<


‘AI en Machine Learning jagen de vraag naar glasvezel flink aan’

panduit

Al voor we met een intelligente lockdown te maken kregen, waren veel bedrijven en overheden in ons land bezig met een digitale transformatie. Als gevolg van COVID-19 is die ingrijpende modernisering in een ongekende stroomversnelling gekomen. AI en machine learning spelen hierbij een hoofdrol. Wat betekent dit voor datacenters en dan met name de hoeveelheid dataverkeer die zij moeten verwerken? Panduit schreef hierover een zeer relevante whitepaper getiteld ‘Toekomst glasvezelkabels voor datacenters’.

De digitale economie is gebaseerd op datacenters die kunnen schalen van een micronetwerk met maar enkele servers naar een campusomgeving bestaande uit meerdere gebouwen. Deze kunnen duizenden of zelfs honderdduizenden servers, kilometers kabel, en enorme aantallen opslagsystemen, ­routers, switches en hubs bevatten. Allemaal bedoeld om de servers en storage-apparaten te verbinden met de Internet-backbones.

panduit1

Forse groei van het aantal hyperschaalbare datacenters.

De prognoses voor het groeiend dataverkeer nemen in alle categorieën toe. Kijk maar eens naar trends als:

  • Dataverkeer binnen het datacenter
  • Inkomend en uitgaand verkeer van en naar het datacenter
  • Mobiel dataverkeer
  • Door eindgebruikers gegenereerd verkeer
  • Bedrijfsinformatie van bedrijven
  • Door computers gegenereerd dataverkeer
  • Internet of Things

De architectuur van datacenters evolueert naar multi-fiber connectiviteit voor high-­density toepassingen. Voor de bandbreedte-eisen van veel datacenters volstaan nu nog interfaces met 10 Gbps, meent Panduit. De komende jaren zijn er echter 25, 50 en 100 Gbps-poorten nodig. Voor deze ontwikkeling moeten de glasvezelverbindingen een uitstekende kwaliteit hebben.

  panduit2

Huidige en verwachte percentages netwerkaansluitingen.

Ongekende groei

De komende jaren gaan we in de datacenterwereld een ongekende groei meemaken. ­Laten we eens wat cijfers op een rij zetten:

  • Het aantal hyperschaalbare (hyperscale) datacenters groeit wereldwijd van 338 eind 2016 tot 628 in de loop van 2021. Dan bevatten deze faciliteiten 53% van alle in datacenters geïnstalleerde servers. Het dataverkeer binnen hyperschaalbare ­datacenters verviervoudigt tussen 2016 en 2021. In 2021 verwerken deze zo’n 55% van het dataverkeer tussen alle datacenters.
  • Het jaarlijkse wereldwijde IP-verkeer vanuit datacenters zal eind 2021 zo’n 20,6 Zettabytes (ZB) (1,7 ZB per maand) bedragen. In vergelijking met de 6,8 ZB per jaar (568 Exabytes (EB) per maand) in 2016 betekent dat een enorme toename in vijf jaar. Gemiddeld gezien groeit het IP-dataverkeer tussen 2016 en 2021 jaarlijks zo’n 25% (gemiddelde groei per jaar).
  • In 2021 vertegenwoordigen videostreams 10% van het interne datacenterverkeer - vergeleken met 9% in 2016, maar 80% van het datacenter-naar-apparaat verkeer.
  • Cisco voorspelt dat het wereldwijde IP-verkeer in datacenters 400% groeit en de wereldwijde belasting van het datacenter vanaf 2015 tot 2020 zo’n 2,6 keer toeneemt.

