Livre blanc
R.O.C.S.™ 2
Passer au vert : Commutateurs optiques pour une exploitation durable des centres de données
Les centres de données modernes augmentent la consommation d'énergie.
Les centres de données sont essentiels à la société moderne car ils permettent l'informatique en nuage et le stockage de données volumineuses, qui sont vitales pour les applications professionnelles et personnelles. Cependant, les centres de données ont besoin d'importantes quantités d'énergie pour fonctionner, et leur consommation d'énergie est une préoccupation croissante en matière de développement durable.
L'un des moyens de résoudre ce problème consiste à réduire la consommation d'énergie des commutateurs de réseau dans le centre de données, qui peuvent représenter jusqu'à 30 % de la consommation totale d'énergie. Ce livre blanc explore l'utilisation des commutateurs optiques pour réduire la consommation d'énergie dans les centres de données.
L'intelligence artificielle fait grimper la consommation d'énergie.
Explosion de la consommation énergétique
L'essor de l’informatique en nuage, des données massives (big data) et de l'intelligence artificielle a entraîné une explosion de la consommation d'énergie des centres de données. Par conséquent, les coûts associés à l'alimentation et au refroidissement des centres de données sont devenus un défi important pour les exploitants de centres de données.
Impacts environnementaux
La croissance exponentielle de la consommation d'énergie des centres de données a également contribué à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre, ce qui a suscité des inquiétudes quant à l'impact des centres de données sur l'environnement.
Les enjeux de l'innovation
Le défi pour les exploitants de centres de données est de trouver des solutions innovantes pour réduire la consommation d'énergie et les coûts associés sans compromettre la performance ou la disponibilité. L'utilisation de commutateurs optiques est une solution qui peut aider les centres de données à relever ces défis.
The Real Amount of Energy A Data Center Uses – AKCP.com, 2022
La commutation de circuits optiques permet de réaliser des économies d'énergie et d'obtenir d'excellentes performances.
Utilisation efficace de l'infrastructure du réseau
Les commutateurs optiques étant compatibles avec le débit binaire, ils permettent d'utiliser efficacement des émetteurs-récepteurs de différentes générations et débits de données dans la même infrastructure. Cette efficacité réduit la consommation globale d'énergie car les commutateurs de réseau peuvent traiter plus de données en moins de temps.
Réduire les besoins de refroidissement.
Un commutateur à circuit optique consomme moins d'énergie qu'un commutateur électronique, ce qui réduit les coûts d'exploitation. En outre, le faible dégagement de chaleur d'un commutateur optique réduit l'énergie nécessaire au refroidissement du centre de données, ce qui diminue encore les coûts d'exploitation.
Réaliser des économies d'énergie dans les domaines de l'IA et du HPC.
Dans les domaines de l'IA et du HPC, où les systèmes fonctionnent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, à leur capacité maximale, et compte tenu du prix élevé du kWh, cela se traduit par des économies annuelles potentielles de plusieurs millions de dollars.
Respect de l'environnement
Par conséquent, en mettant en œuvre des commutateurs de circuits optiques, les centres de données peuvent fonctionner de manière plus durable et devenir respectueux de l'environnement.
Mission Apollo
Commutation de circuits optiques à l'échelle du centre de données
Les commutateurs de circuits optiques ont permis de réduire la consommation d'électricité de plus de 30 %.
Google a présenté le premier déploiement en production à grande échelle de commutateurs de circuits optiques pour la mise en réseau de centres de données.
La couche Apollo remplace les blocs Spine pour réduire les coûts et la consommation d'énergie en éliminant les commutateurs électriques et les interfaces optiques utilisés pour mettre en œuvre la couche Spine.
Cela permet également d'améliorer considérablement l'évolution, la fiabilité, la rentabilité, la consommation d'énergie et les performances des applications de leur infrastructure.
