Data center: da Ethernet ai raggi infrarossi

Un progetto congiunto di tre università statunitensi punta a semplificare le comunicazioni nei data center eliminando switch Ethernet e cavi annessi

Da Ethernet a Firefly

Il ricevitore del sistema Firefly collegato a sua volta alla fibra ottica – fonte Pennsylvania State University

I data center sono strutture popolate da migliaia di server, ognuno dei quali deve necessariamente disporre di una connessione alla rete e/o ad altri apparati. Gli switch Ethernet e gli immancabili cavi sono di conseguenza uno degli elementi caratteristici e ricorrenti di qualsiasi infrastruttura IT e per i quali occorre predisporre adeguatamente i locali, pena un inestricabile groviglio raffigurato più volte in svariate immagini divertenti sul Web.

Un progetto congiunto incoraggiato da Microsoft e portato avanti da tre università statunitensi (Pennsylvania State University, Stony Brook University, Carnegie Mellon University) ha l’ambizioso obiettivo di semplificare le comunicazioni nei data center eliminando switch e cavi annessi. Come? Grazie ai raggi infrarossi ed opportuni emettitori/ricevitori dei quali sono già stati realizzati e testati dei prototipi.

L’idea di mandare in pensione i cavi non è nuova, la parola “wireless” è ormai nota tanto in ambito enterprise quanto consumer, ma ad oggi non si è ancora riusciti a metterla in atto. I primi tentativi dei ricercatori si erano orientati senza successo sulle onde radio, come spiega Mohsen Kavehrad (Chair Professor of Electrical Engineering):

“We and others tried radio frequency signaling, but the beams become wide over short distances. […] The buildings could be a mile long and every rack should be able to communicate.”

A certificare l’inadeguatezza delle onde anche un team di ricercatori Microsoft: throughput insufficiente ed intereferenze sono stati due dei principali problemi evidenziati dal team Redmond.

Da Ethernet a Firefly

Firefly o Free-space optical Inter-Rack nEtwork with high FLexibilitY (un plauso a chi ha ideato l’acronimo) sembra invece molto promettente perchè supera le incertezze delle onde radio affidandosi a raggi laser e ad annessi emettitori e ricevitori. Il sistema si appoggia a sistemi microelettromeccanici e sottili specchi per eseguire velocemente le operazioni di puntamento e riconfigurazione dei raggi laser. Seppur impercettibili, i movimenti degli specchi sono in grado di aiutare il programma del computer a localizzare il ricevitore e, all’occorrenza, cambiare il destinatario del segnale.

Per quanto riguarda l’invio di dati, i moduli trasmettono wavelength division multiplexed bi-directional data streams ognuno dei quali è in grado di garantire 10Gbps. Il valore è stato verificato sul campo mediante un Bit Error Rate (BER) test che determina il numero di eventuali errori verificatisi in una trasmissione a causa di interferenze, distorsioni e “rumore”. I dati sono stati portati via fibra ottica all’emettitore che a sua volta ha trasmetto il tutto al ricevitore collegato ad un monitor – sul quale venivano mostrati i risultati del test.

“It uses a very inexpensive lens, we get a very narrow infrared beam with zero interference and no limit to the number of connections with high throughput” ha aggiunto il professore Kavehrad.

Anche se i ricercatori hanno ultimato la progettazione dell’architettura Firefly e presentato un proof of concept, la strada che porterà alla sua reale implementazione è ancora lunga: oltre a dover lavorare ulteriormente sulla precisione e l’affidabilità delle trasmissioni via infrarossi, il teme deve anche capire come gestire al meglio il “rientro” dei dati nella fibra ottica collegata al ricevitore.

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