كما نعلم جميعًا، حققت صناعة التكنولوجيا العديد من الإنجازات غير العادية في عام 2018، وستكون هناك إمكانيات مختلفة في عام 2019، وهو ما طال انتظاره. ويعتقد كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة Inphi، الدكتورة Radha Nagarajan، أن الاتصال البيني لمركز البيانات عالي السرعة (DCI)، أحد قطاعات صناعة التكنولوجيا، سيتغير أيضًا في عام 2019. وفيما يلي ثلاثة أشياء يتوقع حدوثها في مركز البيانات هذا العام.
1.سيصبح التحلل الجغرافي لمراكز البيانات أكثر شيوعًا
يتطلب استهلاك مركز البيانات الكثير من الدعم المادي للمساحة، بما في ذلك البنية التحتية مثل الطاقة والتبريد. سيصبح التحلل الجغرافي لمركز البيانات أكثر شيوعًا حيث يصبح من الصعب أكثر فأكثر بناء مراكز بيانات كبيرة ومستمرة وكبيرة. يعد التحلل أمرًا أساسيًا في المدن الكبرى المناطق التي ترتفع فيها أسعار الأراضي. تعتبر الوصلات البينية ذات النطاق الترددي الكبير ضرورية لربط مراكز البيانات هذه.
DCI-الحرم الجامعي:غالبًا ما تكون مراكز البيانات هذه متصلة ببعضها البعض، على سبيل المثال في بيئة الحرم الجامعي. تقتصر المسافة عادةً على ما بين 2 و5 كيلومترات. اعتمادًا على توفر الألياف، يوجد أيضًا تداخل بين وصلات CWDM وDWDM في هذه المسافات.
DCI-الحافة:يتراوح هذا النوع من الاتصال من 2 كم إلى 120 كم. ترتبط هذه الروابط بشكل أساسي بمراكز البيانات الموزعة داخل المنطقة وتخضع عادةً لقيود زمن الوصول. تتضمن خيارات التكنولوجيا البصرية DCI الكشف المباشر والترابط، وكلاهما يتم تنفيذهما باستخدام DWDM تنسيق الإرسال في نطاق C من الألياف الضوئية (نافذة من 192 إلى 196 هرتز). تنسيق تعديل الكشف المباشر هو معدل السعة، وله نظام كشف أبسط، ويستهلك طاقة أقل، وتكلفة أقل، ويتطلب تعويض التشتت الخارجي في معظم الحالات. 100 جيجابت في الثانية، تعديل سعة النبض بأربعة مستويات (PAM4)، يعد تنسيق الكشف المباشر طريقة فعالة من حيث التكلفة لتطبيقات DCI-Edge. يتمتع تنسيق التعديل PAM4 بضعف سعة التنسيق التقليدي غير العودة إلى الصفر (NRZ) تنسيق التعديل. بالنسبة للجيل القادم من أنظمة DCI بسرعة 400 جيجابت في الثانية (لكل طول موجي)، يعد التنسيق المتماسك 60 جيجابت و16-QAM هو المنافس الرئيسي.
DCI-مترو/المسافات الطويلة:هذه الفئة من الألياف تتجاوز DCI-Edge، مع وصلة أرضية تصل إلى 3000 كيلومتر وقاع بحر أطول. يتم استخدام تنسيق تعديل متماسك لهذه الفئة ويمكن أن يختلف نوع التعديل باختلاف المسافات. تنسيق التعديل المتماسك هو أيضًا معدل السعة والطور، ويتطلب ليزر مذبذب محلي للكشف، ويتطلب معالجة إشارات رقمية معقدة، ويستهلك المزيد من الطاقة، وله نطاق أطول، وأكثر تكلفة من الكشف المباشر أو طرق NRZ.
2.سيستمر مركز البيانات في التطور
تعد الترابطات ذات النطاق الترددي الكبير أمرًا بالغ الأهمية لربط مراكز البيانات هذه. ومع أخذ ذلك في الاعتبار، ستستمر مراكز بيانات DCI-Campus وDCI-Edge وDCI-Metro/Long Haul في التطور. في السنوات القليلة الماضية، أصبح مجال DCI هو محور التركيز يحظى باهتمام موردي نظام DWDM التقليديين. متطلبات النطاق الترددي المتزايدة لمقدمي الخدمات السحابية (CSPs) الذين يوفرون البرامج كخدمة (SaaS)، والنظام الأساسي كخدمة (PaaS) والبنية التحتية كخدمة تعمل إمكانات (IaaS) على تشغيل أنظمة بصرية مختلفة لتوصيل طبقة شبكات مركز بيانات CSPمفاتيحوأجهزة التوجيه.اليوم، يجب أن يعمل هذا بسرعة 100 جيجابت في الثانية. داخل مركز البيانات، يمكن استخدام الكابلات النحاسية المتصلة مباشرة (DAC) أو الكابل البصري النشط (AOC) أو البصريات "الرمادية" 100G. للاتصال بمرافق مركز البيانات (الحرم الجامعي أو تطبيقات الحافة/المترو)، فإن الخيار الوحيد الذي يحتوي على ولم يتوفر إلا مؤخرًا نهجًا كامل المواصفات ومتماسكًا وقائمًا على المكرر وهو دون المستوى الأمثل.
مع الانتقال إلى النظام البيئي 100G، تطورت بنية شبكة مركز البيانات من نموذج مركز بيانات أكثر تقليدية. وتقع جميع مرافق مركز البيانات هذه في مبنى واحد كبير"مركز بيانات كبير"الحرم الجامعي.تم دمج معظم مقدمي خدمات الاتصالات في بنية منطقة موزعة لتحقيق النطاق المطلوب وتوفير خدمات سحابية عالية التوفر.
