Som vi alle vet, har teknologiindustrien oppnådd mange ekstraordinære prestasjoner i 2018, og det vil være ulike muligheter i 2019, som er etterlengtet. Inphis teknologisjef, Dr. Radha Nagarajan, mener at høyhastighetsdatasenteret kobler sammen (DCI) markedet, et av teknologiindustrisegmentene, vil også endre seg i 2019. Her er tre ting han forventer vil skje i datasenteret i år.
1.Geografisk dekomponering av datasentre vil bli mer vanlig
Datasenterforbruk krever mye fysisk plassstøtte, inkludert infrastruktur som strøm og kjøling. Datasenter geo-dekomponering vil bli mer vanlig ettersom det blir mer og mer vanskelig å bygge store, kontinuerlige, store datasentre. Nedbryting er nøkkelen i storbyer områder hvor tomteprisene er høye. Sammenkoblinger med stor båndbredde er avgjørende for å koble til disse datasentrene.
DCI-campus:Disse datasentrene er ofte koblet sammen, for eksempel i et campusmiljø. Avstanden er vanligvis begrenset til mellom 2 og 5 kilometer. Avhengig av tilgjengeligheten til fiberen er det også en overlapping av CWDM- og DWDM-koblinger på disse avstandene.
DCI-Edge:Denne typen tilkobling varierer fra 2 km til 120 km. Disse koblingene er primært koblet til distribuerte datasentre i området og er vanligvis underlagt latensbegrensninger. DCI optiske teknologialternativer inkluderer direkte deteksjon og koherens, som begge er implementert ved hjelp av DWDM overføringsformat i fiberoptisk C-bånd (192 THz til 196 THz vindu). Det direkte deteksjonsmodulasjonsformatet er amplitudemodulert, har et enklere deteksjonsskjema, bruker lavere strøm, lavere kostnader og krever ekstern spredningskompensasjon i de fleste tilfeller. 100 Gbps, 4-nivå pulsamplitudemodulasjon (PAM4), det direkte deteksjonsformatet er en kostnadseffektiv metode for DCI-Edge-applikasjoner. PAM4-modulasjonsformatet har dobbelt så stor kapasitet som det tradisjonelle ikke-return-til-null (NRZ) modulasjonsformat. For neste generasjon av 400-Gbps (per bølgelengde) DCI-systemer er det 60-Gbaud, 16-QAM-koherente formatet den ledende konkurrenten.
DCI-Metro/Langdistanse:Denne kategorien fiber er utenfor DCI-Edge, med en bakkeforbindelse på opptil 3000 kilometer og en lengre havbunn. Et sammenhengende modulasjonsformat brukes for denne kategorien, og modulasjonstypen kan være forskjellig for forskjellige avstander. Det koherente modulasjonsformatet er også amplitude- og fasemodulert, krever lokale oscillatorlasere for deteksjon, krever kompleks digital signalbehandling, bruker mer strøm, har lengre rekkevidde og er dyrere enn direkte deteksjon eller NRZ-metoder.
2.Datasenteret vil fortsette å utvikle seg
Sammenkoblinger med stor båndbredde er avgjørende for å koble disse datasentrene. Med dette i tankene vil DCI-Campus, DCI-Edge og DCI-Metro/Long Haul datasentre fortsette å utvikle seg. I løpet av de siste årene har DCI-feltet blitt fokus oppmerksomhet fra tradisjonelle DWDM-systemleverandører. De økende båndbreddekravene til skytjenesteleverandører (CSPer) som leverer programvare-som-en-tjeneste (SaaS), plattform-som-en-tjeneste (PaaS) og infrastruktur-som-en-tjeneste (IaaS)-funksjoner driver forskjellige optiske systemer for tilkobling av CSP-datasenternettverk Layerbrytereogrutere.I dag må dette kjøre med 100 Gbps. Inne i datasenteret kan direktekoblede kobberkabler (DAC), aktiv optisk kabel (AOC) eller 100G "grå" optikk brukes. For tilkoblinger til datasenterfasiliteter (campus eller edge/metro-applikasjoner), er det eneste alternativet som har bare nylig blitt tilgjengelig er en fullfunksjons, koherent-basert repeater-basert tilnærming som er sub-optimal.
Med overgangen til et 100G-økosystem har datasenternettverksarkitekturen utviklet seg fra en mer tradisjonell datasentermodell. Alle disse datasenterfasilitetene er plassert i en enkelt stor"stort datasenter”campus. De fleste CSP-er har blitt smeltet sammen til en distribuert områdearkitektur for å oppnå den skalaen som kreves og gi høyst tilgjengelige skytjenester.
