Rechenzentren optisch verknüpfen
Vorbereitung auf den Boom bei mobilen Daten.
Der mobile Datenverkehr nimmt rasant zu: Sein Volumen wächst bis zum Jahr 2020, in dem der neue Telekommunikationsstandard 5G auf dem Markt eingeführt werden soll, voraussichtlich um das Hundert- oder gar Tausendfache. Während die Branche eifrig an neuen Lösungen für Telekommunikations-Netzwerke arbeitet, die dem starken Wachstum gerecht werden können, wurde im Rahmen des EU-Forschungsprojekts LIGHTNESS bereits eine ultraschnelle Lösung mit optischer Übertragungstechnologie entwickelt. LIGHTNESS ist ein gezieltes Forschungsprojekt, das 2,44 Millionen Euro aus dem 7. Rahmenprogramm der EU erhält. An dem Projekt, das bis Oktober dieses Jahres läuft, sind sieben Partner aus Italien, den Niederlanden, Spanien und Großbritannien beteiligt.
Ziel des 2012 gestarteten Projekts war es, die Technologie zur Verknüpfung von Rechenzentren in Europa robuster zu gestalten und eine Prognose zum Volumen des Datenverkehrs zwischen diesen abzugeben. Die Forscher setzen auf eine optische Übertragungstechnologie, die leistungsstärker, schneller und kosteneffizienter als die elektrische Variante ist. „Die Infrastruktur, die wir entwickeln, muss auf eine neue Weise erweitert und für 5G gerüstet werden und die Möglichkeiten herkömmlicher verknüpfter Ethernet-Switches übertreffen“, sagt Projektleiter Matteo Biancani von Interoute, einem Anbieter von Telekommunikations- und Cloud-Diensten. „Wir müssen den Fokus des Projekts auf Skalierbarkeit legen, denn nur so werden wir den künftig höheren Anforderungen gerecht.“
Als wichtigstes Ziel von LIGHTNESS galt die Entwicklung von innovativen optischen Switching- und Übertragungstechnologien, die Rechenzentren und Rechenzentrums-Komponenten kosteneffizient miteinander verbinden sollen. In dedizierten Prüfständen wurde die Technologie „Optical Circuit Switching“ (OCS) und die Optical Packet Switching (OPS) von den am Projekt teilnehmenden Universitäten und Forschungseinrichtungen getestet. Dabei wurden die internen Netzwerk-Infrastrukturen von Rechenzentren in den Prüfständen simuliert und dahingehend getestet, ob sie die ultrahohe Bandbreite und niedrige Netzwerk-Latenz bieten können, die moderne Anwendungen benötigen.
Mit dem Ziel, eine hohe Skalierbarkeit zu erreichen, führten die Forscher eine ganze Reihe an Studien und Simulationen durch, um die Vorteile einer LIGHTNESS-Architektur in sehr großen Bereitstellungen zu bestimmen. Dabei nutzten sie mehr als hundert verschiedene Wellenlängen-Kanäle gleichzeitig, sodass ihnen über die Glasfaserverbindungen Bandbreiten von mehreren Tbit/s zur Verfügung standen. Die am meisten Erfolg verheißende Switching-Lösung für riesige Datenströme ist eine Lösung, die die OCS- und OPS-Technologien kombiniert.
Die am LIGHTNESS-Projekt beteiligten Forscher haben in den Prüfständen einen Optical Packet Switch entwickelt, der eine Latenz von wenigen Nanosekunden bieten kann, die Netzwerke benötigen, um den künftigen Anforderungen mobiler Benutzer gerecht werden zu können. Darüber hinaus wurde ein „Top-of-Rack“-Switch getestet, der als Verbindung zwischen den Speicher-Racks und dem OPS/OCS-Rechenzentrums-Netzwerk diente und den Datenverkehr – lange und kurze Datenströme – aggregierte. Im Rahmen des LIGHTNESS-Projekts konnten all diese Vorgänge bei bisher unübertroffenen Netzwerkgeschwindigkeiten von 40 bis 100 Gbit/s erfolgreich getestet werden. Vorläufige Prototypen wurden letztes Jahr auf der Europäischen Konferenz über Netzwerke und Kommunikation in Paris vorgestellt, bei der LIGHTNESS sein neues software-definiertes „Optical Data Centre Network“ (ODCN) präsentierte und dafür mit dem „Best Booth Award“ für den besten Stand ausgezeichnet wurde.
„Prototypen der LIGHTNESS-Hardware und -Software sind nun vollständig einsatzbereit. In den Prüfständen des Projekts wird bereits an der experimentellen Bestätigung und Validierung gearbeitet“, so Biancani. „Nächstes Jahr im September werden wir unser Konzept auf der Europäischen Konferenz für optische Kommunikationstechnik in Valencia umfassend vorstellen. Wir arbeiten an der Produktion von Systemen, die wir in unseren Rechenzentrums-Netzwerken bereitstellen möchten, und werden in zwei bis drei Jahren unser Produktionsziel erreichen.“
CORDIS / RK