تقع مناطق مراكز البيانات عادةً بالقرب من المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية لتقديم أفضل خدمة (مع تأخير وتوافر) للعملاء النهائيين الأقرب إلى هذه المناطق. تختلف البنية الإقليمية قليلاً بين مقدمي خدمات الاتصالات، ولكنها تتكون من "بوابات" إقليمية زائدة عن الحاجة. أو "المحاور". ترتبط هذه "البوابات" أو "المحاور" بالعمود الفقري لشبكة المنطقة الواسعة (WAN) الخاصة بمزود الخدمة السحابية (والمواقع الطرفية التي يمكن استخدامها لنقل المحتوى المحلي من نظير إلى نظير أو النقل البحري). ترتبط "البوابات" أو "المحاور" بالعمود الفقري لشبكة المنطقة الواسعة (WAN) الخاصة بمزود الطاقة CSP (والمواقع الطرفية التي يمكن استخدامها لنقل المحتوى المحلي أو النقل البحري من نظير إلى نظير). وبما أن المنطقة بحاجة إلى التوسيع، فمن الضروري من السهل شراء مرافق إضافية وربطها بالبوابة الإقليمية. وهذا يسمح بالتوسع والنمو السريع للمنطقة مقارنة بالتكلفة المرتفعة نسبيًا لبناء مركز بيانات كبير جديد ووقت بناء أطول، مع ميزة إضافية تتمثل في تقديم مفهوم المناطق المتاحة المختلفة (AZ) في منطقة معينة.
يقدم الانتقال من بنية مركز بيانات كبير إلى منطقة قيودًا إضافية يجب أخذها في الاعتبار عند تحديد مواقع مرافق البوابة ومركز البيانات. على سبيل المثال، لضمان نفس تجربة العميل (من منظور زمن الوصول)، يجب تحديد الحد الأقصى للمسافة بين أي بياناتين يجب أن تكون المراكز (من خلال بوابة عامة) محددة. وهناك اعتبار آخر وهو أن النظام البصري الرمادي غير فعال للغاية بحيث لا يتمكن من ربط مباني مراكز البيانات المتميزة ماديًا داخل نفس المنطقة الجغرافية. مع أخذ هذه العوامل في الاعتبار، فإن النظام الأساسي المتماسك اليوم ليس مناسبًا لتطبيقات DCI.
يوفر تنسيق التعديل PAM4 استهلاكًا منخفضًا للطاقة، ومساحة منخفضة، وخيارات الكشف المباشر. من خلال استخدام ضوئيات السيليكون، تم تطوير جهاز إرسال واستقبال مزدوج الحامل مع دائرة متكاملة خاصة بتطبيق PAM4 (ASIC)، ودمج معالج الإشارات الرقمية المتكامل (DSP) و تصحيح الأخطاء إلى الأمام (FEC). وقم بتعبئتها في عامل الشكل QSFP28. الناتجةيُحوّليمكن للوحدة القابلة للتوصيل إجراء نقل DWDM عبر رابط DCI نموذجي، بمعدل 4 تيرابت في الثانية لكل زوج من الألياف و4.5 وات لكل 100 جيجا.
3.ستصبح الضوئيات السيليكونية وCMOS جوهر تطوير الوحدات الضوئية
إن الجمع بين ضوئيات السيليكون للبصريات المتكاملة للغاية وأشباه موصلات أكسيد فلز السيليكون التكميلية عالية السرعة (CMOS) لمعالجة الإشارات سوف يلعب دورًا في تطور الوحدات الضوئية منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة والقابلة للتحويل.
تعد شريحة السيليكون الضوئية المدمجة للغاية قلب الوحدة القابلة للتوصيل. وبالمقارنة مع فوسفيد الإنديوم، فإن منصة CMOS السيليكونية قادرة على إدخال بصريات على مستوى الرقاقة بأحجام أكبر من الرقاقات 200 مم و300 مم. أجهزة كشف ضوئية بأطوال موجية تبلغ 1300 نانومتر و1500 نانومتر تم بناؤها عن طريق إضافة طبقة الجرمانيوم على منصة CMOS السيليكونية القياسية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن دمج المكونات القائمة على ثاني أكسيد السيليكون ونيتريد السيليكون لتصنيع تباين معامل الانكسار المنخفض والمكونات البصرية غير الحساسة لدرجة الحرارة.
في الشكل 2، يحتوي المسار البصري للخرج لشريحة السيليكون الضوئية على زوج من معدّلات موجة Mach Zehnder (MZM)، واحدة لكل طول موجي. ثم يتم دمج مخرجي الطول الموجي على شريحة باستخدام تشذير متكامل 2:1، والذي يعمل كمضاعف DWDM. يمكن استخدام نفس MZM السيليكون في تنسيقات التعديل NRZ وPAM4 مع إشارات محرك مختلفة.
مع استمرار نمو متطلبات عرض النطاق الترددي لشبكات مراكز البيانات، يتطلب قانون مور تطورات في تبديل الرقائق. سيؤدي هذا إلى تمكينيُحوّلوجهاز التوجيهمنصات للمحافظة عليهايُحوّلتكافؤ قاعدة الشريحة مع زيادة سعة كل منفذ.الجيل القادميُحوّلتم تصميم الرقائق لكل منفذ من منافذ 400G. تم إطلاق مشروع يسمى 400ZR في منتدى الإنترنت البصري (OIF) لتوحيد وحدات DCI الضوئية من الجيل التالي وإنشاء نظام بيئي بصري متنوع للموردين. هذا المفهوم مشابه لـ WDM PAM4، ولكن يمتد لدعم متطلبات 400 جيجابت في الثانية.