Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Phạm Anh
21/04/2023 10:05
D

Trong 30 năm qua, xã hội hiện đại vận hành trên cơ sở các mạng trung tâm dữ liệu. Tốc độ mạng phải tiếp tục tăng để kịp đáp ứng nhu cầu phát sinh từ các công nghệ mới nổi như xe tự hành (AV) và trí tuệ nhân tạo (AI). Tạp chí Điện tử và Ứng dụng xin giới thiệu bài viết của tác giả Ben Miller, Keysight Technologies về đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực dữ liệu tốc độ cao sẽ giúp nâng tốc độ mạng lên 800 gigabit/giây (800G) và 1,6 terabit/giây (1,6T). 

Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Điện toán đám mây và điện toán biên: Công xưởng dữ liệu thông tin

Gần đây, giảm tải xử lý dữ liệu cho các máy chủ ngoài đang trở thành xu hướng. Các trung tâm dữ liệu siêu quy mô được hình thành ở khắp nơi trên thế giới để hỗ trợ các mạng điện toán đám mây. Các trung tâm dữ liệu nhỏ hơn dành cho điện toán biên cũng trở nên phổ biến, phục vụ các ứng dụng đòi hỏi thời gian trễ thấp. Các trung tâm dữ liệu đã trở thành “công xưởng thông tin”, cung cấp tài nguyên điện toán mạnh mẽ cho các ứng dụng có nhu cầu cao.

Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Hình 1. Phương tiện vận chuyển tự hành trình diễn các lợi ích của điện toán biên.

Sức hấp dẫn của điện toán biên đến từ những tác động của nó tới thị trường phương tiện vận chuyển tự hành (AV). Thay vì phải đặt một siêu máy tính trong phương tiện để xử lý dữ liệu cảm biến, AV sử dụng các máy chủ nhỏ hơn ở “vùng biên”, giúp giảm đáng kể độ trễ. Các ứng dụng điện toán đám mây bao gồm từ việc điều khiển rô-bốt nhà máy đến phục vụ hàng nghìn người dùng VR trong vũ trụ ảo (metaverse). Tốc độ của các trung tâm dữ liệu 400G ngày nay vẫn chưa đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu của nhiều ứng dụng mới nổi, vì vậy thị trường kết nối mạng đang hướng tới tốc độ 1,6T.

Bên trong trung tâm dữ liệu

Các bộ thu phát lớp vật lý trong mạng của trung tâm dữ liệu hiện đang tuân thủ các tiêu chuẩn của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) và Diễn đàn liên kết mạng quang (OIF). Cả hai tổ chức tiêu chuẩn này đều xác định khả năng tương tác của từng giao diện trong trung tâm dữ liệu. Tại thời điểm bài báo này được viết, các tiêu chuẩn mới nhất là IEEE 802.3ck (mạng trên các luồng 100 Gb/s) và OIF CEI-112G (xác định tốc độ 112 Gb/s).

Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Hình 2. Giao diện máy chủ trung tâm dữ liệu theo tiêu chuẩn OIF CEI và IEEE. (Hình do Tony Chan Carusone, Alphawave IP, cung cấp)

Những sáng tạo và thách thức đối với 800G/1,6T

Trong vài thập kỷ qua, tốc độ Ethernet đã tăng lên đáng kể, đạt 400 Gb/s trên bốn luồng PAM4 56 GBaud (GBd). Theo dự kiến, tốc độ kết nối sẽ tăng gấp đôi trong vài năm tới.

Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Hình 3. Tốc độ Ethernet theo thời gian, từ tiêu chuẩn IEEE 802.3 đầu tiên.

Thế hệ (tiêu chuẩn) 800G đầu tiên có thể sẽ bao gồm tám luồng 112 Gb/s với tổng tốc độ dữ liệu tổng hợp là 800 Gb/s. Tuy nhiên, hiệu quả sẽ được nâng cao khi tăng tốc độ dữ liệu trên mỗi luồng (từ 112 Gb/s lên 224 Gb/s). IEEE và OIF sẽ xem xét ưu nhược điểm của từng phương pháp triển khai khi xác định các tiêu chuẩn 800G và 1,6T.

Một số thách thức và giải pháp tiềm năng để đạt tốc độ luồng 224 Gb/s bao gồm:

Bán dẫn trong thiết bị chuyển mạch

Chip bán dẫn chuyển mạch kết nối mạng thực hiện chuyển mạch giữa các phần tử trong trung tâm dữ liệu với độ trễ thấp. Từ năm 2010 đến năm 2022, băng thông bộ xử lý của bộ chuyển mạch đã tăng từ 640 Gb/s lên 51,2 Tb/s sau nhiều cải tiến trong công nghệ xử lý bán dẫn oxit kim loại bù (CMOS). Thế hệ sau của bán dẫn chuyển mạch sẽ một lần nữa tăng gấp đôi băng thông lên 102,4T. Các thiết bị chuyển mạch bán dẫn này sẽ hỗ trợ 800G và 1,6T trên các luồng 224 Gb/s.

