با رشد بی‌وقفه فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء (IoT)، رایانش ابری، و خدمات ویدیویی با کیفیت بالا، حجم داده‌هایی که در مراکز داده رد و بدل می‌شود به شدت افزایش یافته است. برای مدیریت این حجم از داده، شبکه‌های مراکز داده نیاز به سرعت بیشتر، تأخیر کمتر و مصرف انرژی پایین‌تر دارند.
در این میان، سوئیچ‌های شبکه به‌عنوان قلب تپنده‌ی مراکز داده، نقش کلیدی دارند. اما فناوری‌های سنتی مبتنی بر انتقال الکتریکی (Electrical Interconnects) در حال رسیدن به مرزهای توانایی خود هستند. اینجاست که فناوری‌های نوری یا Optical Interconnects به‌عنوان راه‌حلی نوین وارد میدان می‌شوند.
Optical Interconnects یعنی چه؟
Optical Interconnect به زبان ساده یعنی جایگزینی سیگنال‌های الکتریکی با سیگنال‌های نوری برای انتقال داده بین اجزای مختلف در سوئیچ‌ها، سرورها، و حتی تراشه‌ها.
در حالت سنتی، اطلاعات به صورت الکتریکی (برق) بین اجزای مختلف سخت‌افزار منتقل می‌شود. اما در روش نوری، این اطلاعات با استفاده از نور (معمولاً از طریق لیزرهای کوچک یا فیبر نوری بسیار باریک) جابجا می‌شوند.
چه مشکلی را حل می‌کند؟
فناوری‌های نوری چند مزیت کلیدی دارند که آن‌ها را برای مراکز داده آینده ضروری می‌کند:
| مزیت | توضیح |
|---|---|
| سرعت بالاتر | نور می‌تواند داده‌ها را با سرعت بسیار بیشتری نسبت به سیگنال‌های الکتریکی منتقل کند. |
| گرمای کمتر | جریان برق مقاومت ایجاد می‌کند و باعث گرم شدن سیستم می‌شود، ولی نور این مشکل را ندارد. |
| مصرف انرژی پایین‌تر | Optical Interconnects به انرژی کمتری برای انتقال همان حجم داده نیاز دارند. |
| مقیاس‌پذیری بهتر | امکان انتقال داده با نرخ‌های چند ده یا حتی چند صد ترابیت بر ثانیه بدون افت عملکرد. |
چه تغییراتی در طراحی سوئیچ‌ها ایجاد می‌شود؟
در سوئیچ‌های سنتی، بیشتر ارتباطات داخلی و خارجی به صورت الکتریکی هستند. اما در طراحی جدید، بخش‌هایی مثل Backplane، ارتباط بین Line Cardها، یا حتی ارتباط بین CPU و Memory درون خود سوئیچ، به صورت نوری بازطراحی می‌شوند.
حتی مفهومی به نام Silicon Photonics (فناوری فوتونیک مبتنی بر سیلیکون) نیز در حال رشد است؛ یعنی ترکیب مدارهای نوری با تراشه‌های سیلیکونی که به تولید انبوه نزدیک‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
چه شرکت‌هایی روی این فناوری کار می‌کنند؟
-
Intel: با پروژه‌های Silicon Photonics خود، در حال توسعه تراشه‌هایی است که می‌توانند داده را از طریق نور جابه‌جا کنند.
-
Arista Networks: روی طراحی سوئیچ‌هایی کار می‌کند که از optical backplane استفاده می‌کنند.
-
Lightmatter: یک شرکت نوآور در حوزه پردازش نوری، با هدف ساخت پردازنده‌های کاملاً مبتنی بر نور.
-
Google / Facebook: مراکز داده بزرگ این شرکت‌ها از پیشرفته‌ترین فناوری‌های انتقال داده استفاده می‌کنند و تحقیق در این زمینه را فعالانه دنبال می‌کنند.
آینده‌ی شبکه‌های مراکز داده با Optical Interconnects چگونه خواهد بود؟
با استفاده گسترده از فناوری‌های نوری در طراحی سوئیچ‌ها:
-
تأخیر شبکه کاهش چشمگیری خواهد داشت.
-
مصرف انرژی مراکز داده که یکی از چالش‌های محیط‌زیستی مهم است، به‌طور قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند.
-
سرعت انتقال داده به سطوحی می‌رسد که برای پشتیبانی از مدل‌های هوش مصنوعی سنگین و تحلیل داده در مقیاس‌های بزرگ، مناسب است.
جمعبندیاگرچه فناوری Optical Interconnect هنوز به‌طور گسترده در بازار پیاده‌سازی نشده، اما جهت‌گیری واضح شرکت‌های بزرگ و نیاز روزافزون به انتقال داده‌های پرحجم، نشان می‌دهد که در آینده‌ای نزدیک، سوئیچ‌های نوری جایگزین بخش بزرگی از زیرساخت‌های فعلی خواهند شد.
برای متخصصان و طراحان شبکه، آشنایی با این فناوری از همین حالا، به معنی آماده بودن برای موج آینده‌ی تحول در مراکز داده است.