光学数据中心：为什么它是未来数据中心的需要？

By Vivek Kumar

了解当前数据中心网络中的光学功能。

由于人工智能、云计算、物联网等技术的发展，过去几年数据呈指数级增长。随着数据的大量增长，当前的数据中心网络正在经历网络流量的指数级增长。数据中心通常由数十万台连接的服务器组成，用于存储人们在线执行的所有操作。因此，随着服务器到服务器的流量快速增长，利用现有技术满足不断增长的数据存储和处理需求已成为一项挑战。使用以光编码的信号在不同类型的网络中传输信息的光网络代表了一种有前途的替代方案。

与传统数据中心网络相比，光网络架构的 CAPEX 和 OPEX 较低。根据所使用的技术，它可以在数百米或数十公里的范围内传输超过 10GB、40GB 或 100GB/s 的数据。光纤系统比铜系统更薄更轻，并且可以进一步弯曲。在设计机架内和机架间连接时，这些属性是有益的，通常大量电缆捆绑在一起。在数据中心网络中，光收发器采用可插拔模块实现，可轻松插入交换机机架和放置在服务器中的网络接口控制器。

数据中心中的光学元件

在传统网络应用中，光纤是唯一支持更快数据速率（例如 50GB/s 及更高）的网络连接电缆。这可以通过参考网络交换机来证明，其中包含设计用于支持 256 – 50GB/s 交换机端口的专用集成电路 (ASIC)。

由于当前的数据中心网络基于电子分组交换机，因此基于光交换的互连架构已被证明可以有效地减少或消除电子组件以实现高能效。许多研究已经表明，与基于电子开关的方法相比，光学解决方案能够显着降低能耗。根据一份报告，现有的数据中心光核心交换机可以分为两大类：混合电子/光和光交换机。在混合交换机中，电子部分解决了数据包级别的细粒度交换，而光学部分基于提供高容量的电路交换。

光共享内存超级计算机互连系统（OSMOSIS）是IBM和康宁公司于2003年发起的一种高性能光分组交换架构，旨在开发超级计算机中的光交换技术，解决降低高性能计算成本的光技术挑战。 (HPC) 领域。这种广播和选择系统建立在波长和空分复用的基础上，提供低延迟、高带宽和具有成本效益的可扩展性。

光网络显着表明，存储不需要靠近处理，使数据中心变得更加模块化、灵活和分布式。它们可用于创建大规模分布式学习。近年来，随着数据的不断增长，围绕光学数据中心的讨论得到了广泛关注。这些数据中心在培育可再生能源和减少能源消耗方面具有优势。