Microsoft testará links na frequência de sub-THz para uso em data centers

A Microsoft deve iniciar pesquisas com links de comunicação na faixa do sub-terahertz (sub-THz) para data centers e, para isso, apresentou um pedido de licença à Federal Communications Commission (FCC), agência regula os serviços de comunicação por rádio, televisão, satélites e cabo, entre outros meios, no país.

Conforme noticiado inicialmente pelo site 6G World, os documentos de solicitação apresentados pela Microsoft ao FCC em dezembro de 2023 reforçam que as bandas de frequência sub-THz (por exemplo) oferecem links direcionais de comunicação de radiofrequência, com alta largura de banda e curto alcance. A Microsoft deseja explorar a comunicação sem fio nessas frequências para complementar os links com fio nos data centers.  A FCC aprovou o pedido da Microsoft em 8 de fevereiro de 2024.

Na visão da Microsoft, além do alto desempenho, os links na faixa do sub-THz possuem vários recursos que os tornam atraente para uso em data centers. Primeiro, feixes altamente direcionais usando conjuntos de antenas permitem a coexistência de múltiplos links de comunicação por meio da multiplexação espacial. O curto alcance de comunicação dos feixes sub-THz, devido à alta atenuação atmosférica, também amplia a reutilização espacial. Além disso, os conjuntos de antenas direcionais possibilitam a montagem e a desmontagem dos links sob demanda. E, como quarta vantagem, é possível estabelecer links com alta largura de banda e alta taxa de transferência de dados com interferência mínima em possíveis implantações externas, promovendo o compartilhamento e a coexistência eficientes do espectro.

Nos documentos de solicitação de uso do espectro, a Microsoft destaca que já existem bancadas de testes sub-THz implantadas para pesquisas acadêmicas e de cooperativas de laboratórios, mas essa nova proposta de experimentos se concentrará exclusivamente na avaliação do uso de links multi-hop para mitigar obstáculos presentes nos data centers e em topologias adequadas para estruturas e layouts típicos de data centers em grande escala.

Alguns trabalhos anteriores já examinaram links ópticos em espaço aberto para fins semelhantes. No entanto, a Microsoft argumenta que essa solução apresenta baixo desempenho em data centers por conta do desafio de apontar com precisão os feixes ópticos na presença de vibrações.  A empresa prevê que, nas bandas de frequência sub-THz, não haverá problemas de alinhamento devido à largura de feixe relativamente grande e ajustável.

A expectativa da Microsoft é de que a capacidade de direcionar eletronicamente os feixes de radiofrequência rapidamente também permitirá desenvolver circuitos de controle apropriados para mitigar ainda mais os desafios causados pelas vibrações dos equipamentos.

Para alcançar os objetivos dos testes, todo o programa de pesquisa experimental será realizado em ambientes fechados em Redmond, cidade onde está localizada a sede da Microsoft, no estado de Washington (EUA), e usarão as faixas de frequência 246 GHz-249,5 GHz, 252 GHz-257 GHz, 275,4 GHz-275,5 GHz e 258,5 GHz-260,5 GHz.

Equipamentos da Keysight Technologies

Os experimentos da Microsoft usarão equipamentos da Keysight Technologies. Em seu site, a empresa apresenta seu ambiente de testes 6G sub-terahertz para P&D que atende a uma infinidade de bandas de frequência, larguras de banda e tipos de formas de onda, com flexibilidade e capacidade de expansão.

Em abril do ano passado, a Keysight Technologies, em colaboração com o Laboratório Nacional de Física (NPL) e a Universidade de Surrey, afirmou ter estabelecido a primeira conexão 6G com velocidades superiores a 100 Gbps em frequências sub-THz no Reino Unido.

A empresa destacou que, para atingir velocidades de dados e baixas latências exigidas por casos de uso como veículos autônomos e realidade aumentada, serão necessárias velocidades de transferência de dados de 100 Gbps a 1 Tbps. Para essas situações, está sendo pesquisado o uso de frequências sub-THz que, contudo, apresentam desafios de integridade dos sinais e perda do caminho.

O mercado global de redes para data centers, que envolve elementos de interconexão via sistemas de comutação, roteamento, balanceamento de cargas e análise, entre outros meios, para compartilhamento de dados, deverá atingir US$ 38,3 bilhões até 2030.

Interface própria

Buscando reduzir sua dependência do hardware da NVidia para data centers, a Microsoft também está desenvolvendo sua própria interface de rede, segundo informou o site The Information. O projeto, que deve demorar mais de um ano para ser concluído, vai ajudar a otimizar a infraestrutura Microsoft Azure usada em seus data centers, inclusive para clientes que querem usufruir de soluções de Inteligência Artificial (IA).

O primeiro grande movimento na direção dessa iniciativa foi a aquisição da startup Fungible, por US$ 190 milhões no início de 2023, fornecedora de infraestruturas desagregadas e escaláveis para acelerar o desempenho de redes e armazenamento de data centers com unidades de processamento de dados (DPUs) de alta eficiência e baixo consumo de energia. Segundo informou a Microsoft na época, a equipe da Fungible se juntaria ao grupo de engenharia de infraestrutura para data centers da empresa e se concentraria na oferta de soluções de DPUs, inovação em redes e avanços em sistemas de hardware.

O trabalho de desenvolvimento da nova interface de rede da Microsoft está sendo liderado por Pradeep Sindhu, cofundador da Juniper Networks e ex-CEO da Fungible. Ao desenvolver seu próprio chip de rede, a Microsoft está procurando resolver problemas de tráfego de dados que surgiram durante a implantação dos chips NVidia AI nos data centers da empresa. Em geral, sistemas de IA nesses ambientes movem grandes volumes de dados entre servidores e demandam conexões confiáveis e velozes.

De acordo com fontes do The Information, o novo chip de rede da Microsoft será semelhante ao ConnectX-7 da NVidia, disponível em configurações de uma, duas ou quatro portas e até 400 Gb/s de largura de banda. Essa não é a única iniciativa recente da Microsoft no campo do hardware para data centers. Em novembro do ano passado, a empresa apresentou dois chips personalizados desenvolvidos em seu laboratório na cidade de Redmond, Washington (EUA): o Azure Maia 100 AI Accelerator e a Azure Cobalt 100 CPU. A previsão é que devem ser implantados nos data centers da Microsoft para executar seu Copilot, o Azure OpenAI e outros serviços.