Sửa lỗi trước 

Sửa lỗi trước (FEC) là kỹ thuật truyền dữ liệu bổ sung để giúp bộ thu khôi phục tín hiệu từ các bit lỗi. Các thuật toán FEC có thể khôi phục các khung dữ liệu từ các lỗi ngẫu nhiên, nhưng gặp khó khăn khi sửa lỗi chùm (burst) khi mất toàn bộ khung. Mỗi kiến trúc FEC đều có ưu nhược điểm về độ tăng ích mã hóa, bit mào đầu overhead, độ trễ và hiệu suất tiêu thụ năng lượng. Trong các hệ thống 224 Gb/s, cần có các thuật toán FEC phức tạp hơn để giảm thiểu lỗi chùm.

 Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Hình 4. Các loại kiến trúc FEC và ưu nhược điểm của chúng. (Hình do Cathy Liu, Broadcom Inc., cung cấp)

Mô-đun quang và hiệu suất năng lượng

Thách thức khó khăn nhất đối với các trung tâm dữ liệu là tiêu thụ điện năng. Mức tiêu thụ điện năng của mô-đun quang tăng theo từng thế hệ. Trong quá trình hoàn thiện, thiết kế của mô-đun quang dần trở nên hiệu quả hơn, giảm dần mức tiêu thụ điện năng trên mỗi bit. Tuy nhiên, khi trong mỗi trung tâm dữ liệu có trung bình 50.000 mô-đun quang, mức tiêu thụ điện năng trung bình cao của các mô-đun vẫn là một vấn đề đáng lo ngại. Lắp ráp chung linh kiện quang có thể giảm mức tiêu thụ điện năng trên mỗi mô-đun, đưa quá trình chuyển đổi quang điện vào trong chip, tuy nhiên nhu cầu làm mát mô-đun vẫn cần đáp ứng.

Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Hình 5. Xu hướng tiêu thụ điện năng của các mô-đun quang. (Hình do Supriyo Dey, Eoptolink, cung cấp)

Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Hình 6. Các mô-đun quang cắm được và lắp ráp trên cùng chip. (Hình do Tony Chan Carusone, Alphawave IP, cung cấp)

Khởi động 1,6T

Giao diện 800G sắp tới sẽ dựa trên nền tảng được IEEE và OIF thiết lập với 400G. Chíp bán dẫn chuyển mạch 51,2T đầu tiên ra mắt vào năm 2022, hỗ trợ 64 cổng 800 Gb/s và quá trình xác thực đã bắt đầu cho các bộ thu phát 800G đầu tiên.

Năm nay, các tổ chức tiêu chuẩn sẽ phát hành các phiên bản đầu tiên của tiêu chuẩn IEEE 802.3df và OIF 224 Gb/s, hướng dẫn kỹ hơn cho các nhà phát triển về cách xây dựng các hệ thống 800G và 1,6T sử dụng các luồng 112 Gb/s và 224 Gb/s. Trong hai năm tới, dự kiến các tổ chức tiêu chuẩn sẽ hoàn thiện các tiêu chuẩn lớp vật lý và quá trình phát triển và xác nhận hợp chuẩn thực tế sẽ bắt đầu ngay sau đó.

Xây dựng mạng trung tâm dữ liệu tốc độ 1,6T

Hình 7. Dự kiến thời gian phát triển của 800G và 1,6T.

Các nhà khai thác hiện đang nâng cấp trung tâm dữ liệu lên mạng 400G, nhưng chỉ để chờ đợi tới lần nâng cấp tốc độ không thể tránh khỏi tiếp theo. Các trung tâm dữ liệu sẽ luôn cần các công nghệ dữ liệu có khả năng mở rộng và hiệu quả hơn để hỗ trợ các công nghệ mới sử dụng nhiều dữ liệu.

Giới thiệu về tác giả Ben Miller, Giám đốc Tiếp thị sản phẩm, Keysight Technologies

Ben Miller là chuyên gia tiếp thị sản phẩm nhiều kinh nghiệm trong ngành bán dẫn và thử nghiệm & đo lường. Ông gia nhập Keysight năm 2022 với tư cách Giám đốc Tiếp thị sản phẩm cho bộ phận Phần mềm ứng dụng số, quảng bá các giải pháp phần mềm cho các sản phẩm máy hiện sóng, AWG và BERT của Keysight. Ben có bằng cử nhân kỹ thuật điện của Đại học Texas ở Austin. 

