Jaringan area luas (WAN), tulang punggung global dan pekerja keras Internet saat ini yang menghubungkan miliaran komputer di seluruh benua dan lautan, adalah dasar dari layanan online modern. Karena COVID-19 telah sangat bergantung pada layanan online, jaringan saat ini berjuang untuk memberikan bandwidth dan ketersediaan tinggi yang disebabkan oleh beban kerja yang muncul terkait dengan pembelajaran mesin, panggilan video, dan perawatan kesehatan.
Untuk menghubungkan WAN lebih dari ratusan mil, kabel serat optik yang mengirimkan data menggunakan cahaya dijalin di seluruh lingkungan kita, terbuat dari untaian kaca atau plastik yang sangat tipis yang dikenal sebagai serat optik. Meskipun sangat cepat, mereka tidak selalu dapat diandalkan: mereka dapat dengan mudah terlepas dari cuaca, badai petir, kecelakaan, dan bahkan binatang. Robekan ini dapat menyebabkan kerusakan parah dan mahal, mengakibatkan pemadaman layanan 911, kehilangan konektivitas ke Internet, dan ketidakmampuan untuk menggunakan aplikasi ponsel cerdas.
Ilmuwan dari Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) MIT baru-baru ini menemukan cara untuk melestarikan jaringan saat serat terputus dan mengurangi biaya. Sistem mereka, yang disebut "ARROW," mengkonfigurasi ulang cahaya optik dari serat yang rusak menjadi serat yang sehat, sambil menggunakan algoritme online untuk secara proaktif merencanakan kemungkinan pemotongan serat sebelumnya, berdasarkan permintaan lalu lintas Internet waktu nyata.
ARROW dibangun di persimpangan dua pendekatan yang berbeda: "rekayasa lalu lintas yang sadar kegagalan (TE)", teknik yang mengarahkan lalu lintas ke tempat sumber daya bandwidth selama pemotongan serat, dan "konfigurasi ulang panjang gelombang," yang memulihkan sumber daya bandwidth yang gagal dengan mengkonfigurasi ulang cahaya.
Meskipun kombinasi ini kuat, masalah ini secara matematis sulit dipecahkan karena kekerasan NP-nya dalam teori kompleksitas komputasi.
Tim menciptakan algoritme baru yang pada dasarnya dapat membuat "LotteryTickets" sebagai abstraksi untuk "masalah konfigurasi ulang panjang gelombang" pada serat optik dan hanya memasukkan informasi penting ke dalam "masalah rekayasa lalu lintas." Ini bekerja di samping "metode restorasi optik" mereka yang memindahkan cahaya dari serat yang dipotong ke serat "pengganti" yang sehat untuk memulihkan konektivitas jaringan. Sistem juga memperhitungkan lalu lintas waktu nyata untuk mengoptimalkan throughput jaringan maksimum.
Menggunakan simulasi skala besar dan testbed, ARROW dapat membawa lalu lintas 2x-2.4x lebih banyak tanpa harus menyebarkan serat baru, sambil mempertahankan jaringan yang sangat andal.
“ARROW dapat digunakan untuk meningkatkan ketersediaan layanan, dan meningkatkan ketahanan infrastruktur Internet terhadap pemotongan serat. Ini merenovasi cara kita berpikir tentang hubungan antara kegagalan dan manajemen jaringan—sebelumnya kegagalan adalah peristiwa deterministik, di mana kegagalan berarti kegagalan, dan tidak ada jalan lain selain menyediakan jaringan secara berlebihan,” kata postdoc MIT Zhizhen Zhong “Dengan ARROW, beberapa kegagalan dapat dihilangkan atau dipulihkan sebagian, dan ini mengubah cara kita berpikir tentang manajemen jaringan dan rekayasa lalu lintas, membuka peluang untuk memikirkan kembali sistem rekayasa lalu lintas, sistem penilaian risiko, dan aplikasi yang muncul juga.” Mengelola konfigurasi ulang.
