam.

A restrição fundamental em uma rede de fibra é a velocidade máxima da luz, que é de 300.000 km por segundo. Não importa a velocidade com que os computadores e o software gerem negócios, qualquer rede que transmita dados apresenta latência devido à mídia de fibra ótica pela qual trafega. É a lei da física que a propagação da luz em uma rede de fibra óptica apresenta uma latência constante de aproximadamente cinco microssegundos por quilômetro (0,6 mi). Embora a ciência não possa ser alterada, existem técnicas de design de rede óptica e seleção de componentes que podem minimizar a latência em outras partes da rede óptica.

Em aplicações que exigem baixa latência, o uso de sistemas ópticos otimizados para latência minimizará a latência introduzida na rede de transporte. O desenvolvimento da tecnologia para componentes e sistemas ópticos está evoluindo rapidamente e melhorias na latência podem ser alcançadas com as soluções mais recentes. Há dois fatores principais a serem considerados ao criar redes ópticas de baixa latência – 1) projeto de rede e 2) sistemas de componentes de baixa latência.

Uma maneira direta de minimizar a latência é ter a conexão de fibra mais curta da plataforma de computação ao usuário. Esse fator é determinado pelo espaço disponível e pela acessibilidade da fibra. Depois que os locais do data center e as rotas de fibra são conhecidos, os fatores listados abaixo têm o impacto mais significativo na latência.

A maioria das redes de fibra é construída usando multiplexação por divisão de onda densa (DWDM). Esses comprimentos de onda DWDM fazem uso eficiente da fibra criando tubos virtuais dentro dela. Hoje, as taxas de dados para esses comprimentos de onda são normalmente de 10 Gbps. No entanto, as interfaces de 100 Gbps estão sendo implantadas agora e, a partir deste ano, serão o novo tipo de interface principal instalado dentro e entre os datacenters. Para instalações de ponta, interfaces de 200 Gbps também estarão disponíveis até o final deste ano. Construir uma rede com a taxa de dados mais rápida disponível é o primeiro passo para uma rede óptica de baixa latência. No entanto, nem todos os componentes de 100G têm a mesma latência. Ao mudar para 100 G, é importante entender a latência do lado de transmissão do link para o lado de recebimento do link. Essa medição mostrará quais componentes de compensação de dispersão de 100G têm a menor latência.

A dispersão cromática é uma ampliação do sinal de entrada à medida que ele percorre o comprimento da fibra. Quanto mais longe o sinal viaja, mais dispersão é introduzida. Existem várias tecnologias de compensação de dispersão concorrentes para uso na maioria das fibras instaladas em todo o mundo. Os melhores componentes de compensação de dispersão introduzem 0,15 nanossegundos insignificantes de latência por quilômetro.

A multiplexação óptica permite a adição ou extração de comprimentos de onda individuais para que locais específicos sejam atendidos onde a largura de banda é necessária. Existem muitos fornecedores de equipamentos MUX/DEMUX e várias tecnologias usadas para adicionar e descartar sinais. Esses dispositivos são conhecidos genericamente como Passive Optical MUX/DMUX e selecionar as soluções MUX/DEMUX com a menor latência é outro fator na criação de uma rede de fibra óptica eficiente em latência.