Jak wszyscy wiemy, branża technologiczna osiągnęła wiele niezwykłych osiągnięć w 2018 r., a w 2019 r., na który czeka się od dawna, pojawią się różne możliwości. Dyrektor ds. technologii w Inphi, dr Radha Nagarajan, uważa, że szybkie połączenie między centrami danych Rynek (DCI), będący jednym z segmentów branży technologicznej, również zmieni się w 2019 roku. Oto trzy rzeczy, których spodziewa się w tym roku w data center.
1.Coraz powszechniejszy będzie rozkład geograficzny centrów danych
Zużycie centrów danych wymaga dużej przestrzeni fizycznej, w tym infrastruktury, takiej jak zasilanie i chłodzenie. Geodekompozycja centrów danych stanie się coraz bardziej powszechna, ponieważ budowanie dużych, ciągłych i dużych centrów danych staje się coraz trudniejsze. Dekompozycja ma kluczowe znaczenie w miastach obszarach, gdzie ceny gruntów są wysokie. Połączenia wzajemne o dużej przepustowości mają kluczowe znaczenie dla łączenia tych centrów danych.
Kampus DCI:Te centra danych są często połączone ze sobą, na przykład w środowisku kampusowym. Odległość jest zwykle ograniczona do od 2 do 5 kilometrów. W zależności od dostępności światłowodu na tych odległościach następuje również nakładanie się łączy CWDM i DWDM.
Krawędź DCI:Ten typ połączenia ma zasięg od 2 km do 120 km. Łącza te są głównie połączone z rozproszonymi centrami danych na danym obszarze i zazwyczaj podlegają ograniczeniom związanym z opóźnieniami. Opcje technologii optycznej DCI obejmują bezpośrednie wykrywanie i spójność, oba realizowane przy użyciu DWDM format transmisji w światłowodowym paśmie C (okno 192 THz do 196 THz). Format modulacji bezpośredniego wykrywania jest modulowany amplitudowo, ma prostszy schemat detekcji, zużywa mniej energii, jest niższy koszt i w większości przypadków wymaga zewnętrznej kompensacji dyspersji. 100 Gb/s, 4-poziomowa modulacja amplitudy impulsu (PAM4), format bezpośredniej detekcji jest opłacalną metodą w zastosowaniach DCI-Edge. Format modulacji PAM4 ma dwukrotnie większą pojemność niż tradycyjny format modulacji bez powrotu do zera (NRZ). format modulacji. W przypadku następnej generacji systemów DCI o szybkości 400 Gb/s (na długość fali) wiodącym konkurentem jest spójny format 60 Gbodów i 16 QAM.
DCI – metro/dalekie podróże:Ta kategoria światłowodów znajduje się poza krawędzią DCI, z łączem naziemnym o długości do 3000 km i dłuższym dnem morskim. Dla tej kategorii stosowany jest spójny format modulacji, a typ modulacji może być różny dla różnych odległości. Spójny format modulacji jest również modulowany amplitudowo i fazowo, do wykrywania wymaga lokalnych laserów oscylacyjnych, wymaga złożonego cyfrowego przetwarzania sygnału, zużywa więcej energii, ma większy zasięg i jest droższy niż detekcja bezpośrednia lub metody NRZ.
2.Centrum danych będzie się nadal rozwijać
Połączenia wzajemne o dużej przepustowości mają kluczowe znaczenie dla połączenia tych centrów danych. Mając to na uwadze, centra danych DCI-Campus, DCI-Edge i DCI-Metro/Long Haul będą nadal się rozwijać. W ciągu ostatnich kilku lat obszar DCI stał się w centrum uwagi uwagi tradycyjnych dostawców systemów DWDM. Rosnące wymagania w zakresie przepustowości dostawców usług w chmurze (CSP), którzy dostarczają oprogramowanie jako usługę (SaaS), platformę jako usługę (PaaS) i infrastrukturę jako usługę Możliwości (IaaS) sterują różnymi systemami optycznymi do łączenia warstw sieci centrów danych CSPprzełącznikiIroutery.Dziś musi to działać z szybkością 100 Gb/s. Wewnątrz centrum danych można zastosować bezpośrednio podłączane okablowanie miedziane (DAC), aktywny kabel optyczny (AOC) lub „szarą” optykę 100 G. W przypadku połączeń z obiektami centrum danych (kampusy lub aplikacje brzegowe/metro) jedyną opcją, która ma dopiero niedawno dostępne jest w pełni funkcjonalne, spójne podejście oparte na przemiennikach, które nie jest optymalne.
Wraz z przejściem na ekosystem 100G architektura sieci centrum danych ewoluowała od bardziej tradycyjnego modelu centrum danych. Wszystkie te obiekty centrum danych są zlokalizowane w jednym dużym„duże centrum danych”kampus.Większość dostawców CSP została połączona z architekturą obszaru rozproszonego, aby osiągnąć wymaganą skalę i zapewnić wysoką dostępność usług w chmurze.
