Skift gear mod effektive datacentre med fotonik

Hvordan kan vi opskalere datacentre på en sådan måde, at de kan håndtere flere data til lavere omkostninger, mens du bruger mindre energi? På Eindhoven University of Technology, Ph.D. studerende Gonzalo Guelbenzu udviklede strategier til at behandle den samme mængde data ved halvdelen af ​​energiforbruget, og optager kun en fjerdedel af den plads, der er behov for i øjeblikket.

Med fremkomsten af ​​cloud computing-tjenester som Facebook og Google, datacentre skal behandle eksponentielt stigende mængder af information. For at opfylde behovet for mere båndbredde, de bliver ved med at tilføje flere servere, fører til enorme datacentre, som i øjeblikket alene i Holland forbruger omkring 2 Terawatt-timer om året ̶ 2 procent af det samlede nationale elektriske energiforbrug. I gruppen for elektro-optisk kommunikation under Institut for Fotonisk Integration, Gonzalo Guelbenzu fokuserede på at forbedre netværket, som forbinder alle serverne inde i datacentret, da det meste af datatrafikken sker der, og ydeevneflaskehalsen opstår.

Informationen, der behandles i datacentre, transporteres gennem hurtige optiske netværk fra server til server. Der transformerer transceivere de optiske datasignaler til elektriske, gør det muligt at opbevare disse, ompakkes eller på anden måde behandles af elektroniske kontakter. Den første ting Guelbenzu gjorde var at skrumpe disse switche:han demonstrerede en prototype switch, der kan håndtere 4 x 128 porte, med en båndbredde på 5,12 terabit per sekund, hvilket gør den til en af ​​de mest kompakte switche i hele verden.

Firedobling af antallet af kontakter

I sit set-up, Guelbenzu kan montere fire kontakter, der hver bruger mindre strøm på den samme rack-overflade, som nu kun er vært for én. 'Det betyder, at du kan behandle fire gange så meget information i samme rum, mens du kun bruger dobbelt så meget energi, ' forklarer han. Det vigtigste designvalg ph.d. elev lavet, var at integrere en anden type transceivere. 'Standard switching-enheder har stikbare transceivere i frontenden, hvor de optiske fibre forbindes til rackenheden. Frontpanelområdet begrænser antallet af transceivere, der kan passes ind. Ved at bruge indbyggede transceivere placeret så tæt som muligt på switchens processor, vi kan ikke kun øge antallet af havne, men også reducere tab, da det elektriske signal skal bevæge sig over kortere afstande mod koblingschippen.'

For det andet elektroingeniøren lavede en analytisk model, som er i stand til at sammenligne forskellige netværksopsætninger med hensyn til strømforbrug, koste, og det nødvendige antal kontakter, transceivere og fibre. Modellen undersøger indførelsen af ​​optisk switching og såkaldte bølgelængdedelingsmultipleksteknologier i hybride datacentre.

Kæmpe besparelser

Han brugte denne model til at estimere, hvad der ville ske, hvis du ville introducere nutidens fotoniske switche og bølgelængdedelingsmultiplekseringsteknologier i datacenternetværk. 'I tilfælde af 25 Gigabit/s switches, som i øjeblikket bliver mere og mere almindelige i praksis, indførelse af et maksimalt antal fotoniske kontakter fører til besparelser på 45 procent i kontakter, 60 procent i transceivere, 50 procent i fibre, 55 procent i strømforbrug, og 48 procent i omkostninger.' Endelig, han demonstrerede, at integrationen af ​​disse teknologier også er praktisk mulig ved at bygge et fuldt funktionelt hybrid datacenter i lille størrelse.