Por Rod Naphan, director tecnológico de Fujitsu Network Communications
A medida que crece la presión para lograr un mundo más sostenible, los operadores de centros de datos deben seguir reduciendo su huella de carbono, que ahora se estima que es mayor que la de la industria aérea. Los avances en la tecnología óptica han permitido mejoras significativas en la velocidad, la capacidad y el alcance de la red de interconexión de centros de datos (DCI) en los últimos años, avanzando poco a poco hacia las redes de terabits por longitud de onda. Sin embargo, estas tecnologías por sí solas no son suficientes: los operadores deben considerar cómo escalar las redes de manera más eficiente.
Mientras miramos hacia las redes DCI del mañana, la atención se centra en tecnologías que permitirán velocidades aún más rápidas, mayor alcance y rendimiento mejorado. Sin embargo, el desafío principal es cómo optimizar todas estas capacidades y al mismo tiempo reducir el costo por bit por kilómetro y aumentar la sostenibilidad. ¿Qué tecnologías de redes ópticas de próxima generación permitirán a los operadores de redes DCI alcanzar el objetivo de una red de centros de datos más ecológica?
Transformación de la red
No hace falta decir que los hyperscalers de hoy enfrentan una enorme presión para satisfacer las crecientes demandas de capacidad de datos. De hecho, la firma de analistas IDC predice que los datos seguirán creciendo a una tasa de crecimiento anual de aproximadamente el 21 por ciento hasta superar los 221 Zettabytes para 2026. No se espera que esta explosión de datos se desacelere a corto plazo, gracias a la demanda de servicios over-the-top. (OTT), la proliferación de la conectividad del Internet de las cosas (IoT) y la confluencia de tecnologías de computación en la nube, análisis de big data e inteligencia artificial (IA).
Estas tendencias, a su vez, están impulsando el crecimiento de las redes DCI que son fundamentales para vincular el tráfico entre centros de datos masivos a hiperescala en todo el mundo. Pero lo que es todavía más importante, este crecimiento está generando mayores desafíos relacionados con la escalabilidad, la distancia, la latencia y la sostenibilidad que están impulsando una transformación en la arquitectura, el diseño y la operación de estas redes.
Fortalecer la sostenibilidad
A pesar de la demanda de más almacenamiento y potencia informática, muchos operadores de centros de datos se enfrentan a continuas limitaciones de espacio y presupuesto. Como resultado, los sistemas de red se están concentrando en espacios cada vez más pequeños, lo que aumenta la carga térmica en los equipos de red. Y a medida que aumenta la carga térmica, las redes de los centros de datos requieren recursos de refrigeración mucho mayores.
Esta transformación crea una necesidad constante de reducir el consumo de energía y la transferencia de calor dentro del centro de datos y, en menor medida, también en las redes DCI. Los operadores de redes requieren un nuevo enfoque de diseño para reducir el consumo de energía, y la urgencia de esta necesidad se ve agravada por el aumento de los costos de la energía y las iniciativas globales como la campaña Carrera hacia Cero de las Naciones Unidas.
Con el enfoque tradicional de refrigeración por aire, los centros de datos y las oficinas centrales (CO) de la red DCI actuales requieren ventiladores más grandes que funcionen a velocidades cada vez más altas para manejar la generación de calor. Esto no sólo genera un ruido ensordecedor, sino que también consume excesiva energía. Se estima que el consumo mundial de energía de los centros de datos alcanzará los 803 teravatios hora para el año 2027.
En el mundo de las supercomputadoras, la intensa carga térmica puede generar una densidad de calor superior a los 100 kilovatios por metro cuadrado. La tecnología avanzada de refrigeración líquida, que se desarrolló para hacer frente a este desafío térmico de las supercomputadoras, se está aplicando a la arquitectura de red de transporte DCI de próxima generación para reducir significativamente las temperaturas de funcionamiento y reducir el ruido acústico a la mitad.