Une approche qui change la donne pour s'attaquer aux principaux points de défaillance
Répartition de la consommation électrique d'un centre de données - Chhachhi, 2015
Réduire le nombre d'équipements de réseau
Chaque génération d'émetteurs-récepteurs à plus grande vitesse s'accompagne d'exigences plus élevées en matière de distribution d'énergie. Si l'on considère un émetteur-récepteur 400G typique et un commutateur de réseau 400G à 64 ports fonctionnant à capacité maximale, l'empreinte énergétique, refroidissement compris, est bien supérieure à 1 kW.. Réduire au minimum l'utilisation de ces équipements gourmands en énergie est l'une des solutions pour assurer la durabilité des centres de données d'IA et de HPC.
Prévenir les défaillances des émetteurs-récepteurs
La densité croissante des ports de commutation des réseaux a créé un défi important en matière de refroidissement. Avec des dizaines d'émetteurs-récepteurs à grande vitesse gourmands en énergie dans une seule unité, le maintien d'une température de fonctionnement idéale n'est pas une tâche facile. Les défaillances des émetteurs-récepteurs dues à une mauvaise gestion thermique sont l'un des facteurs les plus importants.
Tirer parti de la commutation de circuits optiques
L'introduction d'un commutateur optique dans le rack permet de remédier à ces défaillances. Les liaisons de communication à commutation optique réduisent à la fois le nombre d'émetteurs-récepteurs impliqués dans le trajet de communication et leur taux de défaillance. Elle permet également de réduire la charge de travail des commutateurs de paquets dans le réseau, évitant ainsi le déploiement de commutateurs de paquets supplémentaires.
R.O.C.S.™ 2
Commutation optique et basculement à l'intérieur du centre de données
R.O.C.S.™ 2
Commutateur à circuit optique double 2x2
Consommation électrique : < 0.5 W
Pertes optiques : < 1,5 dB
Bande passante : 1260 nm à 1620 nm
PDL : < 0.1 dB
Diaphonie : < -60 dB
Temps de commutation : <10 ms
- Commutation automatique (basculement)
- Surveillance intégrée de la puissance optique
- Seuil de puissance réglable
- Sécurité en cas de perte d'alimentation
Réduction du nombre d'équipements tout en assurant une haute disponibilité et des économies d'énergie
Disponibilité élevée
Dans ce cas d'utilisation, le dispositif R.O.C.S. 2 est installé dans une configuration qui rétablit la connectivité du serveur en cas de défaillance d'un émetteur-récepteur descendant, en réaffectant un émetteur-récepteur ascendant en émetteur-récepteur descendant.
Réduction du nombre d'équipements
Cette configuration évite le déploiement d'un deuxième ToR et de deux émetteurs-récepteurs 400G supplémentaires par rapport au déploiement d'un ToR redondant, ce qui permet de réaliser d'importantes économies d'énergie tout en offrant une grande disponibilité.
Attribution d'un espace pour les ressources informatiques.
Les appareils R.O.C.S. 2 sont compacts et évolutifs, ce qui permet une meilleure utilisation de l'espace, réduisant ainsi les besoins en refroidissement et permettant d'augmenter les ressources informatiques.
Cas pratique
Basculement automatique côté commutateur
Fonctionnement normal
Fonctionnement en basculement
Compléter l'infrastructure existante
La redondance des commutateurs au sommet du rack (ToR) et la commutation hybride de circuits optiques offrent des approches différentes pour améliorer la fiabilité et les performances dans un centre de données AI/HPC.
La redondance des commutateurs ToR implique le déploiement de plusieurs commutateurs pour assurer la résilience du réseau et atténuer les points de défaillance uniques.
D'autre part, la commutation hybride s'appuie sur les technologies de communication optique pour établir des connexions dédiées entre les ressources informatiques. Cela réduit la latence et la congestion, permettant des transferts de données efficaces pour les charges de travail d'IA et de HPC.
Les deux approches peuvent se compléter pour créer une infrastructure de centre de données fiable, durable et performante.
Popular ToR and ToR Switch in Data Center Architectures – FS.com, 2022
EPS/OCS Hybrid Networking – NTT Technical Review, Vol. 14, 2016