数据中心及其支持的服务中的数据流量正在迅速增长。就Google而言，其数据中心的带宽需求每年大约翻一番。为此，硬件已经取得了很大的进步。 Tomahawk4交换机刚刚达到25.6 Mbit / s。收发器技术最近突破了400G。
到2021年，大约95%的数据中心流量将来自云，并且在云应用程序中，大多数数据包都在500字节以下。随着尺寸变小，您需要更快地切换以匹配。不幸的是，网络仍在努力等待延迟。
随着数据中心系统的扩展，使用中的电子分组交换网络将遇到“长尾延迟”，通常达到数百毫秒甚至更长，比中值延迟值高几个数量级。详细地，在正常情况下，每100个用户中有1个的等待时间达到峰值不是问题，但是当1%的用户变成数千个用户时，这将成为一个真正的问题。
最近发布的称为PULSE的体系结构提供了创新的解决方案。本杰明和其他人设计了一个由分布式硬件调度程序控制的光电路交换网络。在MATLAB上进行建模时，该架构的平均延迟约为1微秒，尾部延迟约为5微秒。当考虑调整开销时，尽管瞬时节点到节点的限制为100Gbps，但其吞吐量却达到了惊人的每秒25.6Pb。
这是通过网络的某些关键功能完成的。使用了并联星形耦合器，该星形耦合器允许光从任何端口均等地传输到所有其他连接的端口。每个机架有64个节点，总共64个机架，每个节点具有多个收发器以方便子网。每个收发器通过不同的星形耦合器将其节点连接到不同的子网。
在数据传输期间，发射器和接收器被调谐到相同的时隙和波长。因此，对于每个耦合器，在同一机架中都有一个相应的节点调度程序，用于处理源-目标机架对。另外，请求会提前几个周期（周期持续时间）发送到调度程序。创新的调度算法为每个电路周期计算一个新的波长。这种架构的关键特征是其纳秒级电路的重新配置速度。
由于子网是完全独立的，因此这种独特的设置允许波长复用。结果，该网络可以支持超过250,000个通道。此外，该系统允许100%的波长使用。该体系结构不需要缓冲，寻址和网络内交换。但是，它确实需要极快的过滤，调度，数据恢复，可调波长切换和同步。在这种布局中，节点可以有效地共享资源并最大程度地减少瓶颈。
的令人惊讶的发现之一是，与当前的网络体系结构相比，其成本约为5美元/ Gbps，这实际上非常划算。因此，该网络每人仅消耗82皮焦耳。收发器的成本在下降，这将进一步使PULSE等系统受益。另外，在数据中心的刷新周期中，仅需要升级终端节点收发器，可以节省更多成本。
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2023-09-18