Datasenterområder er vanligvis lokalisert i nærheten av storbyområder med høy befolkningstetthet for å gi den beste tjenesten (med forsinkelse og tilgjengelighet) til sluttkundene nærmest disse områdene. Den regionale arkitekturen er litt forskjellig mellom CSP-er, men består av overflødige regionale "gatewayer" eller "hubs". Disse "gatewayene" eller "hubbene" er koblet til CSPs WAN-ryggrad (og kantnettsteder som kan brukes for peer-to-peer, lokalt innholdstransport eller ubåttransport). Disse " gatewayer" eller "hubs" er koblet til CSPs WAN-ryggrad (og kantnettsteder som kan brukes til peer-to-peer, lokalt innholdstransport eller ubåttransport). Siden området må utvides, er det er lett å anskaffe ekstra fasiliteter og koble dem til den regionale gatewayen. Dette gir mulighet for rask utvidelse og vekst av området sammenlignet med de relativt høye kostnadene ved å bygge et nytt stort datasenter og lengre byggetid, med den ekstra fordelen av å introdusere konsept av forskjellige tilgjengelige områder (AZ) i et gitt område.
Overgangen fra en stor datasenterarkitektur til en sone introduserer ytterligere begrensninger som må vurderes ved valg av gateway- og datasenterplasseringer. For å sikre den samme kundeopplevelsen (fra et latensperspektiv), maksimal avstand mellom to data sentre (gjennom en offentlig gateway) må avgrenses. En annen vurdering er at det grå optiske systemet er for ineffektivt til å koble sammen fysisk distinkte datasenterbygninger innenfor samme geografiske område. Med disse faktorene i tankene, er dagens sammenhengende plattform ikke egnet for DCI-applikasjoner.
PAM4-modulasjonsformatet gir lavt strømforbruk, lavt fotavtrykk og alternativer for direkte deteksjon. Ved å bruke silisiumfotonikk ble en dual-carrier transceiver med en PAM4 Application Specific Integrated Circuit (ASIC) utviklet, som integrerte en integrert digital signalprosessor (DSP) og Forward error correction (FEC). Og pakk den inn i QSFP28-formfaktoren. Det resulterendebryterpluggbar modul kan utføre DWDM-overføring over en typisk DCI-kobling, med 4 Tbps per fiberpar og 4,5 W per 100G.
3.Silisiumfotonikk og CMOS vil bli kjernen i utviklingen av optiske moduler
Kombinasjonen av silisiumfotonikk for høyt integrert optikk og høyhastighets silisium-komplementære metalloksidhalvledere (CMOS) for signalbehandling vil spille en rolle i utviklingen av lavpris, laveffekts, omskiftbare optiske moduler.
Den høyt integrerte silisiumfotoniske brikken er hjertet i den pluggbare modulen. Sammenlignet med indiumfosfid er silisium CMOS-plattformen i stand til å gå inn på wafer-nivå optikk ved større 200 mm og 300 mm waferstørrelser. Fotodetektorer med bølgelengder på 1300 nm og 1500 ble konstruert ved å legge til germaniumepitaksi på en standard silisium CMOS-plattform. I tillegg kan silisiumdioksid og silisiumnitrid-baserte komponenter integreres for å fremstille lav brytningsindekskontrast og temperaturufølsomme optiske komponenter.
I figur 2 inneholder den optiske utgangsbanen til silisiumfotonbrikken et par Mach Zehnder-modulatorer (MZM), en for hver bølgelengde. De to bølgelengdeutgangene kombineres deretter på en brikke ved hjelp av en integrert 2:1-interleaver, som fungerer som en DWDM-multiplekser. Den samme silisium-MZM kan brukes i både NRZ- og PAM4-modulasjonsformater med forskjellige drivsignaler.
Ettersom båndbreddekravene til datasenternettverk fortsetter å vokse, krever Moores lov fremskritt innen bytte av brikker. Dette vil aktiverebryterogruterplattformer å vedlikeholdebryterchip base paritet samtidig som kapasiteten til hver port økes. Neste generasjonbryterbrikker er designet for hver port i 400G. Et prosjekt kalt 400ZR ble lansert i Optical Internet Forum (OIF) for å standardisere neste generasjons optiske DCI-moduler og skape et mangfoldig optisk økosystem for leverandører. Dette konseptet ligner på WDM PAM4, men utvides til å støtte krav til 400 Gbps.