على الرغم من أن المستودعات المليئة بفدانات من أرفف الخوادم الصاخبة قد لا تبدو أكثر الأماكن التي يُرجح أن تجد فيها تقنية جديدة ومثيرة ، تلعب مراكز البيانات دورًا حاسمًا في التقنيات الناشئة في المستقبل. تعد الصناعة 4.0 والذكاء الاصطناعي (AI) والواقع الافتراضي (VR) و metaverse و Internet-of-Things (IoT) كلها تطبيقات عالية الطلب تعتمد على مراكز البيانات لتوفير موارد حوسبة قوية.

على مدى العقود الثلاثة الماضية ، اعتمد المجتمع الحديث بشكل متزايد على شبكات مراكز البيانات. زادت سرعات إيثرنت بشكل كبير ، مما أدى إلى نقل كميات كبيرة من البيانات التي يستخدمها العالم الحديث للتواصل واتخاذ قرارات معقدة. على الرغم من العديد من الابتكارات الحديثة في مجال الشبكات عالية السرعة ، تحتاج سرعات البيانات إلى مواكبة الطلب المتزايد. مزيد من الابتكارات في الشبكات عالية السرعة ستتيح سرعات 800 جيجابت في الثانية (800 ج) و 1.6 تيرابايت في الثانية (1.6 تيرابايت) ، مما يفتح الباب لعالم أكثر اتصالاً.

مصانع الحوسبة السحابية والحوسبة المتطورة والذكاء

هناك اتجاه كبير في البيانات في السنوات الأخيرة وهو إلغاء تحميل معالجة البيانات إلى خوادم خارجية. ظهرت مراكز بيانات Hyperscale على مستوى العالم لدعم شبكات الحوسبة السحابية. أصبحت مراكز البيانات الأصغر الآن أكثر شيوعًا للتطبيقات الحساسة للوقت التي تستخدم حوسبة الحافة المحلية. تطورت مراكز البيانات إلى ما وراء الإنترنت ، وأصبحت "مصانع ذكاء" توفر موارد حوسبة قوية للتطبيقات عالية الطلب.

في تطبيق الإنترنت ، تتصل أجهزة الكمبيوتر الفردية (العملاء) بمودم أو جهاز توجيه ، والذي يرسل البيانات إلى خادم في مكان آخر. تعمل الحوسبة السحابية والحوسبة على نحو مشابه: يمكن للمستخدمين تسجيل الدخول إلى خادم يستضيف برامج أكثر قوة مما يمكنهم تشغيله على أجهزتهم الخاصة. من السهل معرفة سبب استفادة العديد من التقنيات الناشئة من معالجة التفريغ إلى الخوادم الخارجية.

الشكل 1: المركبات ذاتية القيادة هي مثال رئيسي على فوائد تفريغ البيانات إلى الحوسبة المتطورة.

تعتبر حوسبة الحافة مثيرة للاهتمام لتأثيرها على المركبات المستقلة (AVs). يتطلب تشغيل AV بأمان آلاف القرارات العاجلة. بدلاً من استضافة كمبيوتر عملاق في السيارة لمعالجة بيانات المستشعر أو إرسالها إلى مركز بيانات بعيد ، تستخدم AVs خوادم أصغر على "الحافة" ، أقرب إلى العميل ، مما يقلل بشكل كبير من زمن الانتقال من خلال المعالجة محليًا. تعد البيانات من المركبات الأخرى والبنية التحتية للطرق جزءًا من نظام بيئي للعملاء الذين يغذون خادمًا مركزيًا (تسمى هذه التقنية "مركبة لكل شيء" أو V2X). يمكن للخادم اتخاذ أفضل القرارات لجميع العملاء ، مما يؤدي إلى التقاطعات بدون إشارات توقف أو اصطدامات.

تطبيقات الحوسبة السحابية عديدة ومتنوعة ، بدءًا من التحكم في روبوتات المصنع لزيادة الكفاءة إلى أقصى حد ، واستضافة الآلاف من مستخدمي VR في metaverse ، أو استضافة برامج AI عن بُعد مثل ChatGPT و DALL-E. في معظم هذه التطبيقات ، يعد نقل البيانات ومعالجتها على الفور أمرًا أساسيًا. التوقيت ضروري ، ومتطلبات زمن الوصول تميز تطبيقات الحوسبة السحابية والحوسبة. قد يؤدي تأخر الشبكة في metaverse إلى إصابة المستخدمين بالحركة ، ولكن التأخر في نظام V2X البيئي قد يتسبب في حدوث تصادم مميت.

