Forscher auf der ganzen Welt unternehmen alle Anstrengungen, um die Geschwindigkeit des Datenaustauschs zu erhöhen. Microsoft Forschung und EPFL haben kürzlich ultraschnelles optisches Schalten mit chipbasierten Kammlasersolitonen und einem passiven Beugungsgittergerät demonstriert. Die Forscher des Projekts glauben, dass die Architektur den Übergang zu optischen Rechenzentren ermöglichen könnte, die energieeffizient sind und den ständig wachsenden Bedarf an schnellerer Bandbreite auf der ganzen Welt besser erfüllen können.
Je schneller Rechenzentren Daten austauschen können, desto höher ist die Leistung für alle Benutzer, die versuchen, sich für Arbeit, Bildung und Unterhaltung mit diesen Daten zu verbinden. In modernen Netzwerken von Rechenzentren werden heute elektrische Paketschalter verwendet, die über Lichtwellenleiter verbunden sind. Diese Systeme verwenden eine elektrisch-optische Energieumwandlung, die den Forschern zufolge den Aufwand und die Energiekosten erhöht.
Eine der größten Herausforderungen für heutige Rechenzentren ist die Erhöhung der Bandbreite, um die Erhöhung der Datenübertragungsraten zu unterstützen, die sich aus der Nutzung moderner Anwendungen wie künstlicher Intelligenz und Datenanalyse ergeben. Es wird schwierig, Netzwerkarchitekturen zu skalieren, die auf elektrische Chips angewiesen sind, um Schritt zu halten Moores Gesetz.
Optische Leitungsschalter sind zu einer Option geworden, um die Bandbreiten- und Skalierungsprobleme zu lösen, mit denen Rechenzentren auf der ganzen Welt derzeit konfrontiert sind. Eine der attraktivsten Switching-Architekturen für optische Schaltkreise ist das Wellenlängen-Switching, das auf verschiedenen Servern basiert, die sich unter Verwendung unterschiedlicher Lichtwellenlängen verbinden. Diese Architektur bietet eine flachere Netzwerkarchitektur, die den Bedarf an logischen Switches und optischen Transceivern begrenzt.
Dieses Verfahren verwendet ein Schaltelement, ein Glasprisma, und Lichtwellen unterschiedlicher Länge werden durch Dispersion getrennt. Die Forscher stellen fest, dass optische Schaltungsschalter inzwischen im Handel erhältlich sind, aber für Rechenzentrumsanwendungen immer ungeeigneter werden. Die Forscher in diesem Projekt integrierten optische Mikrokomponenten, um als Multiwellenlängenquelle für kohärente Träger zu fungieren.
Das System verwendet optische Verstärker und Wellengitter aus demselben Material wie Halbleiter, um je nach Bedarf unterschiedliche Lichtfarben zu schalten, zu trennen oder zu kombinieren. Das Team verfügt über einen Proof-of-Concept auf Systemebene (eine künstlerische Darstellung davon ist in der ersten Abbildung dargestellt), der Paket-für-Paket-Switching bietet und die Anforderungen von Rechenzentrumsanwendungen erfüllen kann.
Lesen Sie auch: