Глобальные сети (WAN), глобальные магистрали и рабочие лошадки сегодняшнего Интернета, которые соединяют миллиарды компьютеров на континентах и в океанах, являются основой современных онлайн-сервисов. Поскольку COVID-19 делает жизненно важным онлайн-сервисы, современные сети изо всех сил пытаются обеспечить высокую пропускную способность и доступность, обусловленную новыми рабочими нагрузками, связанными с машинным обучением, видеозвонками и здравоохранением.
Чтобы соединить глобальные сети на расстоянии сотен миль, по нашим районам проложены оптоволоконные кабели, передающие данные с помощью света, сделанные из невероятно тонких нитей из стекла или пластика, известных как оптические волокна. Хотя они очень быстрые, они не всегда надежны: они легко могут сломаться от непогоды, грозы, несчастных случаев и даже животных. Эти разрывы могут нанести серьезный и дорогостоящий ущерб, что приведет к отключению службы 911, потере подключения к Интернету и невозможности использовать приложения для смартфонов.
Ученые из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL) недавно придумали способ сохранить сеть, когда оптоволокно выходит из строя, и снизить затраты. Их система, названная «ARROW», перенастраивает оптический свет от поврежденного волокна к здоровому, используя онлайн-алгоритм для заблаговременного планирования возможных перерывов волокна на основе требований интернет-трафика в реальном времени.
ARROW построен на пересечении двух различных подходов: «проектирование трафика с учетом сбоев (TE)», метод, который направляет трафик туда, где ресурсы полосы пропускания во время обрывов волокна, и «реконфигурация длины волны», которая восстанавливает отказавшие ресурсы полосы пропускания путем перенастройки. свет.
Хотя эта комбинация является мощной, проблему математически сложно решить из-за ее NP-сложности в теории вычислительной сложности.
Команда создала новый алгоритм, который, по сути, может создавать «LotteryTickets» как абстракцию для «проблемы реконфигурации длины волны» на оптических волокнах и передавать только важную информацию в «проблему управления трафиком». Это работает вместе с их «методом оптического восстановления», который перемещает свет от перерезанного волокна к «суррогатным» здоровым волокнам для восстановления возможности подключения к сети. Система также учитывает трафик в реальном времени для оптимизации максимальной пропускной способности сети.
Используя крупномасштабное моделирование и испытательный стенд, ARROW может передавать в 2–2.4 раза больше трафика без необходимости развертывания новых волокон, сохраняя при этом высокую надежность сети.
«ARROW можно использовать для повышения доступности услуг и повышения устойчивости инфраструктуры Интернета к перебоям в оптоволоконных сетях. Это обновляет то, как мы думаем о взаимосвязи между сбоями и управлением сетью - раньше сбои были детерминированными событиями, где сбой означал сбой, и не было другого пути, кроме избыточного выделения ресурсов в сети, - говорит постдок из Массачусетского технологического института Чжичжэнь Чжун. некоторые сбои можно устранить или частично восстановить, и это меняет наши представления об управлении сетью и проектировании трафика, открывая возможности для переосмысления систем управления трафиком, систем оценки рисков и новых приложений ». Управление реконфигурируемостью.
Дизайн сегодняшних сетевых инфраструктур, как в центрах обработки данных, так и в глобальных сетях, по-прежнему соответствует «модели телефонии», когда сетевые инженеры рассматривают физический уровень сетей как статический черный ящик без возможности реконфигурирования.
В результате сетевая инфраструктура оснащена для удовлетворения потребностей в трафике в наихудшем случае при всех возможных сценариях сбоя, что делает ее неэффективной и дорогостоящей. Тем не менее, в современных сетях есть эластичные приложения, которые могут извлечь выгоду из динамически реконфигурируемого физического уровня, чтобы обеспечить высокую пропускную способность, малую задержку и плавное восстановление после сбоев, что помогает реализовать ARROW.
В традиционных системах сетевые инженеры заранее решают, какую пропускную способность обеспечить на физическом уровне сети. Может показаться невозможным изменить топологию сети без физического изменения кабелей, но, поскольку оптические волны могут быть перенаправлены с помощью крошечных зеркал, они способны к быстрым изменениям: не требуется переналадка. Это область, в которой сеть больше не является статическим объектом, а представляет собой динамическую структуру взаимосвязей, которая может меняться в зависимости от рабочей нагрузки.
Представьте себе гипотетическую систему метро, в которой время от времени могут выходить из строя некоторые поезда. Блок управления метро хочет спланировать, как распределить пассажиров по альтернативным маршрутам, учитывая все возможные поезда и движение по ним. Затем, используя СТРЕЛКУ, когда поезд выходит из строя, блок управления просто объявляет пассажирам лучшие альтернативные маршруты, чтобы минимизировать время в пути и избежать заторов.
«Моя долгосрочная цель - сделать крупномасштабные компьютерные сети более эффективными и в конечном итоге разработать интеллектуальные сети, которые адаптируются к данным и приложениям», - говорит профессор Массачусетского технологического института Маня Гобади, руководившая работой. «Наличие реконфигурируемой оптической топологии революционизирует то, как мы думаем о сети, поскольку выполнение этого исследования требует нарушения ортодоксальных традиций, установленных в течение многих лет при развертывании WAN».
Чтобы развернуть ARROW в реальных глобальных сетях, команда сотрудничает с Facebook и надеется работать с другими крупными поставщиками услуг. «Исследование дает первоначальное представление о преимуществах реконфигурации. Значительный потенциал повышения надежности привлекателен для управления сетью в производственной магистрали ». - говорит Ин Чжан, менеджер по программному обеспечению в Facebook, который участвует в этом исследовании.
«Мы рады, что впереди нас ждет множество практических задач, которые позволят перенести ARROW из идей исследовательских лабораторий в реальные системы, обслуживающие миллиарды людей, и, возможно, сократить количество перебоев в обслуживании, с которыми мы сталкиваемся сегодня, например, меньше новостей о том, как волокно сокращения влияют на подключение к Интернету », - говорит Чжун. «Мы надеемся, что ARROW сможет сделать наш Интернет более устойчивым к сбоям с меньшими затратами».
ЭЛЕ Таймс
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsПравительство готовит запрос предложений от компаний по созданию Полупроводниковое растения
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsВысокопроводящая и эластичная наномембрана для кожной электроники
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsМодернизированный портативный тестер сети 400G MT1040A Функции
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsSTMicroelectronics присоединяется к Startup Autobahn в качестве основного партнера, чтобы встретиться с автомобильными новаторами завтрашнего дня