Como todos sabemos, la industria de la tecnología ha logrado muchos logros extraordinarios en 2018 y habrá varias posibilidades en 2019, lo cual es muy esperado. La directora de tecnología de Inphi, la Dra. Radha Nagarajan, cree que la interconexión de centros de datos de alta velocidad (DCI), uno de los segmentos de la industria tecnológica, también cambiará en 2019. Aquí hay tres cosas que espera que sucedan en el centro de datos este año.
1.La descomposición geográfica de los centros de datos será cada vez más común
El consumo de los centros de datos requiere mucho soporte de espacio físico, incluida infraestructura como energía y refrigeración. La geodescomposición de los centros de datos se volverá más común a medida que sea cada vez más difícil construir centros de datos grandes, continuos y de gran tamaño. La descomposición es clave en las zonas metropolitanas. zonas donde los precios de la tierra son altos. Las interconexiones de gran ancho de banda son fundamentales para conectar estos centros de datos.
Campus DCI:Estos centros de datos suelen estar conectados entre sí, por ejemplo, en un entorno de campus. La distancia suele estar limitada a entre 2 y 5 kilómetros. Dependiendo de la disponibilidad de la fibra, también existe una superposición de enlaces CWDM y DWDM en estas distancias.
Borde DCI:Este tipo de conexión varía de 2 km a 120 km. Estos enlaces están conectados principalmente a centros de datos distribuidos dentro del área y generalmente están sujetos a restricciones de latencia. Las opciones de tecnología óptica DCI incluyen detección directa y coherencia, las cuales se implementan mediante DWDM. formato de transmisión en banda C de fibra óptica (ventana de 192 THz a 196 THz). El formato de modulación de detección directa tiene modulación de amplitud, tiene un esquema de detección más simple, consume menor energía, menor costo y requiere compensación de dispersión externa en la mayoría de los casos. Modulación de amplitud de pulso de 4 niveles (PAM4) de 100 Gbps, el formato de detección directa es un método rentable para aplicaciones DCI-Edge. El formato de modulación PAM4 tiene el doble de capacidad que el tradicional sin retorno a cero (NRZ) formato de modulación. Para la próxima generación de sistemas DCI de 400 Gbps (por longitud de onda), el formato coherente de 60 Gbaud y 16 QAM es el principal competidor.
DCI-Metro/Larga distancia:Esta categoría de fibra está más allá del DCI-Edge, con un enlace terrestre de hasta 3000 kilómetros y un fondo marino más largo. Se utiliza un formato de modulación coherente para esta categoría y el tipo de modulación puede ser diferente para diferentes distancias. El formato de modulación coherente También está modulado en amplitud y fase, requiere láseres osciladores locales para la detección, requiere un procesamiento de señal digital complejo, consume más energía, tiene un alcance más largo y es más caro que la detección directa o los métodos NRZ.
2.El centro de datos seguirá desarrollándose
Las interconexiones de gran ancho de banda son fundamentales para conectar estos centros de datos. Con esto en mente, los centros de datos DCI-Campus, DCI-Edge y DCI-Metro/Long Haul seguirán desarrollándose. En los últimos años, el campo DCI se ha convertido en el centro de atención. de atención de los proveedores tradicionales de sistemas DWDM. Los crecientes requisitos de ancho de banda de los proveedores de servicios en la nube (CSP) que proporcionan software como servicio (SaaS), plataforma como servicio (PaaS) e infraestructura como servicio (IaaS) están impulsando diferentes sistemas ópticos para conectar redes de centros de datos CSP.interruptoresyenrutadoresHoy en día, esto debe funcionar a 100 Gbps. Dentro del centro de datos, se puede utilizar cableado de cobre de conexión directa (DAC), cable óptico activo (AOC) u óptica “gris” de 100G. Para conexiones a instalaciones del centro de datos (campus o aplicaciones perimetrales/metro), la única opción que tiene Sólo recientemente está disponible un enfoque basado en repetidores coherente y con todas las funciones que no es óptimo.
Con la transición a un ecosistema 100G, la arquitectura de red del centro de datos ha evolucionado desde un modelo de centro de datos más tradicional. Todas estas instalaciones del centro de datos están ubicadas en un único gran“gran centro de datos"campus. La mayoría de los CSP se han fusionado con una arquitectura de área distribuida para lograr la escala requerida y proporcionar servicios en la nube de alta disponibilidad.
