Seperti kita ketahui bersama, industri teknologi telah mencapai banyak pencapaian luar biasa di tahun 2018, dan akan ada berbagai kemungkinan di tahun 2019 yang sudah lama ditunggu-tunggu. Chief technology officer Inphi, Dr. Radha Nagarajan, percaya bahwa interkoneksi pusat data berkecepatan tinggi (DCI), salah satu segmen industri teknologi, juga akan berubah pada tahun 2019. Berikut tiga hal yang diharapkan terjadi pada data center tahun ini.
1.Dekomposisi geografis pusat data akan menjadi lebih umum
Konsumsi pusat data memerlukan banyak dukungan ruang fisik, termasuk infrastruktur seperti listrik dan pendingin. Dekomposisi geografis pusat data akan menjadi lebih umum karena semakin sulit untuk membangun pusat data yang besar, berkelanjutan, dan besar. Dekomposisi adalah kunci di metropolitan daerah yang harga tanahnya tinggi. Interkoneksi bandwidth yang besar sangat penting untuk menghubungkan pusat data ini.
DCI-Kampus：Pusat data ini seringkali saling terhubung, misalnya di lingkungan kampus. Jaraknya biasanya dibatasi antara 2 dan 5 kilometer. Tergantung pada ketersediaan serat, terdapat juga tumpang tindih tautan CWDM dan DWDM pada jarak tersebut.
DCI-Edge：Jenis koneksi ini berkisar antara 2 km hingga 120 km. Tautan ini terutama terhubung ke pusat data terdistribusi di dalam area tersebut dan biasanya memiliki batasan latensi. Pilihan teknologi optik DCI mencakup deteksi langsung dan koherensi, keduanya diimplementasikan menggunakan DWDM format transmisi dalam C-band serat optik (jendela 192 THz hingga 196 THz). Format modulasi deteksi langsung dimodulasi amplitudo, memiliki skema deteksi yang lebih sederhana, mengonsumsi daya lebih rendah, biaya lebih rendah, dan memerlukan kompensasi dispersi eksternal dalam banyak kasus.Untuk 100 Gbps, modulasi amplitudo pulsa 4 tingkat (PAM4), format deteksi langsung adalah metode hemat biaya untuk aplikasi DCI-Edge. Format modulasi PAM4 memiliki kapasitas dua kali lipat dari non-return-to-zero (NRZ) tradisional format modulasi.Untuk sistem DCI 400-Gbps (per panjang gelombang) generasi berikutnya, format koheren 60-Gbaud, 16-QAM adalah pesaing utama.
DCI-Metro/Jarak Jauh：Kategori serat ini berada di luar DCI-Edge, dengan sambungan darat hingga 3.000 kilometer dan dasar laut yang lebih panjang. Format modulasi koheren digunakan untuk kategori ini dan jenis modulasi dapat berbeda untuk jarak yang berbeda. Format modulasi koheren juga termodulasi amplitudo dan fase, memerlukan laser osilator lokal untuk pendeteksiannya, memerlukan pemrosesan sinyal digital yang kompleks, mengonsumsi lebih banyak daya, memiliki jangkauan yang lebih jauh, dan lebih mahal daripada metode deteksi langsung atau NRZ.
2.Pusat data akan terus berkembang
Interkoneksi bandwidth yang besar sangat penting untuk menghubungkan pusat data ini. Dengan pemikiran ini, pusat data DCI-Campus, DCI-Edge dan DCI-Metro/Long Haul akan terus berkembang. Dalam beberapa tahun terakhir, bidang DCI telah menjadi fokus perhatian pemasok sistem DWDM tradisional. Meningkatnya kebutuhan bandwidth penyedia layanan cloud (CSP) yang menyediakan perangkat lunak sebagai layanan (SaaS), platform sebagai layanan (PaaS), dan infrastruktur sebagai layanan Kemampuan (IaaS) mendorong sistem optik yang berbeda untuk menghubungkan lapisan jaringan pusat data CSPsaklarDanrouter.Saat ini, ini harus dijalankan pada 100 Gbps. Di dalam pusat data, kabel tembaga terpasang langsung (DAC), kabel optik aktif (AOC) atau optik “abu-abu” 100G dapat digunakan. Untuk koneksi ke fasilitas pusat data (aplikasi kampus atau edge/metro), satu-satunya pilihan yang memiliki yang baru-baru ini tersedia adalah pendekatan berbasis repeater yang berfitur lengkap dan berbasis koheren yang kurang optimal.
Dengan transisi ke ekosistem 100G, arsitektur jaringan pusat data telah berevolusi dari model pusat data yang lebih tradisional. Semua fasilitas pusat data ini berlokasi di satu lokasi besar.“pusat data yang besar”kampus.Sebagian besar CSP telah digabungkan ke arsitektur area terdistribusi untuk mencapai skala yang diperlukan dan menyediakan layanan cloud dengan ketersediaan tinggi.