يمكن لمراكز بيانات 400G اليوم دعم دفق الفيديو بدقة 4K والمكالمات الجماعية الكبيرة ، لكنها ليست بالسرعة الكافية للعديد من التطبيقات الناشئة. مع زيادة الحجم الهائل للبيانات في جميع أنحاء العالم ، قد لا تكون 800G بالسرعة الكافية لمعالجتها. تتطلع صناعة الشبكات بالفعل نحو 1.6T.

داخل مركز البيانات

لفهم البحث والتطوير 1.6T ، يحتاج المرء أولاً إلى فهم مراكز البيانات. يتم تنظيم مراكز البيانات حول جهاز توجيه أساسي ، يتم تغذيته بشبكة من المحولات التي توفر اتصالات بين كل صف ورف من الخوادم. يتميز كل حامل خادم بمفتاح علوي (TOR) يقوم بتوجيه البيانات وتفويض العمليات إلى خوادم محددة. تقوم الكابلات النحاسية أو الألياف الضوئية بتوصيل اللوحة الخلفية لكل خادم بوحدات بصرية تقوم بالتحويل الكهروضوئي.

الشكل 2: هيكل مركز بيانات نموذجي يتميز بمفاتيح أساسية وعمود الفقري وأوراق تربط كل خادم.

تتبع أجهزة الإرسال والاستقبال ذات الطبقة المادية معايير معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) ومنتدى عمل الإنترنت البصري (OIF). تحدد هاتان المجموعتان قابلية التشغيل البيني لكل واجهة ، بما في ذلك اتصالات يموت إلى يموت ، وواجهات من رقاقة إلى وحدة ومن رقاقة إلى شريحة ، وكابلات لوحة الكترونية معززة. أحدث المعايير ، حتى كتابة هذه السطور ، هي IEEE 802.3ck ، والتي تحدد شبكات 100G و 200 G و 400 G باستخدام ممرات 100 جيجابت / ثانية ، و OIF CEI-112G ، وهي مجموعة من المعايير المتعلقة بنقل البيانات بسرعة 112 جيجابت. / ثانية لكل حارة.

الشكل 3: تبديل وصلات السيليكون والوحدة واللوحة المعززة المحددة بواسطة معايير OIF CEI و IEEE. الصورة مجاملة Alphawave IP.

تاريخ سرعات مركز البيانات

في عام 1983 ، عندما تم إصدار أول معيار IEEE 802.3 ، كانت سرعات Ethernet 10 ميجابت / ثانية فقط. على مدى العقود القليلة الماضية ، نمت سرعات Ethernet بشكل كبير من خلال الابتكار المستمر ، لتصل إلى 400 جيجابت / ثانية مجمعة من خلال أربعة ممرات PAM56 سعة 4 جيجا بايت (GBd). تتوقع الصناعة مضاعفة السرعة مرتين خلال العامين المقبلين لمواكبة الطلب على النطاق الترددي. كيف يمكن للمطورين مضاعفة سرعات إيثرنت مرتين خلال السنوات القليلة المقبلة؟ هل من الممكن ماديًا إرسال هذا القدر من البيانات عبر قناة بهذه السرعة؟

الشكل 4: الجدول الزمني لسرعات Ethernet ، من أول معيار IEEE 10 بسرعة 802.3 ميجابت / ثانية إلى معيار 800G / 1.6T IEEE 802.3df القادم.

أنت الآن تدرك مدى أهمية مراكز البيانات للتقنيات الناشئة ولماذا يعمل IEEE و OIF باستمرار على زيادة سرعات الشبكات لتلبية الطلب.

لمعرفة المزيد ، خذ 1.6T إيثرنت في مركز البيانات دورة تدريبية في Keysight University للحصول على رؤى حصرية من مجموعة متنوعة من خبراء الصناعة من جميع أنحاء النظام البيئي للشبكات.