Las áreas de los centros de datos suelen estar ubicadas cerca de áreas metropolitanas con alta densidad de población para brindar el mejor servicio (con retraso y disponibilidad) a los clientes finales más cercanos a estas áreas. La arquitectura regional es ligeramente diferente entre los CSP, pero consta de "puertas de enlace" regionales redundantes. o “hubs”. Estas “puertas de enlace” o “hubs” están conectadas a la red troncal de área amplia (WAN) del CSP (y a sitios de borde que pueden usarse para transporte de contenido local, de igual a igual o transporte submarino). Las puertas de enlace” o “hubs” están conectadas a la red troncal de la red de área amplia (WAN) del CSP (y a los sitios de borde que pueden usarse para el transporte de contenido local, de igual a igual o el transporte submarino). Es fácil adquirir instalaciones adicionales y conectarlas a la puerta de enlace regional. Esto permite una rápida expansión y crecimiento del área en comparación con el costo relativamente alto de construir un nuevo centro de datos grande y un tiempo de construcción más largo, con el beneficio adicional de introducir el concepto de diferentes áreas disponibles (AZ) en un área determinada.
La transición de una arquitectura de centro de datos grande a una zona introduce restricciones adicionales que deben tenerse en cuenta al seleccionar las ubicaciones de las instalaciones del centro de datos y de la puerta de enlace. Por ejemplo, para garantizar la misma experiencia del cliente (desde una perspectiva de latencia), la distancia máxima entre dos datos cualesquiera Los centros (a través de una puerta de enlace pública) deben estar delimitados. Otra consideración es que el sistema óptico gris es demasiado ineficiente para interconectar edificios de centros de datos físicamente distintos dentro de la misma área geográfica. Teniendo en cuenta estos factores, la plataforma coherente actual no es adecuada para aplicaciones DCI.
El formato de modulación PAM4 proporciona bajo consumo de energía, espacio reducido y opciones de detección directa. Mediante la utilización de fotónica de silicio, se desarrolló un transceptor de doble portadora con un circuito integrado de aplicación específica (ASIC) PAM4, que integra un procesador de señal digital (DSP) integrado y corrección de errores de reenvío (FEC) y empaquetarlo en el factor de forma QSFP28. El resultadocambiarEl módulo enchufable puede realizar transmisión DWDM a través de un enlace DCI típico, con 4 Tbps por par de fibra y 4,5 W por 100G.
3.La fotónica de silicio y CMOS se convertirán en el núcleo del desarrollo de módulos ópticos.
La combinación de fotónica de silicio para ópticas altamente integradas y semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) de silicio de alta velocidad para el procesamiento de señales desempeñará un papel en la evolución de módulos ópticos conmutables de bajo costo y bajo consumo.
El chip fotónico de silicio altamente integrado es el corazón del módulo enchufable. En comparación con el fosfuro de indio, la plataforma CMOS de silicio es capaz de acceder a ópticas de nivel de oblea en tamaños de oblea más grandes de 200 mm y 300 mm. Fotodetectores con longitudes de onda de 1300 nm y 1500 nm se construyeron agregando epitaxia de germanio en una plataforma CMOS de silicio estándar. Además, se pueden integrar componentes basados en dióxido de silicio y nitruro de silicio para fabricar componentes ópticos insensibles a la temperatura y el contraste de bajo índice de refracción.
En la Figura 2, la ruta óptica de salida del chip fotónico de silicio contiene un par de moduladores Mach Zehnder (MZM) de onda viajera, uno para cada longitud de onda. Luego, las dos salidas de longitud de onda se combinan en un chip utilizando un entrelazador 2:1 integrado, que actúa como un multiplexor DWDM. El mismo silicio MZM se puede utilizar en formatos de modulación NRZ y PAM4 con diferentes señales de accionamiento.
A medida que los requisitos de ancho de banda de las redes de los centros de datos continúan creciendo, la Ley de Moore requiere avances en los chips de conmutación. Esto permitirá que elcambiaryenrutadorplataformas para mantenercambiarParidad de base de chip al tiempo que aumenta la capacidad de cada puerto. Próxima generacióncambiarLos chips están diseñados para cada puerto del 400G. Se lanzó un proyecto llamado 400ZR en el Foro Óptico de Internet (OIF) para estandarizar los módulos DCI ópticos de próxima generación y crear un ecosistema óptico diverso para los proveedores. Este concepto es similar a WDM PAM4, pero se extiende para admitir requisitos de 400 Gbps.