Datasentre presses av økt nettrafikk: Ny laserdetektor skal få fart på overføringene

Med en ny teknologi i form av et spesielt fotonisk kretsløp håper forskere fra Danmarks tekniske universitet (DTU) å øke dataoverføringen mellom servere i verdens datasentre.

Det kan bli avgjørende i løpet av noen år. Kommunikasjonen internt i datasentre er nemlig avgjørende for hvor raskt de kan håndtere internettrafikken. Og trafikken øker raskt, når alt fra smarttelefoner og datamaskiner til biler og kjøleskap etter hvert kobles til internett.

– Foreløpig merker brukerne det neppe, for datasentrene klarer fremdeles å håndtere det, men teknologien blir utfordret av den økende etterspørselen, sier Dagmawi Alemayehu Bekele, som er forsker ved DTU Electro og drivkraften bak forskningen som har ført til den nye detektoren.

Dataoverføringen i sentrene gjøres ved hjelp av laserlys, og hver laser kan kun overføre en begrenset mengde data per sekund. Når kapasiteten til datasentrene skal økes, økes mengden lasere. Dette er ikke holdbart, mener Bekele.

– Hvis vi bare fortsetter å legge til nye lasere for å holde tritt med den økende internettrafikken, har vi ikke laget et bærekraftig system. Dessuten genererer hver enkelt laser varme, noe som kan påvirke de andre laserne. Derfor er det en øvre grense for hvor mange lasere du kan bruke, sier han.

Ny pris på gammel teknologi

Data overføres i form av lange rekker med 1-tall og 0-er, som til sammen representerer informasjon.

Selve transporten mellom serverne skjer til og fra de såkalte transceiver-boksene, som er plassert på hver enkelt server og koblet sammen med kabler. Inne i boksen er det en laser som sender ut et lyssignal og en detektor som mottar det. Når laseren er på, sendes en 1, og når den er av, representerer den en 0. Dermed kan data overføres ved å slå laseren av og på veldig raskt.

På denne måten kan man i dag overføre 800 gigabit per sekund. Det er imidlertid mulig å komme over denne grensen og overføre opptil tre ganger så mye data samtidig dersom man i stedet for bare å slå laseren av og på, også signaliserer 1-tall og 0-er ved å endre på fasen og polariseringen av lyset.

– Det er ikke ny kunnskap. Den har blitt brukt utenfor datasentre når man for eksempel skal sende data over lange avstander. Problemet er at teknologien er for dyr å bruke i datasentre, der man bruker over 100.000 transceivere, sier Bekele.

Sammen med andre forskere har han imidlertid utviklet en helt ny type mottaker, som er enklere og ikke trenger de kostbare komponentene som normalt brukes. Dette gjør det billigere og bedre egnet for datasentre.

To til tre år til markedet

Det vil ta noen år før mottakeren fra DTU kan brukes i et datasenter. Forskerne jobber foreløpig med prototypen, som skal testes og sammenlignes med eksisterende systemer for dataoverføring.

– Hvis alt går etter planen, vil det ta to til tre år før teknologien er på markedet. Det er også på det tidspunktet behovet for høyere hastighet virkelig slår inn. Men det er veldig tidssensitivt, så vi må jobbe raskt, sier Bekele.

Lykkes de i å nå ut med teknologient, vil den ikke bare løse kapasitetsproblemet i datasentrene, den kan også være en del av løsningen på en av datasentrenes andre store utfordringer: det økende energiforbruket.

I 2030 ventes datasentre å stå for 8 prosent av den globale etterspørselen etter elektrisitet, og en del av forbruket kommer fra de mange laserne.

– PÅ nåværende tidspunkt forventer vi å kunne redusere antallet lasere som skal brukes i transceiveren med rundt 50 prosent. Det vil kun gi en besparelse på rundt 5-6 watt for hver transceiverboks, men i de store datasentrene kan det være over 100.000 av dem, sier Bekele. Han legger til at færre lasere også vil redusere det svært energikrevende nedkjølingsbehovet i datasentrene.

Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.