Establecido un nuevo récord de transmisión por internet entre hemisferios

Un grupo integrado por científicos e ingenieros de Brasil y de Estados Unidos logró transferir datos desde São Paulo hasta Miami a una tasa estimada en 100 gigabits por segundo

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Un grupo de científicos e ingenieros del São Paulo Research and Analysis Center (Sprace), del Núcleo de Computación Científica (NCC) de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) y de la Academic Network of São Paulo (Red ANSP), de Brasil –todos con el apoyo de la FAPESP–, y del Americas Pathways (AmPATH) y el California Institute of Technology (Caltech), de Estados Unidos, logró establecer un nuevo récord de transmisión de datos entre los hemisferios Sur y Norte y viceversa.

En un primer experimento, lograron transferir datos desde el centro de procesamiento de datos desde el NCC de la Unesp, en São Paulo, hasta Miami, en Estados Unidos, con gran estabilidad y durante un lapso de tiempo de 17 horas, a una tasa de aproximadamente 85 gigabits por segundo (Gbps), una capacidad de transmisión 8.500 veces mayor que la de la banda ancha de internet de uso residencial en Brasil, de hasta 10 megabits por segundo (Mbps).

Poco tiempo después, en un nuevo experimento realizado en el sentido contrario, lograron transferir datos durante una hora desde partir de Miami hasta el Sprace –cuyos sistemas están instalados en el NCC– a una tasa promedio de 96,56 Gbps, con picos de 97,56 Gbps y siempre arriba de los 95,86 Gbps, equivalente a casi 10 mil veces la capacidad de transmisión de la banda ancha de internet de uso residencial en Brasil.

La nueva marca se estableció durante la conferencia SuperComputing 2016 (SC16), considerada uno de los mayores y más prestigiosos eventos de computación de alto rendimiento, redes y almacenamiento de datos del mundo, realizada en Salt Lake City, en Estados Unidos, entre los días 13 y 18 de noviembre.

“Fue la tercera vez que logramos un récord de transmisión de datos entre los hemisferios Sur y Norte en esa conferencia y en colaboración con el Caltech”, declaró Rogério Iope, gerente ejecutivo del NCC de la Unesp, quien coordinó las demonstraciones, a Agência FAPESP.

“En 2004, cuando el Sprace comenzó sus actividades y participó por primera vez en demostraciones de conectividad internacional en ese evento, alcanzamos el récord de transmisión de 1 Gbps con la tecnología disponible en ese entonces. Y en 2009, un mes después de la inauguración del centro de procesamiento de datos del NCC, alcanzamos la marca de 8 Gbps de salida y la misma tasa de entrada, con lo cual quedó demostrada la capacidad de tráfico del centro”, afirmó.

Una mejora constante

De acuerdo con Iope, el logro de esos récords sucesivos de transmisión de datos entre hemisferios fue posible debido a la constante mejora de la infraestructura de red del Sprace.

El centro de análisis computacional integra el Worldwide LHC Computing Grid (WLCG), una infraestructura de computación distribuida (grid, o en malla) entre más de 200 instituciones de investigación de todo el mundo, que funciona como una sola máquina, con la función de procesar y almacenar los datos producidos por experimentos realizados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), mantenido por el European Organization for Nuclear Research (Cern), en Suiza.

Cuando se genera un conjunto definido de datos que sirve de base para efectuar un análisis de un determinado aspecto de un experimento realizado en el LHC, el sistema detecta qué máquinas se encuentran ociosas en ese momento en esos centros computacionales para recibir esos conjuntos de datos o datasets –tal el nombre que se les da– y procesarlos.

Para ello, esos centros computacionales que componen la infraestructura en red quedan clasificados jerárquicamente como niveles o Tiers: el Tier 0 es el Cern, los Tiers 1 son los grandes centros de investigación nacionales, tales como el Fermilab y el Brookhaven National Laboratory, con sede en Estados Unidos, y los Tiers 2 son las instituciones de investigación como la Unesp. Dichos centros deben contar con un ancho de banda suficiente como para recibir los referidos datasets, procesarlos y permitir que científicos localizados en distintos lugares del mundo puedan analizarlos lo más rápido posible, explicó Iope.

“Cuanto mayor es el ancho de banda, más rápido puede transferirse un dataset a un centro computacional como el Sprace, para que los científicos analicen los datos y generen resultados que pueden derivar en nuevos descubrimientos científicos”, afirmó.

Según Iope, los datasets que circulan por el WLCG son del orden de los terabytes, equivalentes a casi 9 billones de bits.

La transferencia de un datatset de 10 terabytes a un centro computacional con un ancho de banda de 10 Gbps, por ejemplo, tarda casi dos horas y media.

En tanto, en un centro computacional con un canal disponible de 100 Gbps, tal como es el caso del Sprace, la transferencia de un conjunto de datos de esa magnitud demoraría menos de 15 minutos, comparó.

