Come tutti sappiamo, l'industria tecnologica ha raggiunto molti risultati straordinari nel 2018 e ci saranno varie possibilità nel 2019, cosa attesa da tempo. Il responsabile della tecnologia di Inphi, Dr. Radha Nagarajan, ritiene che l'interconnessione dei data center ad alta velocità Anche il mercato (DCI), uno dei segmenti del settore tecnologico, cambierà nel 2019. Ecco tre cose che si aspetta che accada quest'anno nel data center.
1.La scomposizione geografica dei data center diventerà più comune
Il consumo dei data center richiede molto supporto in termini di spazio fisico, comprese infrastrutture come alimentazione e raffreddamento. La decomposizione geografica dei data center diventerà più comune poiché diventa sempre più difficile costruire data center grandi, continui e di grandi dimensioni. La decomposizione è fondamentale nelle aree metropolitane aree in cui i prezzi dei terreni sono elevati. Le interconnessioni con ampia larghezza di banda sono fondamentali per connettere questi data center.
DCI-Campus:Questi data center sono spesso collegati tra loro, ad esempio in un ambiente universitario. La distanza è solitamente limitata tra 2 e 5 chilometri. A seconda della disponibilità della fibra, a queste distanze c'è anche una sovrapposizione di collegamenti CWDM e DWDM.
DCI-Edge:Questo tipo di connessione varia da 2 km a 120 km. Questi collegamenti sono collegati principalmente a data center distribuiti all'interno dell'area e sono generalmente soggetti a vincoli di latenza. Le opzioni di tecnologia ottica DCI includono rilevamento diretto e coerenza, entrambi implementati utilizzando DWDM formato di trasmissione in banda C in fibra ottica (finestra da 192 THz a 196 THz). Il formato di modulazione di rilevamento diretto è modulato in ampiezza, ha uno schema di rilevamento più semplice, consuma meno energia, costa meno e richiede una compensazione della dispersione esterna nella maggior parte dei casi.Per Modulazione di ampiezza dell'impulso a 4 livelli da 100 Gbps (PAM4), il formato di rilevamento diretto è un metodo conveniente per le applicazioni DCI-Edge. Il formato di modulazione PAM4 ha il doppio della capacità del tradizionale non ritorno a zero (NRZ) formato di modulazione. Per la prossima generazione di sistemi DCI da 400 Gbps (per lunghezza d'onda), il formato coerente da 60 Gbaud e 16 QAM è il principale concorrente.
DCI-Metro/Lungo raggio:Questa categoria di fibra va oltre DCI-Edge, con un collegamento terrestre fino a 3.000 chilometri e un fondale marino più lungo. Per questa categoria viene utilizzato un formato di modulazione coerente e il tipo di modulazione può essere diverso a seconda delle distanze. Il formato di modulazione coerente è anche modulato in ampiezza e fase, richiede laser oscillatori locali per il rilevamento, richiede una complessa elaborazione del segnale digitale, consuma più energia, ha una portata più lunga ed è più costoso del rilevamento diretto o dei metodi NRZ.
2.Il data center continuerà a svilupparsi
Le interconnessioni con ampia larghezza di banda sono fondamentali per connettere questi data center. Tenendo presente questo, i data center DCI-Campus, DCI-Edge e DCI-Metro/Long Haul continueranno a svilupparsi. Negli ultimi anni, il campo DCI è diventato il fulcro dell'attenzione dei tradizionali fornitori di sistemi DWDM. I crescenti requisiti di larghezza di banda dei fornitori di servizi cloud (CSP) che forniscono software come servizio (SaaS), piattaforma come servizio (PaaS) e infrastruttura come servizio (IaaS) stanno guidando diversi sistemi ottici per il collegamento delle reti di data center CSP LayerinterruttoriErouter.Oggi è necessario che funzioni a 100 Gbps. All'interno del data center è possibile utilizzare cavi in rame con collegamento diretto (DAC), cavo ottico attivo (AOC) o ottica "grigia" da 100 G. Per le connessioni alle strutture del data center (campus o applicazioni edge/metropolitana), l'unica opzione dotata di disponibile solo di recente è un approccio completo e coerente basato su ripetitori che non è ottimale.
Con la transizione verso un ecosistema 100G, l'architettura di rete del data center si è evoluta da un modello di data center più tradizionale. Tutte queste strutture del data center sono situate in un unico grande“grande data center"campus. La maggior parte dei CSP è stata fusa in un'architettura ad area distribuita per raggiungere la scalabilità richiesta e fornire servizi cloud altamente disponibili.
