Artykuł autorstwa Jacka Kłonicy, Krzysztofa Piotrowskiego i, Michała Kandziory.
Rozwój aplikacji i usług opartych o sztuczną inteligencję (AI) w sposób znaczący wpłynie na zmiany w szerokopasmowych sieciach komunikacyjnych, wygeneruje zapotrzebowanie transmisji Zetabajtów (ZB) danych, które będą przetwarzane w infrastrukturze typu „cloud” – czyli rozproszonych Data Center. AI jest ogromnym wyzwaniem dla Data Center oraz dla systemów komunikacyjnych zarówno na poziomie sieci LAN (Local Area Network), dostępowych MAN (Metro Area Network) jak i w sieciach szkieletowych (WAN).
Istniejące sieci komunikacyjne będą musiały wkrótce sprostać nowym wymaganiom wynikającym z nieustannego przyrostu przetwarzanych danych: od 147 ZB (2024) do 291 ZB (2027)[1]. Istniejące systemy sieciowe muszą w związku z tym zostać rozbudowane do wydajności umożliwiających szkolenie dużych modeli językowych opartych na algorytmach uczenia się (LLM) i obsłudze aplikacji opartych na AI.[2] Sposobem na zapewnienie sprawnego przetwarzania zbiorów danych i zapewnienia żeby ich wymiana dokonywała się bez opóźnień będą zaawansowane oraz zarządzane przez aplikacje oparte na AI systemy sieciowe oraz gotowe na duże przepływności sieci światłowodowe.
Najczęściej wykorzystywana w dostępie do źródeł danych jest infrastruktura Metro Ethernet, oparta na strukturze połączeń „punkt – punkt” oraz „punkt – wiele punktów” z prędkością do 10Gbit/s. W związku z opisanymi potrzebami rozwoju AI nastąpią zasadnicze zmiany w infrastrukturze budowanej w Data Center, a także w sieciach budynkowych, przemysłowych i kampusowych.
Kluczowym stanie się przygotowanie sieci konwergentnych, rozwiązań z możliwie małą ilością aktywnych urządzeń i przyjąć należy, że jedynym rozwiązaniem, które będzie w stanie sprostać tym wymaganiom będą Pasywne Sieci Optyczne – PON (POLAN).
[3]
POLAN to znana od dawna w sieciach dostępowych technologia, która dzięki dynamicznemu rozwojowi w ostatnich latach do standardu XGS-PON (ITU-TG.9807.1) umożliwia symetryczną transmisję danych z prędkością ~10 Gb/s. Kluczowymi zaletami technologii jest dystans między węzłem centralowym a terminalem abonenckim, który dochodzi do 60 km oraz żywotność >20 lat. W strukturze POLAN brak aktywnych węzłów pośrednich: mamy tylko jednostkę centralową OLT (Optical Line Termination), pasywne splittery optyczne i terminale abonenckie ONT (Optical Terminal Unit).
Architektura POLAN jest także technologią bezpieczniejszą niż konwencjonalne sieci LAN/WAN, z uwagi na wykorzystanie światłowodów, które gwarantują bezpieczeństwo w warstwie fizycznej na poziomie zgodności z wymaganiami HIPAA oraz PCI DSS. Standard POLAN realizuje rozbudowane mechanizmy bezpieczeństwa: szyfrowanie danych przy pomocy AES, Access Control List, Broadcast Datagram Rate, autentykację urządzeń ONT oraz silne uwierzytelnianie w warstwie fizycznej danych i portów użytkownika, co ogranicza możliwość złośliwych działań.
POLAN wciąż ewoluuje: pilotażowe wdrożenia kolejnych generacji oferują już transmisję symetryczną 50Gbps (50GPON), a możliwość zastosowania WDM zwiększa wydajność pojedynczego włókna światłowodowego.
POLAN jest technologią znacznie tańszą z uwagi na małą liczbę urządzeń aktywnych. Centralne zarządzanie, od OLT do ONT jest zaletą nie do przecenienia. System PON oferuje żywotność wynoszącą 20 do 30 lat . Z tego powodu całkowity koszt posiadania (Total Cost of Ownership) wynosi zazwyczaj około 30% kosztów systemów Active Ethernet LAN. Zawdzięczamy to szczególnie znacznemu zmniejszeniu zajętości tras kablowych i brakowi węzłów pośrednich, które skutkuje znaczącym zmniejszeniem zużycia energii.
Na podstawie badań przeprowadzonych w Niemczech, Komisja Europejska nazywa światłowód „najbardziej energooszczędną technologią szerokopasmową” w porównaniu z innymi rodzajami kabli. Przy szybkości 50 Mb/s połączenia światłowodowe emitują 1,7 tony CO2 rocznie, podczas gdy najlepsza opcja realizowana na kablach miedzianych emituje 2,7 tony. Zatem przejście na światłowód może natychmiast zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 1 tonę rocznie”.[4]
[1] Worldwide IDC Global DataSphere Forecast, 2024–2028: AI Everywhere, But Upsurge in Data Will Take Time by Adam Wright https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=US50554523
[3] ZTE Corpooration
[4] https://blog.frontier.com/2022/09/how-does-choosing-fiber-internet-benefit-the-environment/