Hur kan vi skala upp datacenter på ett sådant sätt att de kan hantera mer data till lägre kostnad, samtidigt som du förbrukar mindre energi? Vid Eindhoven tekniska universitet, Ph.D. studenten Gonzalo Guelbenzu utvecklade strategier för att bearbeta samma mängd data till hälften av energiförbrukningen, och tar bara en fjärdedel av det utrymme som för närvarande behövs.

Med ökningen av molntjänster som Facebook och Google, datacenter måste bearbeta exponentiellt ökande mängder information. För att uppfylla behovet av mer bandbredd, de lägger till fler servrar, vilket leder till enorma datacentraler som för närvarande bara i Nederländerna förbrukar cirka 2 Terawattimmar per år ̶ 2 procent av den totala nationella elförbrukningen. I gruppen Elektrooptisk kommunikation vid Institute for Photonic Integration, Gonzalo Guelbenzu fokuserade på att förbättra nätverket som sammankopplar alla servrar i datacenteret, eftersom det är det mesta av datatrafiken som händer och flaskhalsen för prestanda uppstår.

Informationen som behandlas i datacenter transporteras genom snabba optiska nätverk från server till server. Där transformerar transceivrar de optiska datasignalerna till elektriska, låter dessa lagras, ompaketeras eller på annat sätt behandlas av elektroniska switchar. Det första Guelbenzu gjorde var att krympa dessa switchar:han demonstrerade en prototypbrytare som kan hantera 4 x 128 portar, med en bandbredd på 5,12 terabit per sekund, vilket gör den till en av de mest kompakta switcharna runt om i världen.

Fyrdubbla antalet omkopplare

I hans upplägg, Guelbenzu kan passa fyra switchar som var och en förbrukar mindre ström på samma rackyta som nu bara är värd för en. 'Det betyder att du kan bearbeta fyra gånger så mycket information i samma utrymme, samtidigt som du förbrukar bara dubbelt så mycket energi, ' han förklarar. Det huvudsakliga designvalet Ph.D. student gjort, var att integrera en annan typ av sändtagare. 'Standardkopplingsenheter har anslutbara sändtagare i fronten, där de optiska fibrerna ansluter till rackenheten. Frontpanelområdet begränsar mängden sändtagare som kan passa in. Genom att använda inbyggda sändtagare placerade så nära switchens processor som möjligt, vi kan inte bara öka antalet hamnar, men också minska förluster, eftersom den elektriska signalen måste färdas över kortare sträckor mot omkopplingschipet. '

För det andra, elingenjören gjorde en analytisk modell som kan jämföra olika nätverksinställningar när det gäller strömförbrukning, kosta, och det antal omkopplare som behövs, transceivrar och fibrer. Modellen undersöker införandet av optisk omkoppling och så kallad våglängd-division multiplexeringsteknik i hybriddatacenter.

Stora besparingar

Han använde den här modellen för att uppskatta vad som skulle hända om du skulle införa dagens fotoniska switchar och våglängdsdelande multiplexteknik i datacenternätverk. 'Vid 25 Gigabit/s switchar, som för närvarande blir allt vanligare i praktiken, att införa ett maximalt antal fotoniska switchar leder till besparingar på 45 procent i switchar, 60 procent i sändtagare, 50 procent i fibrer, 55 procent i strömförbrukning, och 48 procent i kostnad. ' Till sist, han visade att integrationen av dessa tekniker också är praktiskt möjlig genom att bygga ett fullt fungerande småstort hybriddatacenter.