Theo Tạp chí Điện tử và Ứng dụng

Bình luận

Tối thiểu 10 chữ Tiếng việt có dấu Không chứa liên kết

Gửi bình luận

Tin cùng chuyên mục

Keysight ra mắt bộ tạo tín hiệu vector thế hệ mới cho các ứng dụng đa kênh băng rộng mật độ cao

Keysight ra mắt bộ tạo tín hiệu vector thế hệ mới cho các ứng dụng đa kênh băng rộng mật độ cao

Trước thềm mở bán iPhone 15, iPhone cũ giảm sốc chưa từng có

Trước thềm mở bán iPhone 15, iPhone cũ giảm sốc chưa từng có

Apple phát hành bản cập nhật phần mềm cho iPhone 12 tại Pháp sau phát hiện sóng điện từ vượt quá mức cho phép

Apple phát hành bản cập nhật phần mềm cho iPhone 12 tại Pháp sau phát hiện sóng điện từ vượt quá mức cho phép

Keysight đồng tổ chức Hội nghị OTIC toàn cầu nhằm tăng tốc Open RAN

Keysight đồng tổ chức Hội nghị OTIC toàn cầu nhằm tăng tốc Open RAN

Trí tuệ nhân tạo trong 5G và 6G

Trí tuệ nhân tạo trong 5G và 6G

Keysight hỗ trợ Đại học Stuttgart thúc đẩy nghiên cứu mạch tích hợp 6G

Keysight hỗ trợ Đại học Stuttgart thúc đẩy nghiên cứu mạch tích hợp 6G

Keysight giới thiệu Máy phân tích phổ tần RF cầm tay xác định bằng phần mềm

Keysight giới thiệu Máy phân tích phổ tần RF cầm tay xác định bằng phần mềm

Mytel dẫn dắt thị trường viễn thông Myanmar

Mytel dẫn dắt thị trường viễn thông Myanmar

VNPT: Dự phòng 40% dung lượng internet quốc tế và hạ tầng tốc độ 10Gbps đầu tiên tại Việt Nam

VNPT: Dự phòng 40% dung lượng internet quốc tế và hạ tầng tốc độ 10Gbps đầu tiên tại Việt Nam

Gartner nêu bật 4 xu hướng tác động đến Cloud năm 2023

Gartner nêu bật 4 xu hướng tác động đến Cloud năm 2023

Keysight: xác nhận phần mềm là một thách thức kỹ thuật hàng đầu trong ngành vệ tinh

Keysight: xác nhận phần mềm là một thách thức kỹ thuật hàng đầu trong ngành vệ tinh

Chất lượng internet băng thông rộng của VNPT được khách hàng đánh giá cao

Chất lượng internet băng thông rộng của VNPT được khách hàng đánh giá cao

Tin mới cập nhật

Nền tảng công nghệ bất động sản Propzy bất ngờ đóng cửa sau khi 'hút vốn' 33 triệu USD

Nền tảng công nghệ bất động sản Propzy bất ngờ đóng cửa sau khi 'hút vốn' 33 triệu USD

Ứng dụng công nghệ, đổi mới sáng tạo mở ra cơ hội xuất khẩu nông sản Việt

Ứng dụng công nghệ, đổi mới sáng tạo mở ra cơ hội xuất khẩu nông sản Việt

Xiaomi ra mắt bộ đôi Xiaomi 13T và Xiamo 13 T Pro với camera Leica cực chất

Xiaomi ra mắt bộ đôi Xiaomi 13T và Xiamo 13 T Pro với camera Leica cực chất

Viện KSNDTC và Tập đoàn VNPT ký kết hợp tác chiến lược

Viện KSNDTC và Tập đoàn VNPT ký kết hợp tác chiến lược

MSI ra mắt phiên bản giới hạn “THE LIMITED SERIES”

MSI ra mắt phiên bản giới hạn “THE LIMITED SERIES”

Ngoài sắc màu mới, vỏ bọc titan, thế hệ 15 của 'nhà Táo' chẳng có gì thú vị?

Ngoài sắc màu mới, vỏ bọc titan, thế hệ 15 của 'nhà Táo' chẳng có gì thú vị?

Baemin sẽ rút lui khỏi thị trường Việt Nam?

Baemin sẽ rút lui khỏi thị trường Việt Nam?

 Nâng cao năng lực truyền thông và phổ biến kiến thức cho các hội ngành toàn quốc

Nâng cao năng lực truyền thông và phổ biến kiến thức cho các hội ngành toàn quốc

Triển vọng kinh tế Việt Nam quý 4/2023

Triển vọng kinh tế Việt Nam quý 4/2023

Keysight ra mắt bộ tạo tín hiệu vector thế hệ mới cho các ứng dụng đa kênh băng rộng mật độ cao

Keysight ra mắt bộ tạo tín hiệu vector thế hệ mới cho các ứng dụng đa kênh băng rộng mật độ cao

Nhóm sinh viên Đại học Quốc gia Hà Nội đoạt giải Ba cuộc thi Thiết kế vi mạch bán dẫn

Nhóm sinh viên Đại học Quốc gia Hà Nội đoạt giải Ba cuộc thi Thiết kế vi mạch bán dẫn

Nghiên cứu Xu hướng Du lịch Toàn cầu (GTI) 2023 của Visa tiết lộ điều gì?

