红外连接或可简化数据中心通讯
2017-02-11 10:07:39 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，“服务器机架间高灵活性自由空间光互联”项目（亦即Firefly项目）由宾夕法尼亚州立大学、纽约州立大学石溪分校和卡内基梅龙大雪联合开发。该项目将利用安装在数据中心服务器机架顶部的红外激光器和接收器来传输信号。”
数据中心是许多信息系统的中心点，但是，沉重的连接服务器的线缆，在服务器机架上堆的老高，就像圣诞节时圣诞树上挂满的彩灯，逐渐开始变成一种灾难。现在，有一支工程师团队正研究利用红外自由空间光学技术来代替线缆实现通讯。
一束红外激光正进入信号系统的接收器
“我们和其它研究人员曾尝试射频信号发送，但是，短距离后信号束开始变宽，”宾夕法尼亚州立大学电子工程客座教授Mohsen Kavehrad说，“而数据中心建筑可能超过1英里长，每个服务器机架都需要实现通讯连接。”
Microsoft（美国微软）公司的工程师在一项实验中发现，射频信号发送干扰多，有效连接有限，而且系统发送接收的数据量也有限。
“我们采用了一种自由空间光学连接，” Kavehrad在2017美国西部光电展上介绍道，“该技术使用了一款非常便宜的镜片，获得了一束非常窄的零干涉红外光束，具有高通量的同时，没有服务器连接数量限制。”
据麦姆斯咨询报道，“服务器机架间高灵活性自由空间光互联”项目（亦即Firefly项目）由宾夕法尼亚州立大学、纽约州立大学石溪分校和卡内基梅龙大雪联合开发。该项目将利用安装在数据中心服务器机架顶部的红外激光器和接收器来传输信号。红外激光模块可以快速重新配置以获取任意机架上的目标接收器。由于机架一般高度超过6.5英尺，因此人为干扰非常少，工作人员可以在机架间自由走动，而不会干扰激光束的传输。
据Kavehrad介绍，数据中心1英里长的房间内，机架上可能会有40万台服务器。它们通常为数据通讯高峰而建，这意味着大多数时候，约有30%的服务器是处于离线状态。但是，因为它们仍然处于开机状态，因此，它们会持续散发热量，需要不断提供冷却。Kavehrad预计到2020年，全球数据中心每小时需要使用总量高达1400亿千瓦的电力，约等于130亿美元的电费，相当于50座电厂的输出。
尽管空载服务器的光缆和能耗是个问题，但是通讯容量更重要。如果数百根光缆合并缩减至数根，数据传输瓶颈便会产生，这将降低数据中心传输信息的速度。一款可灵活配置的系统可以降低瓶颈，甚至减少所需要的服务器数量。
于是，研究人员设计了Firefly架构，尽管目前还没有真正部署。他们开发了一种简化的概念验证系统，来展示他们的红外激光器可以运载信号并传输至目标接收器。这些红外激光器传输波分复用（通过不同色彩的光传输多个信号）双向数据流，从误码率（Bit Error Rate , BER）测试装置获得的每个方向的数据传输速率为每秒10 Gigabits（千兆）。误码率测试确定信号由于干扰、噪音、失真或同步问题产生的错误数量。
研究人员利用一个单向光缆电视信号对双向信号波分复用进行概念验证。总数据流从光缆至红外激光器，穿过房间到达接收器，然后在电视和误码率测试装置上呈现结果。研究人员用手切断激光束便截断了系统，但把手拿开后，信号又能快速恢复传输。
据Kavehrad介绍，该系统利用了MEMS微镜实现快速对准和配置。这些MEMS器件使用极少的电量，从四个方向上重新定位微镜，使其对准接收器。微镜的移动非常微小以至于无法察觉，但是计算机程序能够快速定位接收器，并精准的瞄准目标。其激光束还可以快速的移动以瞄准不同的接收器。
精确对准和通过红外激光传输信号，仅是研究人员实现Firefly能够运行的其中两个障碍。一旦信号到达目标，它还需要实现无缝进入光缆。在无线环境下控制和管理数据分布系统同样也很重要。
“我们正尝试利用红外光代替毫米波（射频）来实现数据可重构计算，” Kavehrad说，“我们需要避免供应过度，利用最少的交换机提供足够的带宽来实现互联。我们希望能够去掉所有的光缆。”
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