Digitale disruptie en transformatie en Ethernet

  • De marktinformatie over datacenterapparatuur van IHS Markit laat zien dat de ­wereldwijde omzet aan Ethernet-switches in het derde kwartaal van 2017 2,9 miljard dollar bedroeg en jaarlijks zo’n 12% groeit.
  • De wereldwijde leveringen van Ethernet switch-poorten voor datacenters groeiden met 24% tot 12,5 miljoen in het derde kwartaal van 2017. De jaarlijkse groei voor 25 en 100 Gigabit Ethernet (GE)-poorten bedroeg respectievelijk 251% en 369%.
  • 25GE en 100GE-poorten vertegenwoordigden het merendeel van de groei in het derde kwartaal van 2019. Deze 25GE- en 100GE-poorten waren samen goed voor 16% van alle Ethernet-poorten die in het derde kwartaal van 2017 werden verscheept, 61% bestond uit 10GE- poorten.
  • Prognoses tot 2021 gaan ervan uit dat de levering van 25/100GE-poorten met 46% groeit, terwijl het aantal 10GE-poorten met 46% zal dalen, als klanten de serververbindingen upgraden van 10GE naar 25GE. In 2018 zijn al pilotprojecten voor 200/400GE gestart en IHS Markit verwacht dat de markt hiervoor in 2021 circa 1 miljard dollar bedraagt.

Mobiel dataverkeer

Moor Insights & Strategy verwacht dat de IT-ontwikkelingen enorme investeringen in hardware tot gevolg hebben, waarvoor zij een bedrag van 326 miljard dollar in 2025 prognotiseren. Dat is nodig voor de 5G-dataverwerking, -opslag en -netwerkbehoeften in het datacenter en edge computing, voor transformatieprojecten, voor connectiviteitsnetwerken en 5G-modems.

“De hardwarekosten voor 5G groeien naar verwachting naar 326 miljard dollar in 2025. Deze investeringen zijn onder te verdelen naar de volgende segmenten: 56% voor de datacenters - inclusief public cloud, 22% voor de netwerk-transformatie, 3% voor edge computing en 19% voor 5G modems en IP”, menen de analisten van Moor.

panduit3

Geschatte omvang van datacenters.

Groeiverwachtingen voor mobiele data

Het maandelijkse mobiele dataverkeer per smartphone groeit in elke regio. West-Europa staat daarbij op de tweede plaats met een dataverkeer van 4,1 GB eind 2017 en 28 GB eind 2023. West-Europa is de regio met het hoogste maandelijkse groeipercentage voor het mobiele dataverkeer per smartphone in de prognoseperiode. Deze groei heeft ­natuurlijk ook een relatie met de potentiële toename van de huidige bekabelingsoplossingen en de capaciteit die de komende jaren nodig is voor de verwerking van het toenemende dataverkeer. In Noord-Amerika is het datagebruik het grootst. Hier bedroeg het dataverkeer per smartphone eind 2017 7,1 GB per maand, terwijl men een groei naar 48 GB tegen het einde van 2023 voorspelt.

Dataverkeer gegenereerd door computers

Deloitte Global keek naar de omzetgroei van chips voor Machine Learning (ML) in datacenters. Ruim een kwart daarvan bestaat uit FPGA en ASIC’s. De consultants van het ­bedrijf concluderen dat de marktpotentie voor ML-technologieën in 2020 uitkomt op zo’n 26 miljard dollar.

Omvang te bouwen datacenters

Recente cijfers van Afcom die Panduit in de whitepaper citeert, laten opnieuw indrukwekkende cijfers zien:

  • Bij 48% was de omvang van bestaande datacenters tussen de 465 en 4.645 m2.
  • Ongeveer 50% meldde dat hun datacenters binnen 12 maanden groeien naar een oppervlakte tussen de 465 m2 en 4.645 m2
  • 16% gaf aan dat hun bestaande datacenters tussen de 9.290 en 46.452 m2 bedragen
  • 3 jaar vooruitkijkend gaf 26% aan dat de datacenteromvang tussen de 9.290 en 46.452 m2 uitkomt.

EU datagebruik en -beheer

Door de stimuleringsprogramma’s voor digitale innovaties en een betere ICT-infrastructuur groeit het datagebruik en -beheer binnen de EU in een hoog tempo. Verwacht wordt dat het totale investeringsvolume toeneemt tot zo’n 4% van het bruto binnenlands product van de EU.

