Ultrapassando os limites do desempenho de DCI óptico em escala da Web

PATROCINADAS: Por quase 150 anos, temos feito o nosso melhor para transformar as mensagens em luz. Desde o fotofone na década de 1880, que usava luz para retransmitir comunicações de voz, até os primeiros cabos de fibra ótica na década de 1980, a luz tem sido um meio de comunicação de dados rápido e confiável. Quanto melhor enviarmos mensagens através do vidro subterrâneo e submarino, mais dados as pessoas vão querer usar. Mas o desafio sempre foi como aumentar a capacidade para acompanhar o crescimento dos dados.

O volume de informações entregues, armazenadas e processadas na nuvem continua a se expandir, deixando os operadores de datacenter precisando encontrar novas formas de transferir massas de dados digitais dentro e fora de suas instalações o mais rápido possível para evitar gargalos de desempenho de aplicativos e serviços. Os datacenters agora precisam trocar muitos terabits de dados a cada segundo, e acompanhar essa demanda requer habilidade, sofisticação e silício. Isso coloca as soluções de interconexão óptica de datacenter (DCI) que enviam tráfego diretamente de uma instalação de hospedagem ou datacenter para outro como talvez a parte mais crítica dessas redes de dados globais.

Os requisitos de DCI óptico dividem-se em três segmentos principais, explica Serge Melle, que lidera o marketing de produtos de redes ópticas da Nokia. A primeira é conectar grandes centros de dados ou trocas de internet dentro de uma área metropolitana, transformando-os efetivamente em uma instalação virtual maior. "Há também a necessidade de interconectar datacenters entre países e até mesmo entre continentes." ele diz.

Durante anos, esses dois foram os principais casos de uso, mas as coisas mudaram à medida que a computação de borda evoluiu e os provedores de nuvem aproximaram seus serviços das bordas da rede.

"As operadoras de datacenter estão usando infraestrutura de outros provedores, muitas vezes chamados de provedores de infraestrutura digital ou neutra, para lidar com esse desafio", diz Melle. "Reduzir as distâncias de backhaul e processar dados mais perto da borda aumenta a qualidade do serviço, mas você ainda precisa mover dados para esses locais de borda dos datacenters remotos para oferecer suporte ao peering metropolitano local".

As empresas que constroem essas conexões enfrentam dois desafios principais, sendo o primeiro e mais importante deles a capacidade. Seja interconectando data centers no metrô, em longas distâncias ou aproximando-os da borda – todos esses casos de uso precisam de escalabilidade muito alta.

A segunda é menos óbvia: eficiência energética. A maior parte do consumo de energia em datacenters vem dos computadores que funcionam neles e do equipamento de resfriamento que os mantém dentro de faixas de temperatura aceitáveis. Mas o consumo de energia da rede também é importante.

"Os operadores de datacenter têm uma abordagem holística que cobre todos os aspectos da infraestrutura", explica Melle. "Eles vão considerar tudo o que pode reduzir o orçamento de energia, incluindo a energia por bit necessária para enviar informações entre as instalações."

Ao construir seu próprio DCI óptico baseado em fibra escura, também é importante considerar o orçamento de energia na conexão entre os datacenters. Tradicionalmente, a luz percorreu no máximo algumas centenas de quilômetros por uma fibra óptica. Portanto, DCI de longa distância pode exigir repetidores que convertem sinais de luz em eletricidade e vice-versa antes de enviá-los de volta ao seu caminho.

Reduzir o número de repetidores necessários reduz o orçamento de energia para essas conexões de longa distância e também reduz os pontos de falha ao longo da conexão. A situação ideal, diz Melle, seria não ter nenhum repetidor.

A indústria de comunicações deu grandes passos para aumentar a largura de banda baseada em fibra. Já passou da detecção direta, que usa a potência de transmissão para comunicar bits ajustando a amplitude da luz, para a óptica coerente, que ajusta a fase do sinal de luz.

Mas ainda há muito espaço para melhorar a capacidade de comunicação até o limite de Shannon. Nomeado após seu inventor, o teórico da informação Claude Shannon, esse limite representa a taxa máxima na qual um sinal pode viajar ao longo de um meio, dados dois fatores: largura de banda (a faixa de frequências disponíveis naquele canal) e ruído (interferência).