Cómo aumentar la velocidad de las redes financieras

Chris Liou, vicepresidente de Estrategia de Redes de Infinera.

En el extremadamente agresivo mercado financiero, la distribución rápida de la información es un factor de vital importancia para la rentabilidad de estas empresas. Teniendo esto presente, asegurarse de que los sistemas y redes evitan la latencia o los retrasos en la transmisión de datos vitales es una inversión con una alta tasa de retorno para las instituciones financieras.

Por ejemplo, un estudio realizado por el TABB Group, una firma de investigación de mercados financieros y asesoría con sede en Westborough (Massachusetts), llegó a la conclusión de que una ventaja de 1 milisegundo en latencia podía suponer un aumento de hasta 100 millones de dólares al año en la cifra de negocio de una compañía. Al aumentar la capacidad para predecir el comportamiento de los mercados y ejecutar las estrategias más adecuadas, las instituciones financieras más astutas pueden aventajar a sus competidores.

Desde el momento en que casi todas las organizaciones financieras dependen de redes ópticas de ámbito metropolitano y de larga distancia para transportar información a y desde mercados del resto del mundo, una de las iniciativas más importantes es precisamente eliminar toda la latencia que sea posible. Existen algunos factores que causan latencia en el transporte por fibra óptica dentro de este tipo de redes y herramientas para resolverla en cada caso.

El reto para las instituciones financieras consiste en identificar y mitigar las causas de la latencia de la red para maximizar la velocidad del transporte a través de todos los circuitos de transmisión necesarios. Las soluciones de baja latencia, además, tienen que ofrecer a los usuarios finales la flexibilidad necesaria para aprovisionar y reconfigurar circuitos bajo demanda para resolver unos requisitos en constante evolución que imponen las actuales estrategias del mercado.

Causas de latencia

Existen algunas áreas donde se puede actuar para reducir la latencia dentro de una red financiera extremo a extremo, tanto en los segmentos de red de área metropolitana (MANs) como los de área extensa (WANs). El primer origen de latencia es la propagación a través de la fibra, o en otras palabras, la velocidad a la cual la luz se mueve a través de ella. A medida que las señales pasan a través de la fibra óptica, los routers y switches pueden modificar las rutas en términos de distancia y con ello ocasionar retardos, sobre todo en momentos de picos de máxima utilización.

No obstante, aunque la propagación de la fibra puede contribuir a la latencia, cualquier solución posible tendrá sus limitaciones debido a que la red tiene que utilizar necesariamente la fibra óptica que se ha desplegado.

La dispersión cromática puede también resolverse de manera eficaz en redes ópticas de múltiple longitud de onda. Tradicionalmente esto se conseguía utilizando módulos o dispositivos de compensación de la dispersión en distintos puntos de la ruta de la fibra, pero a cambio, los fotones tienen que cubrir distancias mayores, lo que podría ocasionar latencia. Así pues, a la hora de elegir la técnica de reducción de la dispersión, conviene tener en cuenta qué método es el mejor en términos de baja latencia.

El procesamiento electrónico y el de las señales ópticas a lo largo de la ruta son los principales factores de latencia en la capa óptica. Por supuesto, evitar el encaminamiento extra o la conmutación entre nodos es la clave, pero la conversión óptica-eléctrica-óptica (OEO) también afecta a la latencia conjunta extremo-a-extremo en la capa de transmisión óptica. Hay tres consideraciones importantes en este nivel: la corrección de errores de retransmisión (FEC, Forward Error Correction), la regeneración y el multiplexado/encapsulado.

La corrección FEC se utiliza para asegurar localidad de la transmisión y una tasa de errores a nivel de bit (BER, bit-error rate) aceptable en largas distancias, y las técnicas difieren sustancialmente. Durante el proceso de decodificación FEC necesario para conseguir un flujo de información libre de errores, los frames normalmente se almacenan antes de comenzar la corrección. La latencia derivada de la FEC puede verse afectada por las ganancias de código, el algoritmo de codificación utilizado y su implementación.

Durante el tránsito a través de la red, las señales ópticas pueden acumular distintas deficiencias y necesitar un reacondicionamiento o regeneración para mantener las especificaciones de rendimiento de la red. Cada punto de regeneración de la red es un posible origen de latencia. Aunque está muy extendida la idea errónea de que las regeneraciones OEO introducen latencia extremo a extremo, pueden realmente reducir la latencia al reducir o eliminar otros factores de latencia que surgen durante la transmisión.

