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

Apr 18, 2024

Vous ne pouvez pas battre la vitesse de la lumière, mais la bonne conception du réseau optique et la bonne sélection des composants vous permettront d'en être assez proche.

Dans la course pour gagner des microsecondes et des nanosecondes dans les transactions, les traders haute fréquence et autres développeurs créant des applications nécessitant une faible latence intensifient la technologie pour se rapprocher de la vitesse de la lumière. La latence est un terme utilisé par les experts en réseaux 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 vitesses du processeur dans le dispositif informatique ; vitesse d'entrée-sortie des appareils ; bande passante du réseau ; rapidité 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 rapidité avec laquelle les ordinateurs et les logiciels génèrent des transactions, tout réseau transmettant des données introduit une latence en raison du support à fibre optique sur lequel elles transitent. Selon la loi de la physique, la propagation de la lumière sur un réseau de fibres optiques 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 réseaux optiques et de sélection de composants qui peuvent minimiser la latence dans d'autres parties du réseau optique.

Dans les applications nécessitant une faible latence, l'utilisation de systèmes optiques optimisés pour la latence 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 grâce aux solutions les plus récentes. Il y a deux facteurs clés à prendre 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.

Un moyen simple de minimiser la latence consiste à disposer de 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 de la fibre. Une fois que les emplacements des centres de données et les itinéraires de fibre optique sont connus, les facteurs répertoriés ci-dessous ont l'impact le plus significatif sur la latence.

La plupart des réseaux de fibre optique sont construits à l'aide du multiplexage par répartition par ondes denses (DWDM). Ces longueurs d'onde DWDM utilisent efficacement la fibre en créant des tuyaux virtuels en son sein. Aujourd'hui, les débits de données pour ces longueurs d'onde sont généralement de 10 Gbit/s. Cependant, des interfaces 100 Gbit/s sont actuellement déployées et, à partir de cette année, elles constitueront le principal nouveau type d'interface installé au sein et entre les centres de données. Pour les installations de pointe, des interfaces 200 Gbit/s 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 au 100G, il est important de comprendre la latence du côté transmission du lien vers le 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 à mesure qu’il parcourt la longueur de la fibre. Plus le signal voyage loin, plus la dispersion est introduite. Il existe un certain nombre de technologies concurrentes de compensation de dispersion pouvant être utilisées sur la majorité des fibres installées dans le monde. Les meilleurs composants de compensation de dispersion introduisent une latence négligeable de 0,15 nanosecondes par kilomètre.

Le multiplexage optique permet l'ajout ou l'extraction de longueurs d'onde individuelles afin de desservir des emplacements spécifiques 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 appareils sont connus génériquement sous le nom de MUX/DMUX optique passif et la sélection des solutions MUX/DEMUX avec la latence la plus faible est un autre facteur dans la création d'un réseau de fibre optique efficace en termes de latence.