Le aree dei data center sono generalmente situate vicino ad aree metropolitane con elevata densità di popolazione per fornire il miglior servizio (con ritardo e disponibilità) ai clienti finali più vicini a queste aree. L'architettura regionale è leggermente diversa tra i CSP, ma è costituita da "gateway" regionali ridondanti o "hub". Questi "gateway" o "hub" sono collegati alla dorsale della rete WAN (Wide Area Network) del CSP (e ai siti edge che possono essere utilizzati per peer-to-peer, trasporto di contenuti locali o trasporto sottomarino). Questi " gateway" o "hub" sono collegati alla dorsale della rete geografica (WAN) del CSP (e ai siti edge che possono essere utilizzati per peer-to-peer, trasporto di contenuti locali o trasporto sottomarino). Poiché l'area deve essere ampliata, è è facile procurarsi strutture aggiuntive e collegarle al gateway regionale. Ciò consente una rapida espansione e crescita dell'area rispetto al costo relativamente elevato di costruzione di un nuovo grande data center e a tempi di costruzione più lunghi, con l'ulteriore vantaggio di introdurre il concetto di diverse aree disponibili (AZ) in una data area.
La transizione da un'architettura di data center di grandi dimensioni a una zona introduce ulteriori vincoli che devono essere considerati quando si selezionano le posizioni del gateway e della struttura del data center. Ad esempio, per garantire la stessa esperienza del cliente (dal punto di vista della latenza), la distanza massima tra due dati qualsiasi i centri (tramite un gateway pubblico) devono essere delimitati. Un'altra considerazione è che il sistema ottico grigio è troppo inefficiente per interconnettere edifici di data center fisicamente distinti all'interno della stessa area geografica. Tenendo presente questi fattori, la piattaforma coerente di oggi non è adatta per le applicazioni DCI.
Il formato di modulazione PAM4 offre basso consumo energetico, ingombro ridotto e opzioni di rilevamento diretto. Utilizzando la fotonica del silicio, è stato sviluppato un ricetrasmettitore a doppia portante con un circuito integrato specifico per l'applicazione (ASIC) PAM4, che integra un processore di segnale digitale integrato (DSP) e correzione degli errori in avanti (FEC). E impacchettalo nel fattore di forma QSFP28. Il risultanteinterruttoreil modulo collegabile può eseguire la trasmissione DWDM su un tipico collegamento DCI, con 4 Tbps per coppia di fibre e 4,5 W per 100G.
3.La fotonica del silicio e il CMOS diventeranno il fulcro dello sviluppo dei moduli ottici
La combinazione di fotonica del silicio per ottiche altamente integrate e semiconduttori di ossido di metallo complementare di silicio (CMOS) ad alta velocità per l'elaborazione del segnale svolgerà un ruolo nell'evoluzione di moduli ottici commutabili, a basso costo e a basso consumo.
Il chip fotonico in silicio altamente integrato è il cuore del modulo collegabile. Rispetto al fosfuro di indio, la piattaforma CMOS in silicio è in grado di entrare nell'ottica a livello di wafer con dimensioni wafer maggiori di 200 mm e 300 mm. Fotorilevatori con lunghezze d'onda di 1300 nm e 1500 nm sono stati costruiti aggiungendo epitassia di germanio su una piattaforma CMOS di silicio standard. Inoltre, componenti a base di biossido di silicio e nitruro di silicio possono essere integrati per fabbricare componenti ottici insensibili alla temperatura e al contrasto a basso indice di rifrazione.
Nella Figura 2, il percorso ottico di uscita del chip fotonico al silicio contiene una coppia di modulatori Mach Zehnder (MZM) a onda viaggiante, uno per ciascuna lunghezza d'onda. Le due uscite di lunghezza d'onda vengono quindi combinate su un chip utilizzando un interlacciatore 2:1 integrato, che agisce come un multiplexer DWDM. Lo stesso MZM in silicio può essere utilizzato in entrambi i formati di modulazione NRZ e PAM4 con segnali di pilotaggio diversi.
Poiché i requisiti di larghezza di banda delle reti dei data center continuano a crescere, la legge di Moore richiede progressi nella commutazione dei chip. Ciò consentirà ainterruttoreErouterpiattaforme da mantenereinterruttoreparità di base del chip aumentando la capacità di ciascuna porta. Di nuova generazioneinterruttoreI chip sono progettati per ciascuna porta del 400G. Un progetto chiamato 400ZR è stato lanciato nell'Optical Internet Forum (OIF) per standardizzare i moduli DCI ottici di prossima generazione e creare un ecosistema ottico diversificato per i fornitori. Questo concetto è simile a WDM PAM4, ma si estende per supportare i requisiti di 400 Gbps.