Jak všichni víme, technologický průmysl dosáhl v roce 2018 mnoha mimořádných úspěchů a v roce 2019, což je dlouho očekávané, budou různé možnosti. Technologický ředitel společnosti Inphi, Dr. Radha Nagarajan, věří, že vysokorychlostní propojení datových center Trh (DCI), jeden ze segmentů technologického průmyslu, se v roce 2019 také změní. Zde jsou tři věci, které očekává, že se v datovém centru letos stanou.
1.Zeměpisná dekompozice datových center bude stále běžnější
Spotřeba datového centra vyžaduje velkou podporu fyzického prostoru, včetně infrastruktury, jako je napájení a chlazení. Geodekompozice datových center bude stále běžnější, protože bude stále obtížnější budovat velká, souvislá, velká datová centra. Rozklad je klíčový v metropolích oblasti, kde jsou ceny pozemků vysoké. Pro připojení těchto datových center jsou zásadní propojení s velkou šířkou pásma.
DCI-Campus：Tato datová centra jsou často vzájemně propojena, například v prostředí kampusu. Vzdálenost je obvykle omezena na 2 až 5 kilometrů. V závislosti na dostupnosti vlákna dochází také na těchto vzdálenostech k překrývání CWDM a DWDM spojení.
DCI-Edge：Tento typ připojení se pohybuje od 2 km do 120 km. Tato spojení jsou primárně připojena k distribuovaným datovým centrům v oblasti a obvykle podléhají omezením latence. Možnosti optické technologie DCI zahrnují přímou detekci a koherenci, přičemž obě jsou implementovány pomocí DWDM přenosový formát v pásmu C z optických vláken (okno 192 THz až 196 THz). Formát modulace přímé detekce je amplitudově modulovaný, má jednodušší schéma detekce, spotřebuje nižší energii, nižší náklady a ve většině případů vyžaduje kompenzaci externí disperze. 100 Gbps, 4-úrovňová pulzní amplitudová modulace (PAM4), formát přímé detekce je nákladově efektivní metoda pro aplikace DCI-Edge. Modulační formát PAM4 má dvojnásobnou kapacitu než tradiční non-return-to-zero (NRZ) modulační formát. Pro další generaci systémů DCI 400 Gb/s (na vlnovou délku) je hlavním konkurentem koherentní formát 60 Gbaud, 16 QAM.
DCI-Metro/Dlouhá vzdálenost：Tato kategorie vláken přesahuje DCI-Edge, s pozemním spojením až 3 000 kilometrů a delším mořským dnem. Pro tuto kategorii se používá formát koherentní modulace a typ modulace se může lišit pro různé vzdálenosti. Formát koherentní modulace je také amplitudově a fázově modulován, vyžaduje pro detekci lokální oscilační lasery, vyžaduje složité digitální zpracování signálu, spotřebovává více energie, má delší dosah a je dražší než přímá detekce nebo metody NRZ.
2.Datové centrum se bude nadále rozvíjet
Pro připojení těchto datových center jsou zásadní propojení s velkou šířkou pásma. S ohledem na to se budou datová centra DCI-Campus, DCI-Edge a DCI-Metro/Long Haul nadále vyvíjet. V posledních několika letech se oblast DCI stala středem zájmu pozornosti tradičních dodavatelů DWDM systémů. Rostoucí požadavky na šířku pásma poskytovatelů cloudových služeb (CSP), kteří poskytují software jako službu (SaaS), platformu jako službu (PaaS) a infrastrukturu jako službu Schopnosti (IaaS) pohánějí různé optické systémy pro připojení sítí datových center CSP Layerpřepínačeasměrovače.Dnes to musí běžet rychlostí 100 Gbps. Uvnitř datového centra lze použít měděnou (DAC) kabeláž, aktivní optický kabel (AOC) nebo 100G „šedou“ optiku. Pro připojení k zařízením datových center (aplikace v kampusu nebo na okrajích/metru) je jedinou možností, která má teprve nedávno byl k dispozici plně vybavený a koherentní přístup založený na opakovači, který není optimální.
S přechodem na ekosystém 100G se síťová architektura datového centra vyvinula z tradičnějšího modelu datového centra. Všechna tato zařízení datového centra jsou umístěna v jediném velkém“velké datové centrum“campus.Většina CSP byla sloučena s architekturou distribuovaných oblastí, aby bylo dosaženo požadovaného rozsahu a poskytovat vysoce dostupné cloudové služby.
