Options de faible latence pour l'interconnexion des centres de données

May 28, 2023

Vous ne pouvez pas battre la vitesse de la lumière, mais la bonne conception du réseau optique et la sélection des composants vous rapprocheront

Dans la course pour réduire les microsecondes et les nanosecondes des transactions, les commerçants à haute fréquence et autres développeurs créant des applications nécessitant une faible latence accélèrent la technologie pour se rapprocher de la vitesse de la lumière. La latence est un terme utilisé par les experts en réseau et les traders haute fréquence pour définir les retards qui se produisent dans la transmission des données. Elle est essentielle au succès des plateformes de trading haute fréquence, des entreprises et des applications scientifiques.

Au cours des dernières années, les technologues ont réduit la latence grâce à diverses améliorations. Ceux-ci incluent : les cycles et les vitesses du processeur dans le dispositif informatique ; vitesse d'entrée-sortie des appareils ; bande passante du réseau ; vitesse des fonctions du système d'exploitation ; et la vitesse de calcul du logiciel. Un autre élément clé est la latence induite par le réseau de fibre optique sur lequel transitent les données.

La contrainte fondamentale dans un réseau fibre est la vitesse maximale de la lumière qui est de 300 000 km par seconde. Quelle que soit la vitesse à laquelle les ordinateurs et les logiciels génèrent des échanges, tout réseau transmettant des données introduit une latence en raison du support à fibre optique sur lequel il se déplace. C'est la loi de la physique selon laquelle la propagation de la lumière sur un réseau à fibre optique introduit une latence constante d'environ cinq microsecondes par kilomètre (0,6 mi). Bien que la science ne puisse pas être modifiée, il existe des techniques de conception de réseau optique et de sélection de composants qui peuvent minimiser la latence à travers d'autres parties du réseau optique.

Dans les applications nécessitant une faible latence, l'utilisation de systèmes optiques à latence optimisée minimisera la latence introduite dans le réseau de transport. Le développement de la technologie des composants et systèmes optiques évolue rapidement et des améliorations de la latence peuvent être obtenues avec les dernières solutions. Deux facteurs clés doivent être pris en compte lors de la création de réseaux optiques à faible latence : 1) la conception du réseau et 2) les systèmes de composants à faible latence.

Une façon simple de minimiser la latence est d'avoir la connexion fibre la plus courte entre la plate-forme informatique et l'utilisateur. Ce facteur est déterminé par l'immobilier disponible et l'accessibilité à la fibre. Une fois que les emplacements des centres de données et les itinéraires de fibre sont connus, les facteurs répertoriés ci-dessous ont l'impact le plus significatif sur la latence.

La plupart des réseaux de fibre sont construits à l'aide du multiplexage par répartition d'onde dense (DWDM). Ces longueurs d'onde DWDM utilisent efficacement la fibre en y créant des canaux virtuels. Aujourd'hui, les débits de données pour ces longueurs d'onde sont généralement de 10 Gbit/s. Cependant, des interfaces 100 Gbps sont en cours de déploiement et, à partir de cette année, seront le principal nouveau type d'interface installé dans et entre les centres de données. Pour les installations de pointe, des interfaces 200 Gbps seront également disponibles d'ici la fin de cette année. Construire un réseau avec le débit de données le plus rapide disponible est la première étape vers un réseau optique à faible latence. Cependant, tous les composants 100G n'ont pas la même latence. Lors du passage à 100G, il est important de comprendre la latence du côté émission du lien au côté réception du lien. Cette mesure montrera quels composants de compensation de dispersion 100G ont la latence la plus faible.

La dispersion chromatique est un élargissement du signal d'entrée lorsqu'il se déplace le long de la fibre. Plus le signal voyage loin, plus la dispersion est importante. Un certain nombre de technologies concurrentes de compensation de dispersion existent pour une utilisation sur la majorité des fibres installées dans le monde. Les meilleurs composants de compensation de dispersion introduisent une latence négligeable de 0,15 nanoseconde par kilomètre.

Le multiplexage optique permet l'ajout ou l'extraction de longueurs d'onde individuelles afin que des emplacements spécifiques soient desservis là où la bande passante est nécessaire. Il existe de nombreux fournisseurs d'équipements MUX/DEMUX et un certain nombre de technologies utilisées pour ajouter et supprimer des signaux. Ces dispositifs sont connus de manière générique sous le nom de Passive Optical MUX/DMUX et la sélection des solutions MUX/DEMUX avec la latence la plus faible est un autre facteur dans la création d'un réseau à fibre optique à latence efficace.

Les ports 100G seront bientôt le débit de données préféré pour la plupart des nouvelles liaisons de transport optique entre les centres de données. Un certain nombre de technologies 100G arrivent sur le marché. Certains offrent une portée plus longue, d'autres à moindre coût et d'autres sont optimisés pour la latence. Les transpondeurs transparents à détection directe peuvent fournir moins de cinq nanosecondes de latence pour les applications sensibles à la latence.

La minimisation de la latence sur les liaisons de transport optiques entre les centres de données dépend de trois facteurs : 1), la minimisation de la distance de la liaison fibre entre les emplacements ; 2) utiliser des composants et des modules à faible latence ; et 3) concevoir le réseau de transport optique global pour minimiser la latence. En utilisant ces directives, n'importe qui peut minimiser la latence sur ses liaisons fibre.

Mannix O'Connor est le directeur du marketing technique chez MRV Communications, un fournisseur mondial de solutions optiques et de paquets qui alimentent certains des plus grands réseaux du monde.