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Datenübertragung über längere Entfernungen

Mega-Rechenzentren: Ist ein Umstieg auf Siliziumphotonik die Lösung?

4. August 2014, 8:54 Uhr | Corinna Puhlmann

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Umstieg auf Siliziumphotonik, Teil 2

In der Vergangenheit wurden diese Daten überwiegend freigegeben und gelöscht. Neuere Technologien im Datenbankmanagement – etwa die Entwicklung von Hadoop – ermöglichen es, Datenmengen verteilt zu speichern sowie parallel zu verarbeiten.

Aufgrund dieser unterschiedlichen Faktoren werden Data Center immer größer und immer dezentraler. Dank Virtualisierung können Systemarchitekturen, für deren Erstellung in der Vergangenheit zusätzliche Hardware benötigt wurde, jetzt mit weniger Ausrüstung, jedoch mit wesentlich mehr Verbindungen erstellt werden, damit Ressourcen voll ausgelastet werden. Neue Generationen von Data Centern haben typischerweise zwei wichtige Eigenschaften: Skalierbarkeit und gleichmäßige Leistungsverteilung in Verbindung mit geringer Latenz.

Skalierbarkeit wird benötigt, um mit der Erweiterung der Dienste, mit steigenden Kundenzahlen und mit wachsenden Datenmengen Schritt zu halten. Die Gleichmäßigkeit der Leistung ist notwendig, um einen reibungslosen Datenfluss zwischen den Knoten zu gewährleisten. Die traditionelle drei stufige Data-Center-Architektur - mit Core-Layer- Aggregation-Layer und Access-Layer - eignete sich bislang hervorragend für den traditionellen Datenverkehr. Neue Anforderungen an die Bereitstellung von Videodaten und Inhalten, virtuelle Maschinen, Cloud-Zugang und Inhalten von sozialen Netzwerken erfordern allerdings geringe Latenzen im Data Center. Eine nicht blockierende Bandbreite ist nicht nur eine Voraussetzung, sondern stellt auch eine technische Herausforderung dar, die zu einer neuen Data-Center-Architektur führt.

Spine and Leaf Switching Architketuren

So genannte »Spine-and-Leaf«-Switching-Architekturen lösen die Probleme. Ein zentrales Spine bietet eine hohe Bandbreite zwischen den Leafs, während ein Leaf den Datenfluss zwischen Serverclustern steuert. Damit wird die Performance ausgeglichen und das System skalierbar, weil zusätzliche Leafs hinzukommen können. Der Datenverkehr zwischen den Knoten ist ausgeglichen und zugänglich. Diese Art von Architektur hat unterschiedliche Auswirkungen, eine der wichtigsten physischen Auswirkungen ist jedoch der Bedarf an optischen Verbindungen über größere Entfernungen. Dies wiederum ist ein Faktor, der den Einsatz von PSM4 und Siliziumphotonik vorantreibt.

Multimode-Fasern und das Problem der Entfernungen/Datenraten

Im Verlauf des letzten Jahrzehnts gab es auf dem Gebiet der Kupfer-Hochgeschwindigkeitsverbindungen ein grundlegendes Problem. In dem Maße, in dem die Datenraten stiegen, sanken die Entfernungen, die mit Kupferverbindung erreicht werden konnten, bis es schließlich unumgänglich wurde, nach alternativen Lösungen zu suchen. Um steigende Datenraten zu beherrschen, wurden neue, teils ausgefallene Lösungen entwickelt, mit denen die Reichweiten von Kupfer vergrößert werden konnte: Drähte mit höheren Querschnitten, neue Isolationsmaterialien, neue Ausgleichstechnologien, CDRs und sonstige aktive Bauteile zur Gewährleistung der Signalintegrität.