Desain infrastruktur jaringan saat ini, baik di pusat data maupun di jaringan area luas, masih mengikuti "model telepon" di mana insinyur jaringan memperlakukan lapisan fisik jaringan sebagai kotak hitam statis tanpa konfigurasi ulang.
Akibatnya, infrastruktur jaringan dilengkapi untuk membawa permintaan lalu lintas kasus terburuk di bawah semua kemungkinan skenario kegagalan, sehingga tidak efisien dan mahal. Namun, jaringan modern memiliki aplikasi elastis yang dapat mengambil manfaat dari lapisan fisik yang dapat dikonfigurasi ulang secara dinamis, untuk memungkinkan throughput tinggi, latensi rendah, dan pemulihan mulus dari kegagalan, yang membantu mengaktifkan ARROW.
Dalam sistem tradisional, insinyur jaringan memutuskan terlebih dahulu berapa banyak kapasitas yang akan disediakan di lapisan fisik jaringan. Tampaknya tidak mungkin untuk mengubah topologi jaringan tanpa mengubah kabel secara fisik, tetapi karena gelombang optik dapat dialihkan menggunakan cermin kecil, mereka mampu melakukan perubahan cepat: tidak diperlukan pengkabelan ulang. Ini adalah ranah di mana jaringan tidak lagi menjadi entitas statis tetapi struktur dinamis dari interkoneksi yang dapat berubah tergantung pada beban kerja.
Bayangkan sebuah sistem kereta bawah tanah hipotetis di mana beberapa kereta mungkin gagal sesekali. Unit kontrol kereta bawah tanah ingin merencanakan bagaimana mendistribusikan penumpang ke rute alternatif sambil mempertimbangkan semua kemungkinan kereta api dan lalu lintas di atasnya. Dengan menggunakan ARROW, kemudian, ketika kereta api gagal, unit kontrol hanya mengumumkan kepada penumpang rute alternatif terbaik untuk meminimalkan waktu perjalanan mereka dan menghindari kemacetan.
“Tujuan jangka panjang saya adalah membuat jaringan komputer skala besar lebih efisien, dan pada akhirnya mengembangkan jaringan pintar yang beradaptasi dengan data dan aplikasi,” kata profesor MIT Manya Ghobadi, yang mengawasi pekerjaan tersebut. “Memiliki topologi optik yang dapat dikonfigurasi ulang merevolusi cara kita berpikir tentang jaringan, karena melakukan penelitian ini memerlukan pemecahan ortodoksi yang telah ditetapkan selama bertahun-tahun dalam penerapan WAN.'
Untuk menyebarkan ARROW di jaringan area luas dunia nyata, tim telah berkolaborasi dengan Facebook dan berharap dapat bekerja dengan penyedia layanan skala besar lainnya. “Penelitian ini memberikan wawasan awal tentang manfaat konfigurasi ulang. Potensi substansial dalam peningkatan keandalan menarik bagi manajemen jaringan di tulang punggung produksi.” kata Ying Zhang, seorang manajer software engineer di Facebook yang bekerja sama dalam penelitian ini.
“Kami senang bahwa akan ada banyak tantangan praktis ke depan untuk membawa ARROW dari ide lab penelitian ke sistem dunia nyata yang melayani miliaran orang, dan mungkin mengurangi jumlah gangguan layanan yang kami alami saat ini, seperti lebih sedikit laporan berita tentang bagaimana serat pemotongan mempengaruhi konektivitas Internet, ”kata Zhong. “Kami berharap ARROW dapat membuat Internet kami lebih tahan terhadap kegagalan dengan biaya yang lebih murah.”
Waktu ELE
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsPemerintah Siapkan RFP Mencari Proposal dari Perusahaan untuk Dibentuk Semikonduktor tanaman
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsNanomembran yang Sangat Konduktif dan Elastis untuk Elektronik Kulit
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsFungsi MT400A Penguji Jaringan 1040G Portabel yang Ditingkatkan
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsSTMicroelectronics Bergabung dengan Startup Autobahn sebagai Anchor Partner untuk Bertemu dengan Inovator Otomotif Masa Depan