Area pusat data biasanya terletak di dekat wilayah metropolitan dengan kepadatan penduduk yang tinggi untuk memberikan layanan terbaik (dengan penundaan dan ketersediaan) kepada pelanggan akhir yang paling dekat dengan wilayah tersebut. Arsitektur regional sedikit berbeda antar CSP, namun terdiri dari “gerbang” regional yang berlebihan atau “hub”. “Gerbang” atau “hub” ini terhubung ke tulang punggung jaringan area luas (WAN) CSP (dan situs tepi yang dapat digunakan untuk transportasi peer-to-peer, konten lokal, atau transportasi bawah laut).Ini “ gateway” atau “hub” terhubung ke tulang punggung jaringan area luas (WAN) CSP (dan situs tepi yang dapat digunakan untuk peer-to-peer, transportasi konten lokal atau transportasi bawah laut). Karena wilayah tersebut perlu diperluas, maka mudah untuk mendapatkan fasilitas tambahan dan menghubungkannya ke gerbang regional. Hal ini memungkinkan perluasan dan pertumbuhan wilayah secara cepat dibandingkan dengan biaya yang relatif tinggi untuk membangun pusat data baru yang besar dan waktu konstruksi yang lebih lama, dengan manfaat tambahan dari memperkenalkan pusat data baru yang besar. konsep area tersedia berbeda (AZ) di area tertentu.
Transisi dari arsitektur pusat data besar ke zona menimbulkan kendala tambahan yang harus dipertimbangkan ketika memilih lokasi gateway dan fasilitas pusat data. Misalnya, untuk memastikan pengalaman pelanggan yang sama (dari perspektif latensi), jarak maksimum antara dua data pusat data (melalui gerbang publik) harus dibatasi. Pertimbangan lainnya adalah sistem optik abu-abu terlalu tidak efisien untuk menghubungkan bangunan pusat data yang berbeda secara fisik dalam wilayah geografis yang sama. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, platform koheren saat ini tidak cocok untuk aplikasi DCI.
Format modulasi PAM4 menyediakan konsumsi daya rendah, jejak kaki rendah, dan opsi deteksi langsung. Dengan memanfaatkan fotonik silikon, transceiver pembawa ganda dengan Sirkuit Terpadu Khusus Aplikasi (ASIC) PAM4 dikembangkan, mengintegrasikan prosesor sinyal digital terintegrasi (DSP) dan koreksi kesalahan maju (FEC). Dan mengemasnya ke dalam faktor bentuk QSFP28. Hasilnyamengalihkanmodul yang dapat dicolokkan dapat melakukan transmisi DWDM melalui tautan DCI biasa, dengan 4 Tbps per pasangan serat dan 4,5 W per 100G.
3.Fotonik silikon dan CMOS akan menjadi inti pengembangan modul optik
Kombinasi fotonik silikon untuk optik yang sangat terintegrasi dan semikonduktor oksida logam komplementer silikon (CMOS) berkecepatan tinggi untuk pemrosesan sinyal akan berperan dalam evolusi modul optik berbiaya rendah, berdaya rendah, dan dapat diganti.
Chip fotonik silikon yang sangat terintegrasi adalah inti dari modul yang dapat dicolokkan. Dibandingkan dengan indium fosfida, platform CMOS silikon mampu memasuki optik tingkat wafer pada ukuran wafer 200 mm dan 300 mm yang lebih besar. Fotodetektor dengan panjang gelombang 1300 nm dan 1500 nm dibangun dengan menambahkan epitaksi germanium pada platform CMOS silikon standar. Selain itu, komponen berbasis silikon dioksida dan silikon nitrida dapat diintegrasikan untuk membuat kontras indeks bias rendah dan komponen optik yang tidak sensitif terhadap suhu.
Pada Gambar 2, jalur optik keluaran chip fotonik silikon berisi sepasang modulator gelombang berjalan Mach Zehnder (MZM), satu untuk setiap panjang gelombang. Kedua keluaran panjang gelombang tersebut kemudian digabungkan pada sebuah chip menggunakan interleaver 2:1 terintegrasi, yang mana bertindak sebagai multiplekser DWDM. MZM silikon yang sama dapat digunakan dalam format modulasi NRZ dan PAM4 dengan sinyal penggerak yang berbeda.
Karena kebutuhan bandwidth jaringan pusat data terus meningkat, Hukum Moore memerlukan kemajuan dalam peralihan chip. Ini akan mengaktifkanmengalihkanDanrouterplatform yang harus dipertahankanmengalihkanparitas dasar chip sekaligus meningkatkan kapasitas setiap port. Generasi berikutnyamengalihkanchip dirancang untuk setiap port 400G. Sebuah proyek yang disebut 400ZR diluncurkan di Optical Internet Forum (OIF) untuk menstandarisasi modul DCI optik generasi berikutnya dan menciptakan ekosistem optik yang beragam untuk pemasok. Konsep ini mirip dengan WDM PAM4, tetapi diperluas untuk mendukung persyaratan 400-Gbps.