Oblasti datových center se obvykle nacházejí v blízkosti metropolitních oblastí s vysokou hustotou obyvatelstva, aby poskytovaly nejlepší služby (se zpožděním a dostupností) koncovým zákazníkům nejblíže těmto oblastem. Regionální architektura se mezi CSP mírně liší, ale skládá se z redundantních regionálních „brán“ nebo „rozbočovače“. Tyto „brány“ nebo „rozbočovače“ jsou připojeny k páteřní síti CSP (WAN) (a okrajovým webům, které lze použít pro peer-to-peer, místní přenos obsahu nebo podmořskou přepravu). brány“ nebo „huby“ jsou připojeny k páteřní síti CSP (WAN) (a okrajovým lokalitám, které lze použít pro peer-to-peer, místní přenos obsahu nebo podmořskou přepravu). Vzhledem k tomu, že oblast je třeba rozšířit, je snadné pořídit další zařízení a připojit je k regionální bráně. To umožňuje rychlou expanzi a růst oblasti ve srovnání s relativně vysokými náklady na vybudování nového velkého datového centra a delší dobou výstavby s přidanou výhodou zavedení koncepce různých dostupných oblastí (AZ) v dané oblasti.
Přechod z architektury velkého datového centra na zónu zavádí další omezení, která je třeba vzít v úvahu při výběru umístění brány a zařízení datového centra. Například pro zajištění stejné zákaznické zkušenosti (z hlediska latence) je třeba maximální vzdálenost mezi libovolnými dvěma daty Centra (prostřednictvím veřejné brány) musí být ohraničena. Další úvahou je, že šedý optický systém je příliš neefektivní na to, aby propojil fyzicky odlišné budovy datových center ve stejné geografické oblasti. S ohledem na tyto faktory není dnešní koherentní platforma vhodná pro aplikace DCI.
Modulační formát PAM4 poskytuje nízkou spotřebu energie, malé nároky na prostor a možnosti přímé detekce. Využitím křemíkové fotoniky byl vyvinut transceiver s dvojitou nosnou s integrovaným obvodem PAM4 (ASIC), který integruje integrovaný digitální signálový procesor (DSP) a dopředná oprava chyb (FEC). A zabalte jej do formátu QSFP28. Výslednýpřepínačzásuvný modul může provádět přenos DWDM přes typické spojení DCI s rychlostí 4 Tbps na pár vláken a 4,5 W na 100 G.
3.Silikonová fotonika a CMOS se stanou jádrem vývoje optických modulů
Kombinace křemíkové fotoniky pro vysoce integrovanou optiku a vysokorychlostních křemíkových komplementárních kovových oxidových polovodičů (CMOS) pro zpracování signálu bude hrát roli ve vývoji nízkonákladových přepínatelných optických modulů s nízkou spotřebou energie.
Vysoce integrovaný křemíkový fotonický čip je srdcem zásuvného modulu. Ve srovnání s fosfidem india je křemíková CMOS platforma schopna vstoupit do optiky na úrovni waferu při větších velikostech waferů 200 mm a 300 mm. Fotodetektory s vlnovými délkami 1300 nm a 1500 nm byly zkonstruovány přidáním germaniové epitaxe na standardní křemíkové CMOS platformě. Kromě toho lze integrovat komponenty na bázi oxidu křemičitého a nitridu křemíku, aby bylo možné vyrobit optické komponenty s nízkým indexem lomu, kontrastní a teplotně necitlivé.
Na obrázku 2 obsahuje výstupní optická dráha křemíkového fotonického čipu pár Mach Zehnderových modulátorů s postupující vlnou (MZM), jeden pro každou vlnovou délku. Dva výstupy vlnových délek jsou pak kombinovány na čipu pomocí integrovaného prokládače 2:1, který funguje jako DWDM multiplexer. Stejný křemíkový MZM lze použít v modulačních formátech NRZ i PAM4 s různými signály měniče.
Vzhledem k tomu, že požadavky na šířku pásma sítí datových center neustále rostou, Moorův zákon vyžaduje pokrok v přepínání čipů. To umožnípřepínačarouterplatformy udržovatpřepínaččip základní parity při zvýšení kapacity každého portu. Příští generacepřepínaččipy jsou navrženy pro každý port 400G. Projekt nazvaný 400ZR byl spuštěn na Optickém internetovém fóru (OIF) za účelem standardizace optických DCI modulů nové generace a vytvoření různorodého optického ekosystému pro dodavatele. Tento koncept je podobný WDM PAM4, ale rozšiřuje na podporu požadavků 400-Gbps.