Продемонстрирована первая сеть на 1 Пбит/с: 8K-стриминг на 10 млн человек

По данным DigiTimes, рынок сетевого оборудования имеет два основных крупных сегмента: ЦОД и корпоративные системы. И там, и там пока доминирует стандарт 25GbE. Но с ростом популярности сервисов ИИ, мультимедиа и потокового вещания высокого разрешения заказчики будут нуждаться во всё более быстрых сетях. На данный момент существуют премиум-решения класса 400GbE, через пару лет сети «дорастут» до 800GbE, а уже сейчас Cisco Acacia обещает довести скорость до 1200 Гбит/с на волокно.

Но и этого мало. DARPA в рамках проекта FastNIC работает над сетями, которые будут в 100 раз быстрее нынешних. На первых порах планируется освоить 2 Тбит/с, а дальний прицел взят на уровне 10+ Тбит/с. Нужно это для устранения дисбаланса, так как современные многопроцессорные системы вполне способны «переварить» потоки данных со скоростью порядка 100 Тбит/с. И сеть для них стала узким местом. 

Экспериментальная установка в лаборатории NICT

И это лишь один из аспектов проблемы. На более глобальном уровне вопрос также стоит остро: количество устройств и пользователей во всемирной сети постоянно растёт, растут и скорости подключения, и объёмы передаваемой ими информации. Об этом беспокоятся как локальные, так и магистральные провайдеры, поскольку пропускная способность опорных сетей (backbone) не бесконечна и её расширение может не успевать за ростом трафика. Особенно при внедрении сетей 5G. Но просвет, похоже, есть.

Сценарии, использованные группой из NICT

Настоящего прорыва в области скоростной коммутации и передачи данных на днях удалось добиться исследователям из японского Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT). Они смогли разработать, воплотить «в металл» и успешно испытать первый в мире систему, способную «переварить» поток в 1 Пбит/с (128 Тбайт/с). По их оценкам такая скорость позволяет одновременно снабжать 10 миллионов человек видеопотоками в формате 8K.

Конфигурация сети в различных сценариях

Разумеется, речь идёт об оптических технологиях, поскольку «на меди» добиться подобных скоростей вряд ли возможно. Тестовая система, использовавшая новейшие достижения в области микромеханики (MEMS-чипы), успешно доказала работоспособность с потоками от 10 Тбит/с до 1 Пбит/с.

Это более чем в 100 превосходит возможности широкодоступных сегодня сетевых технологий. Стоит отметить, что 1 Пбит/с — не монолитный поток по одному оптическому каналу (пусть и с 22-ядерными волокнами), а  объединение нескольких потоков со скоростью 245 Гбит/с на 202 различных длинах волн.

Результаты испытаний, часть 1

Впервые пробной передачи петабитного потока учёным из NICT удалось достичь ещё в сентябре 2015 года. На доведение технологии до ума ушло четыре года. До промышленного применения путь, конечно, долгий, но само достижение весьма важно. Об этом свидетельствует и то, что оно было удостоено отдельной презентации вне графика на 45-ой европейской конференции по оптическим коммуникациям (ECOC 2019).

Результаты испытаний, часть 2

Основных тестовых сценариев было четыре: в первом доказывалась сама возможность коммутации на скорости 1 Пбит/с, во втором учёные убедились в возможности реализации отказоустойчивости для сетей нового класса.

Различные типы пространственного разделения в оптическом волокне

Третий сценарий предусматривал «встречу» в единой сети разных типов оптических кабелей с разными скоростями передачи данных. Наконец, в четвертом сценарии была доказана применимость сетей с такой пропускной способностью для передачи многочисленных потоков со скоростями в районе 10 Тбит/с.

Новые быстрые сети нужны буквально всем, от магистральных провайдеров и телекоммуникационных корпораций до разработчиков высокопроизводительных кластерных систем, и NICT планирует продолжить работу в этой области, активно сотрудничая с телекоммуникационной индустрией, а также научными и правительственными организациями.