Evitar un multiplexado electrónico innecesario es también algo deseable, puesto que los procesos de enmarcado (framing) y encapsulado pueden introducir latencia. Por ejemplo, el intento de encapsular una señal de 1 GbitE dentro de múltiples capas de red de transporte óptico (OTN) podrá optimizar una longitud de onda de 100 GB, pero al coste de añadir un retardo en el procesamiento electrónico. Puesto que conseguir la menor latencia posible es la prioridad en la mayoría de redes financieras, resulta esencial evitar todo procesamiento electrónico no necesario.

Hay dos focos de latencia de menor importancia, pero que conviene mencionar también: la serialización de la interfaz y los amplificadores ópticos. El impacto de la serialización de la interfaz puede ser relevante y depende del tamaño del paquete y la velocidad del enlace.

El retardo por serialización es menos perceptible con tamaños de paquete pequeños, pero a cambio habrá que tener en cuenta las consecuencias de ello. Por ejemplo, los ahorros obtenidos al aumentar la velocidad del enlace pueden verse superados por los cambios en la latencia en el nivel de transporte óptico dependiendo de la cantidad de procesamiento digital que se necesita para soportar un enlace de mayor velocidad.

El impacto acumulativo de los amplificadores ópticos a lo largo de una ruta de larga distancia puede añadir latencia extremo a extremo aunque la contribución de estas unidades sea realmente mínima dentro del conjunto de factores responsables de la latencia en general.

Herramientas para gestionar la latencia

Para que las organizaciones financieras puedan resolver de manera eficaz los problemas de latencia, las soluciones tienen que aplicarse tanto a redes metropolitanas como a las de larga distancia.

Aunque el tráfico financiero puede que apenas se vea afectado por problemas de latencia entre Frankfurt y Londres en la parte de larga distancia, podrían aparecer problemas de latencia serios en una extensión metropolitana si el intercambio de Londres no está conectado con el circuito de larga distancia. Por tanto es necesario dotarse de una serie de herramientas para resolver la latencia extremo a extremo para asegurar la máxima velocidad de la red posible en todos y cada uno de sus circuitos.

Este conjunto de herramientas tiene que incluir funcionalidades nativas de longitud de onda, es decir, utilizar la misma fibra para transportar servicios de 1GbE y de 10GbE para evitar en la medida de lo posible la inserción de equipos electrónicos de multiplexación de baja velocidad. Hay también algunas técnicas innovadoras de compensación de la dispersión que se pueden utilizar.

La táctica convencional consistente en utilizar grandes bobinas de fibra para compensar la degradación de la señal en soluciones DWDM puede suponer aumentar la longitud de la fibra en un 10 – 15%, lo que aumenta sustancialmente la latencia. Estas bobinas de fibra se pueden eliminar utilizando técnicas de compensación electrónica de la dispersión y compensación basada en la separación de longitudes de onda, lo que nos puede ahorrar cientos de milisegundos en una red de 1.000 kilómetros.

Cuando se necesita corrección FEC para garantizar un adecuado rendimiento digital a lo largo de grandes distancias, una rápida codificación y descodificación es crucial para reducir la latencia. Los productos empaquetados suelen añadir algunos milisegundos de latencia a la señal durante los procesos de codificación/descodificación. Se pueden diseñar ASICS a medida para aprovechar un procesamiento paralelo de alta capacidad para realizar estos procesos en el menor tiempo posible, lo que podría ahorrar docenas de milisegundos en otras implementaciones.

Solución integral para la latencia

En las aplicaciones financieras corporativas, los puntos de intercambio y las oficinas finales se suelen conectar mediante redes metropolitanas y de área extensa, y ambas presentan problemas de latencia. La mejor solución para reducir la latencia en estos casos consiste en que las redes metropolitanas (MAN) y las de amplio alcance (WAN) trabajen de manera sinérgica para simplificar la gestión y optimizar la latencia extremo a extremo.

Aunque no hay una solución única válida para todos los casos, sí existen diversas técnicas de ingeniería de red que pueden adaptarse para cumplir los requisitos de velocidad y fiabilidad de cualquier institución financiera.

En el actual entorno de mercados financieros, donde un ahorro de milisegundos o incluso microsegundos de latencia puede traducirse directamente en ventaja competitiva, es indispensable dotarse de una serie de herramientas que permitan reducir la latencia en la MAN y en la WAN. Ciertas tecnologías como la Fiber-Bragg Grating, equipos electrónicos adaptados de baja latencia, la codificación FEC configurable y técnicas optimizadas de regeneración son herramientas necesarias para combatir la latencia en el entorno financiero.