Centra danych są zwykle zlokalizowane w pobliżu obszarów metropolitalnych o dużej gęstości zaludnienia, aby zapewnić najlepszą obsługę (z opóźnieniami i dostępnością) klientom końcowym znajdującym się najbliżej tych obszarów. Architektura regionalna różni się nieco w przypadku poszczególnych dostawców CSP, ale składa się z nadmiarowych regionalnych „bram” lub „huby”. Te „bramy” lub „koncentratory” są podłączone do szkieletu sieci rozległej (WAN) dostawcy CSP (oraz do lokalizacji brzegowych, które mogą być wykorzystywane do komunikacji peer-to-peer, transportu treści lokalnych lub transportu łodzią podwodną).Te „ bramy” lub „huby” są podłączone do szkieletu sieci rozległej (WAN) dostawcy CSP (oraz do lokalizacji brzegowych, które mogą być wykorzystywane do komunikacji peer-to-peer, transportu treści lokalnych lub transportu łodzią podwodną). Ponieważ obszar wymaga rozszerzenia, konieczne jest łatwo jest pozyskać dodatkowe obiekty i podłączyć je do bramy regionalnej. Pozwala to na szybką ekspansję i wzrost obszaru w porównaniu ze stosunkowo wysokimi kosztami budowy nowego dużego centrum danych i dłuższym czasem budowy, z dodatkową korzyścią polegającą na wprowadzeniu koncepcja różnych dostępnych powierzchni (AZ) na danym obszarze.
Przejście z architektury dużego centrum danych do strefy wprowadza dodatkowe ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze lokalizacji bram i obiektów centrum danych. Na przykład, aby zapewnić takie same doświadczenia klienta (z punktu widzenia opóźnienia), maksymalna odległość między dowolnymi dwoma danymi centra danych (za pośrednictwem bramy publicznej) muszą być ograniczone. Kolejną kwestią jest to, że szary system optyczny jest zbyt niewydajny, aby łączyć fizycznie różne budynki centrów danych w tym samym obszarze geograficznym. Mając na uwadze te czynniki, dzisiejsza spójna platforma nie nadaje się do zastosowań DCI.
Format modulacji PAM4 zapewnia niskie zużycie energii, niewielkie rozmiary i możliwości bezpośredniego wykrywania. Wykorzystując fotonikę krzemową, opracowano transceiver z podwójną nośną ze zintegrowanym układem scalonym PAM4 (ASIC), integrującym zintegrowany cyfrowy procesor sygnałowy (DSP) i korekcja błędów w przód (FEC). I spakuj ją w obudowie QSFP28. Wynikowyprzełącznikwymienny moduł może realizować transmisję DWDM po typowym łączu DCI, z szybkością 4 Tb/s na parę włókien i 4,5 W na 100G.
3.Fotonika krzemowa i CMOS staną się podstawą rozwoju modułów optycznych
Połączenie fotoniki krzemowej dla wysoce zintegrowanej optyki i szybkich krzemowych półprzewodników komplementarnych z tlenku metalu (CMOS) do przetwarzania sygnału odegra rolę w ewolucji tanich, przełączalnych modułów optycznych o niskim poborze mocy.
Sercem modułu wtykowego jest wysoce zintegrowany krzemowy chip fotoniczny. W porównaniu z fosforkiem indu, krzemowa platforma CMOS może wprowadzić optykę na poziomie płytki w przypadku płytek o większych rozmiarach 200 mm i 300 mm. Fotodetektory o długości fali 1300 nm i 1500 nm zostały skonstruowane poprzez dodanie epitaksji germanowej na standardową krzemową platformę CMOS. Ponadto można zintegrować komponenty na bazie dwutlenku krzemu i azotku krzemu, aby wytworzyć elementy optyczne o niskim kontraście i niewrażliwości na temperaturę.
Na rysunku 2 wyjściowa ścieżka optyczna krzemowego chipa fotonicznego zawiera parę modulatorów Macha Zehndera (MZM) fali bieżącej, po jednym dla każdej długości fali. Obydwa wyjścia długości fali są następnie łączone w chipie za pomocą zintegrowanego elementu przeplatającego 2:1, który działa jako multiplekser DWDM. Ten sam krzemowy MZM może być używany zarówno w formatach modulacji NRZ, jak i PAM4 z różnymi sygnałami napędowymi.
Ponieważ wymagania dotyczące przepustowości sieci centrów danych stale rosną, prawo Moore'a wymaga postępu w przełączaniu chipów. Umożliwi toprzełącznikIrouteraplatformy do utrzymaniaprzełącznikParzystość bazowa chipa przy jednoczesnym zwiększeniu pojemności każdego portu. Następna generacjaprzełącznikchipy są projektowane dla każdego portu 400GA. Na Forum Optical Internet Forum (OIF) uruchomiono projekt o nazwie 400ZR, którego celem jest standaryzacja optycznych modułów DCI nowej generacji i stworzenie zróżnicowanego ekosystemu optycznego dla dostawców. Koncepcja ta jest podobna do WDM PAM4, ale rozciąga się na obsługę wymagań 400 Gb/s.