Opciones de baja latencia para la interconexión del centro de datos

Apr 18, 2024

No se puede superar la velocidad de la luz, pero el diseño de red óptica y la selección de componentes correctos lo acercarán bastante

En la carrera por reducir los microsegundos y nanosegundos de las transacciones, los comerciantes de alta frecuencia y otros desarrolladores que crean aplicaciones que requieren baja latencia están intensificando la tecnología para acercarse a la velocidad de la luz. Latencia es un término utilizado por expertos en redes y comerciantes de alta frecuencia para definir los retrasos que ocurren en la transmisión de datos, y es fundamental para el éxito de las plataformas comerciales, empresas y aplicaciones científicas de alta frecuencia.

En los últimos años, los tecnólogos han reducido la latencia mediante una variedad de mejoras. Estos incluyen: ciclos de CPU y velocidades en el dispositivo informático; velocidad de entrada-salida de los dispositivos; ancho de banda de la red; velocidad de las funciones del sistema operativo; y velocidad de cálculo del software. Otro componente clave es la latencia inducida por la red de fibra óptica por la que viajan los datos.

La limitación fundamental en una red de fibra es la velocidad máxima de la luz, que es de 300.000 kilómetros por segundo. No importa qué tan rápido las computadoras y el software generen transacciones, cualquier red que transmita datos introduce latencia debido a los medios de fibra óptica por los que viaja. Es ley de la física que la propagación de la luz en una red de fibra óptica introduce una latencia constante de aproximadamente cinco microsegundos por kilómetro (0,6 millas). Si bien la ciencia no se puede cambiar, existen técnicas en el diseño de redes ópticas y la selección de componentes que pueden minimizar la latencia a través de otras partes de la red óptica.

En aplicaciones que requieran baja latencia, el uso de sistemas ópticos con latencia optimizada minimizará la latencia introducida en la red de transporte. El desarrollo de la tecnología para componentes y sistemas ópticos está evolucionando rápidamente y se pueden lograr mejoras en la latencia con las últimas soluciones. Hay dos factores clave a considerar al crear redes ópticas de baja latencia: 1) diseño de red y 2) sistemas de componentes de baja latencia.

Una forma sencilla de minimizar la latencia es tener la conexión de fibra más corta desde la plataforma informática hasta el usuario. Este factor está determinado por los inmuebles disponibles y la accesibilidad a la fibra. Una vez que se conocen las ubicaciones de los centros de datos y las rutas de fibra, los factores que se enumeran a continuación tienen el impacto más significativo en la latencia.

La mayoría de las redes de fibra se construyen mediante multiplexación por división de onda densa (DWDM). Estas longitudes de onda DWDM hacen un uso eficiente de la fibra creando tuberías virtuales en su interior. Hoy en día, las velocidades de datos para estas longitudes de onda suelen ser de 10 Gbps. Sin embargo, ahora se están implementando interfaces de 100 Gbps y, a partir de este año, serán el principal tipo de interfaz nuevo instalado dentro y entre los centros de datos. Para instalaciones de vanguardia, las interfaces de 200 Gbps también estarán disponibles a finales de este año. Construir una red con la velocidad de datos más rápida disponible es el primer paso hacia una red óptica de baja latencia. Sin embargo, no todos los componentes 100G tienen la misma latencia. Al pasar a 100G, es importante comprender la latencia desde el lado de transmisión del enlace hasta el lado de recepción del enlace. Esta medición mostrará qué componentes de compensación de dispersión de 100G tienen la latencia más baja.

La dispersión cromática es un ensanchamiento de la señal de entrada a medida que viaja a lo largo de la fibra. Cuanto más lejos viaja la señal, más dispersión se introduce. Existen varias tecnologías de compensación de dispersión que compiten entre sí para su uso en la mayoría de las fibras instaladas en todo el mundo. Los mejores componentes de compensación de dispersión introducen una latencia insignificante de 0,15 nanosegundos por kilómetro.

La multiplexación óptica permite la adición o extracción de longitudes de onda individuales para que se atiendan ubicaciones específicas donde se necesita ancho de banda. Hay muchos proveedores de equipos MUX/DEMUX y una serie de tecnologías utilizadas para agregar y eliminar señales. Estos dispositivos se conocen genéricamente como MUX/DMUX óptico pasivo y seleccionar las soluciones MUX/DEMUX con la latencia más baja es otro factor a la hora de crear una red de fibra óptica con latencia eficiente.

Los puertos de 100G pronto serán la velocidad de datos preferida para la mayoría de los nuevos enlaces de transporte óptico entre centros de datos. Hay varias tecnologías 100G que están llegando al mercado. Algunos ofrecen un mayor alcance, otros ofrecen un costo más bajo y otros están optimizados para la latencia. Los transpondedores transparentes de detección directa pueden ofrecer menos de cinco nanosegundos de latencia para aplicaciones sensibles a la latencia.

Minimizar la latencia en los enlaces de transporte óptico entre centros de datos depende de tres factores: 1), minimizar la distancia del enlace de fibra entre ubicaciones; 2) utilizar componentes y módulos de baja latencia; y 3) diseñar la red de transporte óptico general para minimizar la latencia. Con estas pautas, cualquiera puede minimizar la latencia en sus enlaces de fibra.

Mannix O'Connor es director de marketing técnico de MRV Communications, un proveedor global de soluciones ópticas y de paquetes que alimentan algunas de las redes más grandes del mundo.