Nghiên cứu Xu hướng Du lịch Toàn cầu (GTI) 2023 của Visa tiết lộ điều gì?

Tin đọc nhiều

Keysight ra mắt bộ tạo tín hiệu vector thế hệ mới cho các ứng dụng đa kênh băng rộng mật độ cao

Keysight ra mắt bộ tạo tín hiệu vector thế hệ mới cho các ứng dụng đa kênh băng rộng mật độ cao

Trước thềm mở bán iPhone 15, iPhone cũ giảm sốc chưa từng có

Trước thềm mở bán iPhone 15, iPhone cũ giảm sốc chưa từng có

Apple phát hành bản cập nhật phần mềm cho iPhone 12 tại Pháp sau phát hiện sóng điện từ vượt quá mức cho phép

Apple phát hành bản cập nhật phần mềm cho iPhone 12 tại Pháp sau phát hiện sóng điện từ vượt quá mức cho phép

5G dẫn đầu tiến bộ của tương lai công nghệ số

5G dẫn đầu tiến bộ của tương lai công nghệ số

Công nghệ mạng thông tin di động và những vấn đề an toàn mạng 5G

Công nghệ mạng thông tin di động và những vấn đề an toàn mạng 5G

Các nhà mạng Việt Nam chuẩn bị nhân sự cho 5G và IPv6

Các nhà mạng Việt Nam chuẩn bị nhân sự cho 5G và IPv6

Giải pháp mới cho chăm sóc khách hàng từ tổng đài tự động tương tác bằng giọng nói.

Giải pháp mới cho chăm sóc khách hàng từ tổng đài tự động tương tác bằng giọng nói.

Phát huy tinh thần Make in Vietnam, sẵn sàng công nghệ, thiết bị để thương mại 5G

Phát huy tinh thần Make in Vietnam, sẵn sàng công nghệ, thiết bị để thương mại 5G

Siết tin nhắn, cuộc gọi 'rác': Vô vọng với nhà mạng!

Siết tin nhắn, cuộc gọi 'rác': Vô vọng với nhà mạng!

Nâng cao chất lượng thông tin di động

Nâng cao chất lượng thông tin di động

Video xem nhiều

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Những gì bạn muốn biết về 5G

Những gì bạn muốn biết về 5G

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

Bàn về tầm nhìn và các trụ cột của công nghệ thông tin di động 6G
04/03/2022
Chip xử lý A15 Bionic của Apple có gì mới
15/09/2021
Sex Education mùa 3 được Netflix công chiếu vào 17/9
14/09/2021
iPhone 13 không thay đổi nhiều về ngoại hình, camera được nâng cấp mạnh
13/09/2021
Cách xem trực tiếp sự kiện ra mắt iPhone 13 và Apple Watch 7
10/09/2021
VNEID của Bộ Công an khác các ứng dụng đang được vận hành?
10/09/2021
'Cái tôi' thời 4.0 và tính hai mặt của mạng xã hội
04/09/2021
'Muôn màu' cảm xúc của trẻ trong ngày khai giảng online
24/08/2021
Chủ tịch Chu Ngọc Anh giải toả 'ách tắc' về Giấy đi đường cho người dân Thủ đô
10/08/2021
Hàng loạt Macbook M1 tự dưng vỡ màn hình, Apple có đồng ý bảo hành?
02/08/2021
6 bộ phim hay nhất để xem trên VieON
29/01/2021
Bắc Ninh: Không ký kết triển khai dự án Owifi 5G với CSE Singapore
27/06/2020
Bị World Bank cấm dự thầu 7 năm, công ty Sao Bắc Đẩu thừa nhận sai sót
27/06/2020
Wefinex - Mô hình hoạt động đa cấp "đội lốt" đầu tài chính trên mạng internet
10/06/2020
Khai trừ MISA khỏi Câu lạc bộ Chữ ký số và Giao dịch điện tử Việt Nam
27/05/2020
Chuyển đổi số - Nên hiểu như thế nào cho đúng
25/05/2020
Chống thất thu thuế là thách thức lớn đối với nền kinh tế số
29/04/2020
Cách chuyển tập tin sang máy tính mới
10/11/2019
VNPT, MobiFone, VTC sẽ hoàn thành cổ phần hóa trước năm 2021
20/08/2019
5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?
26/07/2019
Nhận diện hành vi lừa đảo trên không gian mạng
25/07/2019
Truyền hình OTT - Hướng đi mới của các “nhà Đài”
24/07/2019