Wie wir alle wissen, hat die Technologiebranche im Jahr 2018 viele außergewöhnliche Erfolge erzielt, und im Jahr 2019 wird es verschiedene Möglichkeiten geben, die lange erwartet werden. Der Chief Technology Officer von Inphi, Dr. Radha Nagarajan, ist davon überzeugt, dass die Hochgeschwindigkeits-Rechenzentren miteinander verbunden sind Der (DCI)-Markt, eines der Segmente der Technologiebranche, wird sich 2019 ebenfalls verändern. Hier sind drei Dinge, die er in diesem Jahr im Rechenzentrum erwartet.
1.Die geografische Aufteilung von Rechenzentren wird immer häufiger
Der Verbrauch von Rechenzentren erfordert viel physische Raumunterstützung, einschließlich Infrastruktur wie Strom und Kühlung. Die Geozerlegung von Rechenzentren wird immer häufiger, da es immer schwieriger wird, große, kontinuierliche, große Rechenzentren zu bauen. Die Zerlegung ist in Metropolen von entscheidender Bedeutung Gebiete, in denen die Grundstückspreise hoch sind. Für die Verbindung dieser Rechenzentren sind Verbindungen mit großer Bandbreite von entscheidender Bedeutung.
DCI-Campus::Diese Rechenzentren sind häufig miteinander verbunden, beispielsweise in einer Campusumgebung. Die Entfernung ist in der Regel auf 2 bis 5 Kilometer begrenzt. Abhängig von der Verfügbarkeit der Glasfaser kommt es bei diesen Entfernungen auch zu einer Überlappung von CWDM- und DWDM-Verbindungen.
DCI-Edge::Dieser Verbindungstyp reicht von 2 km bis 120 km. Diese Verbindungen sind hauptsächlich mit verteilten Rechenzentren in der Region verbunden und unterliegen typischerweise Latenzbeschränkungen. Zu den Optionen der optischen DCI-Technologie gehören direkte Erkennung und Kohärenz, die beide mithilfe von DWDM implementiert werden Übertragungsformat im faseroptischen C-Band (Fenster von 192 THz bis 196 THz). Das Direkterkennungsmodulationsformat ist amplitudenmoduliert, verfügt über ein einfacheres Erkennungsschema, verbraucht weniger Strom, ist kostengünstiger und erfordert in den meisten Fällen eine externe Dispersionskompensation.Für 100 Gbit/s, 4-stufige Pulsamplitudenmodulation (PAM4), das Direkterkennungsformat ist eine kostengünstige Methode für DCI-Edge-Anwendungen. Das PAM4-Modulationsformat hat die doppelte Kapazität des herkömmlichen Non-Return-to-Zero (NRZ) Modulationsformat. Für die nächste Generation von DCI-Systemen mit 400 Gbit/s (pro Wellenlänge) ist das kohärente 60-Gbaud-16-QAM-Format der führende Konkurrent.
DCI-U-Bahn/Langstrecke::Diese Glasfaserkategorie liegt jenseits der DCI-Edge, mit einer Bodenverbindung von bis zu 3.000 Kilometern und einem längeren Meeresboden. Für diese Kategorie wird ein kohärentes Modulationsformat verwendet, und der Modulationstyp kann für verschiedene Entfernungen unterschiedlich sein. Das kohärente Modulationsformat ist außerdem amplituden- und phasenmoduliert, erfordert lokale Oszillatorlaser zur Erkennung, erfordert eine komplexe digitale Signalverarbeitung, verbraucht mehr Strom, hat eine größere Reichweite und ist teurer als die direkte Erkennung oder NRZ-Methoden.
2.Das Rechenzentrum wird sich weiterentwickeln
Verbindungen mit großer Bandbreite sind für die Verbindung dieser Rechenzentren von entscheidender Bedeutung. Vor diesem Hintergrund werden sich die Rechenzentren DCI-Campus, DCI-Edge und DCI-Metro/Long Haul weiterentwickeln. In den letzten Jahren ist der DCI-Bereich in den Mittelpunkt gerückt Aufmerksamkeit traditioneller DWDM-Systemanbieter. Der wachsende Bandbreitenbedarf von Cloud-Service-Providern (CSPs), die Software-as-a-Service (SaaS), Platform-as-a-Service (PaaS) und Infrastructure-as-a-Service anbieten (IaaS)-Fähigkeiten treiben verschiedene optische Systeme zur Verbindung von CSP-Rechenzentrumsnetzwerken voranSchalterUndRouter.Heute muss dies mit 100 Gbit/s laufen. Innerhalb des Rechenzentrums können direkt angeschlossene Kupferkabel (DAC), aktive optische Kabel (AOC) oder 100G „graue“ Optiken verwendet werden. Für Verbindungen zu Rechenzentrumseinrichtungen (Campus oder Edge-/Metro-Anwendungen) ist dies die einzige Option, die verfügbar ist Erst seit Kurzem ist ein umfassender, kohärenter, auf Repeatern basierender Ansatz verfügbar, der jedoch nicht optimal ist.
Mit dem Übergang zu einem 100G-Ökosystem hat sich die Netzwerkarchitektur des Rechenzentrums von einem traditionelleren Rechenzentrumsmodell weiterentwickelt. Alle diese Rechenzentrumseinrichtungen befinden sich in einem einzigen großen Gebäude„großes Rechenzentrum”Campus. Die meisten CSPs wurden zu einer verteilten Bereichsarchitektur zusammengeführt, um die erforderliche Skalierung zu erreichen und hochverfügbare Cloud-Dienste bereitzustellen.
