誰もが知っているように、テクノロジー業界は 2018 年に多くの並外れた成果を達成し、待望の 2019 年にはさまざまな可能性が生まれるでしょう。Inphi の最高技術責任者である Radha Nagarajan 博士は、高速データセンター相互接続は次のように考えています。テクノロジー業界セグメントの 1 つである (DCI) 市場も 2019 年に変化します。同氏が今年データセンターで起こると予想している 3 つのことを以下に示します。
1.データセンターの地理的分割はさらに一般的になる
データセンターの消費には、電力や冷却などのインフラストラクチャを含む多くの物理スペースのサポートが必要です。大規模で継続的な大規模データセンターの建設がますます困難になるため、データセンターの地理的分解はより一般的になります。大都市圏では分解が鍵となります地価が高い地域。これらのデータセンターを接続するには、大帯域幅の相互接続が不可欠です。
DCIキャンパス：これらのデータセンターは、キャンパス環境などで相互に接続されることがよくあります。通常、この距離は 2 ～ 5 キロメートルに制限されます。ファイバーの可用性によっては、これらの距離では CWDM リンクと DWDM リンクが重複することもあります。
DCIエッジ：このタイプの接続の範囲は 2 km ～ 120 km です。これらのリンクは主にエリア内の分散データ センターに接続されており、通常は遅延の制約を受けます。DCI 光テクノロジー オプションには直接検出とコヒーレンスが含まれており、どちらも DWDM を使用して実装されます。光ファイバー C バンド (192 THz ～ 196 THz ウィンドウ) の伝送フォーマットです。直接検出変調フォーマットは振幅変調されており、検出スキームが単純で、消費電力とコストが低く、ほとんどの場合、外部分散補償が必要です。 100 Gbps、4 レベル パルス振幅変調 (PAM4) の直接検出フォーマットは、DCI エッジ アプリケーションにとってコスト効率の高い方法です。PAM4 変調フォーマットは、従来のノン リターン トゥ ゼロ (NRZ) の 2 倍の容量を備えています。次世代の 400 Gbps (波長ごと) DCI システムでは、60 Gbaud、16 QAM コヒーレント フォーマットが主要な競合相手です。
DCI-メトロ/長距離：このカテゴリのファイバは DCI エッジを超えており、最大 3,000 キロメートルの地上リンクとより長い海底を備えています。このカテゴリにはコヒーレント変調形式が使用されており、変調タイプは距離ごとに異なります。コヒーレント変調形式また、振幅と位相が変調され、検出には局部発振器レーザーが必要で、複雑なデジタル信号処理が必要で、より多くの電力を消費し、より長い範囲を持ち、直接検出またはNRZ方法よりも高価です。
2.データセンターは今後も発展していきます
これらのデータセンターを接続するには、大帯域幅の相互接続が不可欠です。これを念頭に置いて、DCI-Campus、DCI-Edge、および DCI-Metro/Long Haul データセンターは開発を続けます。ここ数年、DCI 分野が注目を集めています。従来の DWDM システム サプライヤーの注目。サービスとしてのソフトウェア (SaaS)、サービスとしてのプラットフォーム (PaaS)、サービスとしてのインフラストラクチャを提供するクラウド サービス プロバイダー (CSP) の帯域幅要件の増大(IaaS) 機能は、CSP データセンター ネットワークを接続するためのさまざまな光システムを推進しています。スイッチそしてルーター現在、これは 100 Gbps で実行する必要があります。データセンター内では、直接接続銅線 (DAC) ケーブル、アクティブ光ケーブル (AOC)、または 100G の「グレー」光ファイバーを使用できます。データセンター施設 (キャンパスまたはエッジ/メトロ アプリケーション) への接続の場合、これが唯一のオプションです。フル機能を備えたコヒーレントベースのリピータベースのアプローチが利用可能になったのはつい最近のことですが、次善の策です。
100G エコシステムへの移行に伴い、データセンター ネットワーク アーキテクチャは、より従来のデータセンター モデルから進化しました。これらのデータセンター施設はすべて、単一の大規模な 1 つの施設内に配置されています。「大規模なデータセンター」キャンパス。ほとんどの CSP は、必要な規模を達成し、可用性の高いクラウド サービスを提供するために、分散エリア アーキテクチャに融合されています。