“Hemos invertido bastante en nuestra infraestructura de red, de manera tal de mantenerla siempre en el estado del arte, fundamentalmente en razón de que estamos integrados a una infraestructura de computación distribuida como la del Cern. Una de nuestras obligaciones consiste en mantener una red confiable de alta velocidad para la transmisión de datos, de manera tal que logremos operar conjuntamente con los otros centros computacionales”, dijo Sérgio Novaes, director científico del NCC y coordinador del Sprace.

“Siempre que surge una tecnología, en la medida del posible procuramos hacer que nuestras máquinas pasen a operar en ese nuevo nivel tecnológico, tal como sucedió en 2016 con la inauguración de los dos canales internacionales de 100 Gbps tendidos entre São Paulo y Miami, que permitieron establecer el nuevo récord de transmisión de datos entre los hemisferios Sur y Norte”, dijo Novaes.

La prueba de fuego

Los dos canales interconectan São Paulo a Miami en el punto de intercambio de tráfico denominado NAP de las Américas –donde se efectúa la conexión tanto con las redes académicas internacionales como con la internet comercial internacional– mediante cables de fibra óptica submarinos instalados en los océanos Atlántico y Pacífico, conformando un anillo alrededor de América del Sur.

Los dos canales funcionan como un sistema redundante: si el tráfico del canal que va por el Atlántico cae, por ejemplo, los datos pueden ir por el canal que va por el Pacífico.

El canal que va por el Atlántico empezó a funcionar experimentalmente a comienzos de 2016, y su operación está a cargo de la red ANSP, que interconecta a las universidades e instituciones de investigación científica del estado de São Paulo con las redes académicas de Estados Unidos y de otros países.

“Los experimentos realizados por los científicos del Sprace y del NCC de la Unesp en noviembre constituyen la etapa de certificación final y la ‘prueba de fuego’ del canal de la parte del Atlántico, que está funcionando muy bien y al 100%”, dijo Luiz Fernandez Lopez, coordinador general de la red ANSP.

“Estas pruebas finales nos dan más seguridad con respecto al uso futuro de ese enlace que harán científicos de áreas tales como las de Física de Altas Energías, Astronomía, Bioinformática y Medicina, que actualmente son las que requieren de una mayor capacidad de transmisión de datos”, afirmó.

En tanto, el canal que va por el Pacífico, inaugurado en carácter experimental en junio de 2016, está operado por la Red Nacional de Enseñanza e Investigación (RNP) y proveerá el acceso de universidades e institutos de investigación científica situados fuera del estado de São Paulo a las redes académicas del exterior.

Con todo, este canal aún no se encuentra en operación, pues presentó una tasa de error de transmisión de datos entre São Paulo y Santiago de Chile del orden del 1%.

“Pese a que parece irrisorio, un error de transmisión de esa magnitud es terrible. Provoca pérdida de banda y delay [retraso de la señal], y hace que aumente el tiempo necesario para concretar la transmisión de un mensaje”, explicó Fernandez Lopez.

De acuerdo con el investigador, el pronóstico indica que el canal que va por el Pacífico estará en pleno funcionamiento durante este primer trimestre de 2017.

La mayor parte del tráfico de datos entre las universidades e instituciones de investigación científica del estado de São Paulo y las redes académicas del exterior pasa actualmente por cuatro enlaces de 10 Gbps cada uno situados entre São Paulo y Miami, mantenidos por la red ANSP, afirmó.

“No desactivamos esos canales de 10 Gbps con la instalación de los nuevos enlaces de 100 Gbps cada uno. De esta forma, pasamos a contar con una capacidad de transmisión de datos de 240 Gbps”, calculó.

De acuerdo con el investigador, la demanda de tráfico internacional de datos de las universidades e instituciones de investigación del estado de São Paulo oscila en la actualidad –dependiendo del día y la hora– entre los 5 y 10 los Gbps, en tanto que la brasileña es de 40 Gbps.

Sim embargo, para la investigación en áreas tales como las de Física de Altas Energías y Astronomía –que dependen de datos generados mediante instrumentos científicos instalados en el exterior, tales como los del LHC y los de los radiotelescopios emplazados en Chile–, la demanda es mucho mayor y aumentará a partir de 2018, con el comienzo de las pruebas de los sistemas de transmisión de datos de dos nuevos telescopios instalados en Chile: el Large Synoptic Survey Telescope (LSST), cuya construcción está a cargo de un consorcio estadounidense, y el Thirty Meter Telescope (TMT), del Observatorio Europeo del Sur (TMT).

“Juntos, esos dos nuevos telescopios requerirán una tasa de tráfico ubicada en la franja de los 20 Gbps en la etapa de pruebas, que podrá llegar a los 80 Gbps en 2020”, estimó Lopez.

“Previendo tal demanda, hemos empezado a anticiparnos y a preparar la infraestructura, de manera tal de dejar disponibles canales de transmisión que comporten tamaño tráfico”, explicó.