Варианты с низкой задержкой для межсоединения центров обработки данных

Apr 18, 2024

Вы не можете превзойти скорость света, но правильная конструкция оптической сети и выбор компонентов помогут вам довольно близко приблизиться к ней.

В погоне за сокращением микросекунд и наносекунд транзакций высокочастотные трейдеры и другие разработчики, создающие приложения, требующие малой задержки, совершенствуют технологии, чтобы приблизиться к скорости света. Задержка — это термин, используемый сетевыми экспертами и высокочастотными трейдерами для определения задержек, возникающих при передаче данных, и имеет решающее значение для успеха высокочастотных торговых платформ, предприятий и научных приложений.

За последние несколько лет технологи сократили задержку за счет множества усовершенствований. К ним относятся: циклы и скорости ЦП вычислительного устройства; скорость ввода-вывода устройств; пропускная способность сети; скорость работы функций операционной системы; и скорость вычислений программного обеспечения. Еще одним ключевым компонентом является задержка, вызванная оптоволоконной сетью, по которой передаются данные.

Фундаментальным ограничением оптоволоконной сети является максимальная скорость света, которая составляет 300 000 км в секунду. Независимо от того, насколько быстро компьютеры и программное обеспечение генерируют сделки, в любой сети, передающей данные, возникает задержка из-за оптоволоконной среды, по которой они передаются. Закон физики гласит, что распространение света по оптоволоконной сети приводит к постоянной задержке, составляющей примерно пять микросекунд на километр (0,6 мили). Хотя науку невозможно изменить, существуют методы проектирования оптических сетей и выбора компонентов, которые могут минимизировать задержки в других частях оптической сети.

В приложениях, которым требуется низкая задержка, использование оптических систем с оптимизированной задержкой позволит минимизировать задержку, возникающую в транспортной сети. Развитие технологий оптических компонентов и систем развивается быстро, и снижение задержки может быть достигнуто с помощью новейших решений. При создании оптических сетей с малой задержкой следует учитывать два ключевых фактора: 1) дизайн сети и 2) компонентные системы с малой задержкой.

Один из простых способов минимизировать задержку — обеспечить кратчайшее оптоволоконное соединение от вычислительной платформы к пользователю. Этот фактор определяется доступной недвижимостью и доступностью оптоволокна. Как только расположение центров обработки данных и оптоволоконные маршруты известны, факторы, перечисленные ниже, оказывают наиболее существенное влияние на задержку.

Большинство оптоволоконных сетей построены с использованием плотного мультиплексирования с волновым разделением каналов (DWDM). Эти длины волн DWDM позволяют эффективно использовать волокно, создавая внутри него виртуальные каналы. Сегодня скорость передачи данных для этих длин волн обычно составляет 10 Гбит/с. Однако сейчас развертываются интерфейсы со скоростью 100 Гбит/с, и начиная с этого года они станут основным новым типом интерфейса, устанавливаемым внутри центров обработки данных и между ними. Для передовых установок к концу этого года также станут доступны интерфейсы 200 Гбит/с. Построение сети с максимально высокой скоростью передачи данных — это первый шаг к созданию оптической сети с низкой задержкой. Однако не все компоненты 100G имеют одинаковую задержку. При переходе на 100G важно понимать задержку между стороной передачи и стороной приема. Это измерение покажет, какие компоненты компенсации дисперсии 100G имеют наименьшую задержку.

Хроматическая дисперсия — это расширение входного сигнала по мере его распространения по волокну. Чем дальше распространяется сигнал, тем больше дисперсия. Существует ряд конкурирующих технологий компенсации дисперсии, которые можно использовать в большинстве оптоволоконных сетей, установленных по всему миру. Лучшие компоненты, компенсирующие дисперсию, обеспечивают незначительную задержку в 0,15 наносекунды на километр.

Оптическое мультиплексирование позволяет добавлять или извлекать отдельные длины волн, чтобы обслуживать определенные места, где необходима полоса пропускания. Существует множество поставщиков оборудования MUX/DEMUX и ряда технологий, используемых для добавления и удаления сигналов. Эти устройства обычно известны как пассивные оптические MUX/DMUX, и выбор решений MUX/DEMUX с наименьшей задержкой является еще одним фактором в создании оптоволоконной сети с эффективной задержкой.