データ センター エリアは通常、人口密度の高い大都市圏の近くに配置され、これらのエリアに最も近いエンド カスタマーに最高のサービス (遅延と可用性を考慮) を提供します。地域アーキテクチャは CSP ごとに若干異なりますが、冗長な地域「ゲートウェイ」で構成されます。これらの「ゲートウェイ」または「ハブ」は、CSP のワイド エリア ネットワーク (WAN) バックボーン (およびピアツーピア、ローカル コンテンツ トランスポート、または海底トランスポートに使用されるエッジ サイト) に接続されます。 「ゲートウェイ」または「ハブ」は、CSP のワイド エリア ネットワーク (WAN) バックボーン (およびピアツーピア、ローカル コンテンツ トランスポート、または海底トランスポートに使用されるエッジ サイト) に接続されます。エリアを拡張する必要があるため、追加の設備を調達して地域ゲートウェイに接続するのが容易です。これにより、新しい大規模データセンターの建設に比較的高いコストがかかり、建設期間が長くなるのに比べて、エリアの急速な拡張と成長が可能になり、さらに、特定のエリア内のさまざまな利用可能なエリア (AZ) の概念。
大規模なデータセンター アーキテクチャからゾーンへの移行により、ゲートウェイとデータセンター施設の場所を選択する際に考慮する必要がある追加の制約が導入されます。たとえば、同じ顧客エクスペリエンス (レイテンシーの観点から) を確保するには、2 つのデータ間の最大距離が必要です。もう 1 つの考慮事項は、同じ地理的エリア内の物理的に異なるデータ センターの建物を相互接続するには、灰色の光学システムでは非効率すぎるということです。これらの要因を考慮すると、今日のコヒーレント プラットフォームは DCI アプリケーションには適していません。
PAM4 変調フォーマットは、低消費電力、低フットプリント、および直接検出オプションを提供します。シリコン フォトニクスを利用することにより、PAM4 特定用途向け集積回路 (ASIC) を備えたデュアルキャリア トランシーバーが開発され、統合デジタル シグナル プロセッサ (DSP) と前方誤り訂正 (FEC)。それを QSFP28 フォーム ファクタにパッケージ化します。結果として得られるスイッチプラグ可能モジュールは、一般的な DCI リンク上で、ファイバ ペアあたり 4 Tbps、100G あたり 4.5 W の DWDM 伝送を実行できます。
3.シリコンフォトニクスとCMOSが光モジュール開発の核となる
高度に集積された光学素子用のシリコンフォトニクスと信号処理用の高速シリコン相補型金属酸化物半導体（CMOS）の組み合わせは、低コスト、低電力、スイッチャブル光モジュールの進化に役割を果たすでしょう。
高度に統合されたシリコン フォトニック チップは、プラグ可能モジュールの中心です。リン化インジウムと比較して、シリコン CMOS プラットフォームは、より大きな 200 mm および 300 mm のウェーハ サイズでウェーハレベルの光学系に入ることができます。1300 nm および 1500 nm の波長の光検出器は、標準的なシリコン CMOS プラットフォーム上にゲルマニウム エピタキシーを追加することによって構築されました。さらに、二酸化シリコンおよび窒化シリコン ベースのコンポーネントを統合して、低屈折率コントラストおよび温度に影響を受けない光学コンポーネントを製造することができます。
図 2 では、シリコン フォトニック チップの出力光路には、各波長に 1 つずつ、一対の進行波マッハ ツェンダー変調器 (MZM) が含まれています。次に、2 つの波長出力は、統合された 2:1 インターリーバを使用してチップ上で結合されます。 DWDM マルチプレクサとして機能します。同じシリコン MZM を、異なる駆動信号の NRZ 変調フォーマットと PAM4 変調フォーマットの両方で使用できます。
データセンター ネットワークの帯域幅要件が増大し続けるにつれて、ムーアの法則によりスイッチング チップの進歩が必要になります。これにより、スイッチそしてルーター維持するプラットフォームスイッチチップベースパリティを向上させながら各ポートの容量を増加。次世代スイッチチップは 400G のポートごとに設計されています。次世代光 DCI モジュールを標準化し、サプライヤー向けに多様な光エコシステムを構築するために、400ZR と呼ばれるプロジェクトが光インターネット フォーラム (OIF) で立ち上げられました。この概念は WDM PAM4 に似ていますが、 400 Gbps 要件をサポートするように拡張されています。