Attrezzare i centri di elaborazione dati del futuro
La crescita esponenziale del traffico internet globale crea sfide significative sia per gli operatori dei centri di elaborazione dati che per i produttori di apparecchiature. Con il continuo aumento dell’uso di applicazioni sempre più complesse basate sul cloud, dei social media e dell’analisi dei megadati, queste sfide non potranno che intensificarsi. Per gestire questo traffico, i centri di elaborazione dati utilizzano attualmente centinaia di migliaia di server disposti su diversi livelli gerarchici, ognuno dei quali richiede una rete interconnessa a basso costo e ad alta efficienza energetica. Inoltre, le piattaforme di commutazione utilizzate da questi server devono supportare l’elevata larghezza di banda necessaria per topologie non-bloccanti su larga scala. Il fatto è che le tecnologie convenzionali di commutazione elettronica dei pacchetti e le tecnologie di interconnessione in rame utilizzate per soddisfare questi requisiti consumano molta energia, hanno portata limitata e tendono all’aumento della latenza. Una potenziale soluzione è rappresentata dalle tecnologie fotoniche, che si sono dimostrate in grado di migliorare significativamente le prestazioni dei server dei centri di elaborazione dati. Purtroppo, poiché lo sviluppo di tali tecnologie è ancora agli albori, le crescenti esigenze di traffico superano di gran lunga le capacità attuali. Per contribuire a colmare questo divario tra traffico e tecnologia, il progetto L3MATRIX (Large Scale Silicon Photonics Matrix for Low Power and Low Cost Data Centers), finanziato dall’UE, ha sviluppato la prossima generazione di infrastrutture di centri di elaborazione dati. «Fornendo un nuovo metodo per la costruzione di elementi di commutazione per i centri di elaborazione dati, possiamo ridurre i costi e aumentare l’efficienza e le prestazioni», afferma Tolga Tekin, coordinatore del progetto L3MATRIX. «Il risultato sarà la costruzione di grandi reti che offrono velocità petabyte al secondo, PB/s e quindi la capacità di gestire il traffico internet di domani».
Un sistema radicalmente nuovo
L’innovazione chiave del progetto L3MATRIX è un nuovo metodo per la costruzione di elementi di commutazione. Grazie al co-packaging delle interconnessioni ottiche con il circuito integrato specifico dell’applicazione, ASIC di commutazione, i ricercatori sono stati in grado di aumentare il chip radix, il principale ostacolo al ridimensionamento della larghezza di banda. L’interconnessione ottica è implementata come una grande matrice fotonica al silicio bidimensionale, che, come soluzione ottica monomodale, fornisce sia la densità di dati richiesta che il lungo raggio d’azione. L’analisi e la commutazione dei pacchetti viene quindi assegnata all’ASIC. Il risultato di questa lunga integrazione fotonico-digitale è un sistema e un’architettura di rete radicalmente nuovi. Con L3MATRIX, i centri di elaborazione dati saranno in grado di ridimensionare la loro rete a velocità PB/s utilizzando solo una frazione dei dispositivi che sarebbero altrimenti necessari. «Si tratta di un metodo innovativo per la costruzione di elementi di commutazione high radix e con una larghezza di banda estesa di 25 gigabit al secondo (Gb/s) in fibre monomodali e guide d’onda a bassa latenza», spiega Kobi Hasharoni, responsabile tecnico del progetto. «Quando un centro di elaborazione dati integra questi dispositivi nella sua rete, il risultato sarà una riduzione del consumo energetico di 10 volte superiore rispetto alla tecnologia convenzionale». Il sistema L3MATRIX riduce anche la latenza nell’intervallo di 10 - 20 nanosecondi. Questo perché il numero di networking (salti) che un pacchetto deve fare è minore in quanto la rete distribuisce meno livelli di commutazione.
Il passo evolutivo naturale
Secondo Tekin, l’assemblaggio su chip del trasmettitore di interconnessione ottica è un naturale passo evolutivo nell’industria dell’interconnessione ottica: «Il progetto L3MATRIX ha dimostrato con successo gli elementi costitutivi di base di un sistema ottico a pacchetti condivisi. Questa piattaforma tecnologica è ora a disposizione delle piccole e medie imprese per l’ulteriore sviluppo e integrazione nell’infrastruttura che alimenterà i centri di elaborazione dati del futuro».
Parole chiave
L3MATRIX, centro di elaborazione dati, co-packaging, interconnessioni ottiche, internet, social media, megadati, server, tecnologie fotoniche, elementi di commutazione