Rechenzentrumsbereiche befinden sich typischerweise in der Nähe von Ballungsräumen mit hoher Bevölkerungsdichte, um den Endkunden, die diesen Gebieten am nächsten liegen, den besten Service (mit Verzögerung und Verfügbarkeit) zu bieten. Die regionale Architektur unterscheidet sich geringfügig zwischen den CSPs, besteht jedoch aus redundanten regionalen „Gateways“. oder „Hubs“. Diese „Gateways“ oder „Hubs“ sind mit dem WAN-Backbone (Wide Area Network) des CSP (und Edge-Standorten, die für Peer-to-Peer, lokale Inhaltsübertragung oder U-Boot-Transport verwendet werden können) verbunden. Diese „ Gateways“ oder „Hubs“ sind mit dem WAN-Backbone (Wide Area Network) des CSP verbunden (und Edge-Standorten, die für Peer-to-Peer, lokalen Inhaltstransport oder U-Boot-Transport verwendet werden können). Es ist einfach, zusätzliche Einrichtungen zu beschaffen und sie mit dem regionalen Gateway zu verbinden. Dies ermöglicht eine schnelle Erweiterung und ein schnelles Wachstum des Gebiets im Vergleich zu den relativ hohen Kosten für den Bau eines neuen großen Rechenzentrums und einer längeren Bauzeit, mit dem zusätzlichen Vorteil der Einführung Konzept verschiedener verfügbarer Bereiche (AZ) in einem bestimmten Gebiet.
Der Übergang von einer großen Rechenzentrumsarchitektur zu einer Zone bringt zusätzliche Einschränkungen mit sich, die bei der Auswahl von Gateway- und Rechenzentrumsstandorten berücksichtigt werden müssen. Um beispielsweise das gleiche Kundenerlebnis (aus Sicht der Latenz) sicherzustellen, muss der maximale Abstand zwischen zwei beliebigen Daten festgelegt werden Rechenzentren (durch ein öffentliches Gateway) müssen begrenzt sein. Eine weitere Überlegung besteht darin, dass das graue optische System zu ineffizient ist, um physisch unterschiedliche Rechenzentrumsgebäude innerhalb desselben geografischen Gebiets miteinander zu verbinden. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ist die heutige kohärente Plattform nicht für DCI-Anwendungen geeignet.
Das PAM4-Modulationsformat bietet einen geringen Stromverbrauch, einen geringen Platzbedarf und direkte Erkennungsoptionen. Durch den Einsatz von Siliziumphotonik wurde ein Dual-Carrier-Transceiver mit einem PAM4 Application Specific Integrated Circuit (ASIC) entwickelt, der einen integrierten digitalen Signalprozessor (DSP) integriert Forward Error Correction (FEC) und packen Sie es in den QSFP28-Formfaktor. Das ErgebnisschaltenDas steckbare Modul kann eine DWDM-Übertragung über eine typische DCI-Verbindung mit 4 Tbit/s pro Glasfaserpaar und 4,5 W pro 100 G durchführen.
3.Siliziumphotonik und CMOS werden zum Kern der Entwicklung optischer Module werden
Die Kombination von Silizium-Photonik für hochintegrierte Optik und Hochgeschwindigkeits-Silizium-Komplementär-Metalloxid-Halbleitern (CMOS) für die Signalverarbeitung wird eine Rolle bei der Entwicklung kostengünstiger, schaltbarer optischer Module mit geringem Stromverbrauch spielen.
Der hochintegrierte photonische Siliziumchip ist das Herzstück des steckbaren Moduls. Im Vergleich zu Indiumphosphid ist die Silizium-CMOS-Plattform in der Lage, bei größeren Wafergrößen von 200 mm und 300 mm in Wafer-Level-Optiken einzudringen. Fotodetektoren mit Wellenlängen von 1300 nm und 1500 nm wurden durch Hinzufügen von Germaniumepitaxie auf einer Standard-Silizium-CMOS-Plattform konstruiert. Darüber hinaus können Komponenten auf Siliziumdioxid- und Siliziumnitridbasis integriert werden, um optische Komponenten mit niedrigem Brechungsindexkontrast und temperaturunempfindlichen Komponenten herzustellen.
In Abbildung 2 enthält der optische Ausgangspfad des Silizium-Photonikchips ein Paar Wanderwellen-Mach-Zehnder-Modulatoren (MZM), einen für jede Wellenlänge. Die beiden Wellenlängenausgänge werden dann mithilfe eines integrierten 2:1-Interleavers auf einem Chip kombiniert fungiert als DWDM-Multiplexer. Der gleiche Silizium-MZM kann sowohl in NRZ- als auch in PAM4-Modulationsformaten mit unterschiedlichen Ansteuersignalen verwendet werden.
Da die Bandbreitenanforderungen von Rechenzentrumsnetzwerken weiter steigen, erfordert das Mooresche Gesetz Fortschritte bei der Schaltung von Chips. Dies ermöglicht dieschaltenUndRouterPlattformen, die es zu warten giltschaltenChip-Basisparität bei gleichzeitiger Erhöhung der Kapazität jedes Ports. Nächste GenerationschaltenChips werden für jeden Port des 400G entwickelt. Ein Projekt namens 400ZR wurde im Optical Internet Forum (OIF) ins Leben gerufen, um optische DCI-Module der nächsten Generation zu standardisieren und ein vielfältiges optisches Ökosystem für Lieferanten zu schaffen. Dieses Konzept ähnelt WDM PAM4, jedoch erweitert sich auf die Unterstützung von 400-Gbit/s-Anforderungen.