Volgens een recente studie waren in 2015 al 6 miljoen mensen werkzaam in dataverwerkende functies en in 2016 zo’n 6,16 miljoen. Tot en met 2020 verwacht men een groei­scenario van 14,1% voor het aantal Europeanen in dataverwerkende functies, oftewel naar bijna 10,5 miljoen.

Hoe verder?

Samenvattend is dit waar we nu in de visie van Panduit staan:

  • Momenteel wordt vooral 40/100GE uitgeleverd.
  • Er zijn inmiddels standaarden voor 200GE en 400GE goedgekeurd.
  • De roadmap geeft een ontwikkeling aan richting 800GE en 1,6TE.
  • Er is inmiddels een IEEE-werkgroep in het leven geroepen voor (alweer) de volgende generatie netwerken.

Op transportgebied is het onwaarschijnlijk dat er maar één oplossing bestaat voor toekomstige investeringen in netwerkinfrastructuur. In termen van snelheid en capaciteit is er echter wel één netwerktechnologie die bedrijven vertrouwen om lineaire schaalbaarheid te kunnen bieden. Dat is namelijk Ethernet via singlemode en multimode glasvezelkabels.

40/100GE wordt volop gebruikt, terwijl al standaarden voor 200GE en 400GE zijn goedgekeurd en gepubliceerd door de IEEE. In ­datacenters is Ethernet het meest gebruikte netwerkplatform, mede omdat het al de ­architectuur en technologie biedt voor ­toekomstbestendige datacenters, tegen een aantrekkelijke kostprijs.

panduit4

Overzicht van het bereik van 1,5 dB-aansluitingen.

De snelgroeiende vraag naar bedrijfs- en ­hyperschaalbare datacenters wordt gevoed door een groot aantal nieuwe toepassingen. Voor het verwerken daarvan is een hoge kwaliteit datacenter- en netwerkinfrastructuur nodig.

Belangrijke vragen

Dit roept twee belangrijke vragen op:

  • Welke basis moet worden gelegd voor deze datacenternetwerken?
  • Hoe kan men de prestaties voor bestaande toepassingen garanderen en een migratiepad bieden voor de toekomstige Ethernet-snelheden met investeringen in kabels en verbindingen?

Voor de genoemde nieuwe toepassingen zijn (veel) hogere netwerksnelheden nodig. Nu de apparatuur daarvoor op de markt komt, wordt de benodigde bandbreedte voor toepassingen op het gebied van Artificial Intelligence (AI) en Machine Learning (ML) een ­kritische voorwaarde om te voorkomen dat er in het netwerk een bottleneck ontstaat.

Momenteel wordt ML-dataverkeer met een snelheid van 40 Gbps en 100 Gbps over singlemode en multimode glasvezelkabels verzonden. Een aantal bedrijven heeft echter al de transitie naar 200 Gbps en 400 Gbps in gang gezet. Dit heeft invloed op alle infrastructuuronderdelen - vanaf de netwerk­architectuur tot en met de connectoren, ­kabels en switches. Ook netwerktopologieën moeten worden aangepast, omdat hiërarchische 3-laags ­architecturen te veel latency hebben voor ML en AI. Voor grote hoeveel­heden oost-west verkeer moet de server verbinding maken met een enkele niet-blokkerende switch.

Signature Core

Panduit’s multimode ‘signature core’ glasvezelbekabeling biedt nu al de grotere capaciteit en lage latency die nodig zijn voor toekomstige generatie netwerken, stelt het bedrijf. Het ondersteunt 40GE bi-directionele netwerken in een datacenter. Signature Core en BiDi zijn veel kosteneffectiever dan het ­inzetten van singlemode systemen voor 40G Ethernet.

OM5 signature core met 40G SWDM breidt het bereik zonder performance-verlies uit tot

485 meter, vergeleken met - op basis van de minimumeisen - een bereik van 440 meter. 100GE SWDM en OM5 signature core is toepasbaar tot 185 meter in vergelijking met de standaard 150 meter.

Verder biedt het een duidelijk migratiepad naar toekomstige 400GE bi-directionele netwerken met een grotere compatibiliteit.

Robbert Hoeffnagel