La tecnología de refrigeración líquida de circuito cerrado mejora la sostenibilidad de la red DCI de varias maneras. En primer lugar, la refrigeración líquida proporciona una transferencia de calor mucho mejor para mantener una temperatura de funcionamiento más baja. Además, debido a que el sistema en sí consume menos energía, el consumo de energía se puede reducir en más del 40 por ciento y, finalmente, los ventiladores funcionan mucho más lento en un sistema enfriado por líquido, lo que permite una vida útil más larga del ventilador para una mayor confiabilidad, una menor huella de carbono y un mantenimiento reducido.
Impulsar la escala y el rendimiento
A pesar de la carrera hacia una mayor sostenibilidad, la demanda de mayor velocidad de datos y ancho de banda sigue impulsando la necesidad de aumentar el rendimiento, la capacidad y la escalabilidad de la red DCI. Para satisfacer estas demandas y al mismo tiempo mantener la competitividad, los hyperscalers deben reducir costos y optimizar la eficiencia operativa, incluso cuando mejoran la capacidad.
Tradicionalmente, el rango de longitud de onda de las redes ROADM era limitado porque las soluciones de transmisión convencionales se dividían en banda C y banda L. Esto es especialmente problemático en las redes DCI de metro y de larga distancia. Los avances recientes en la arquitectura ROADM C+L continua permiten que las plataformas de transporte manejen ambas bandas de longitud de onda a la vez. Esto no solo aumenta la capacidad máxima de transmisión y simplifica las actualizaciones de la capacidad de la red, sino que también reduce el impacto ambiental al utilizar la mitad del equipo del sistema de línea común en comparación con los enfoques actuales de sobreconstrucción atornillada o de banda C.
Además de las mejoras de capacidad, los avances tecnológicos están contribuyendo a aumentar la distancia de las redes DCI de larga distancia. Con la amplificación Raman, los operadores de red pueden desarrollar una arquitectura ROADM con una señal general más limpia y un mayor alcance. Sin embargo, hasta la fecha la amplificación Raman se ha limitado a configuraciones orientadas hacia atrás en las que el amplificador se encuentra únicamente en el extremo receptor del tramo de fibra. La tecnología Raman directa de próxima generación permite la amplificación en ambos extremos del enlace, lo que permite un aumento en el alcance o la capacidad hasta en un 40 por ciento.
Automatizar operaciones
La tarea de mantener una red óptica activa solía ser un trabajo manual que requería mucho tiempo y a tiempo completo. Sin embargo, con un personal de operaciones cada vez más reducido para gestionar la red de extremo a extremo, muchos operadores de red están recurriendo a un mayor uso de la automatización y la inteligencia artificial para realizar tareas simples de manera segura y confiable. Esto no sólo libera a técnicos experimentados para actividades más importantes, sino que también disminuye el riesgo del error humano y reduce los costos.
El rendimiento de una red ROADM típica variará en función del tipo de fibra y del número de canales ópticos activos. Con una combinación de tipos de fibras en la planta de fibra, se necesitan pruebas exhaustivas y un mantenimiento de registros exhaustivo para garantizar la polarización correcta del amplificador y la optimización de la longitud de onda. Al aprovechar la automatización habilitada por IA, la planta de fibra se puede caracterizar rápidamente para determinar el tipo de fibra, la pérdida de tramo y la latencia para una activación y optimización sin intervención, lo que disminuye el error humano y simplifica las operaciones y, al mismo tiempo, reduce la huella de carbono.
Iluminando el camino hacia el mañana
A medida que los centros de datos actuales avanzan hacia la era del terabit, los operadores de centros de datos y los hyperscalers se ven continuamente presionados para manejar el crecimiento exponencial del tráfico de red, incluso mientras reducen el costo por bit. Esta evolución digital está impulsando un enorme cambio en la arquitectura de la red DCI, generando tecnologías de próxima generación como refrigeración líquida, operación continua de banda C+L, Raman directo y automatización habilitada para AI/ML. En conjunto, estos avances en las redes ópticas ayudarán a los operadores de redes DCI a enfrentar los desafíos de velocidades extremadamente rápidas, expandir el alcance global y el crecimiento exponencial, al tiempo que respaldan una mayor sostenibilidad para el futuro.