Как мы все знаем, технологическая отрасль достигла многих выдающихся достижений в 2018 году, и в 2019 году, который является долгожданным, появятся различные возможности. Главный технический директор Inphi, доктор Радха Нагараджан, считает, что высокоскоростное соединение центров обработки данных (DCI) рынок, один из сегментов технологической отрасли, также изменится в 2019 году. Вот три вещи, которые, как он ожидает, произойдут в центрах обработки данных в этом году.
1.Географическая декомпозиция дата-центров станет более распространенной
Потребление центров обработки данных требует большого количества поддержки физического пространства, включая инфраструктуру, такую как электропитание и охлаждение. Геодекомпозиция центров обработки данных станет более распространенной, поскольку становится все труднее строить большие, непрерывные, большие центры обработки данных. Декомпозиция является ключевым моментом в мегаполисах. Районы, где цены на землю высоки. Межсоединения с большой пропускной способностью имеют решающее значение для соединения этих центров обработки данных.
DCI-Кампус:Эти центры обработки данных часто связаны друг с другом, например, в кампусе. Расстояние обычно ограничивается от 2 до 5 километров. В зависимости от доступности оптоволокна на этих расстояниях также происходит перекрытие каналов CWDM и DWDM.
DCI-Эдж:Расстояние этого типа соединения составляет от 2 до 120 км. Эти каналы в основном подключены к распределенным центрам обработки данных в пределах региона и обычно имеют ограничения по задержке. Варианты оптической технологии DCI включают прямое обнаружение и когерентность, оба из которых реализуются с использованием DWDM. Формат передачи в волоконно-оптическом C-диапазоне (окно от 192 ТГц до 196 ТГц). Формат модуляции прямого обнаружения является амплитудно-модулированным, имеет более простую схему обнаружения, потребляет меньшую мощность, меньшую стоимость и в большинстве случаев требует внешней компенсации дисперсии. Для 100 Гбит/с, 4-уровневая импульсно-амплитудная модуляция (PAM4), формат прямого обнаружения является экономичным методом для приложений DCI-Edge. Формат модуляции PAM4 имеет вдвое большую пропускную способность, чем традиционный формат без возврата к нулю (NRZ). Формат модуляции. Для следующего поколения систем DCI со скоростью 400 Гбит/с (на длину волны) ведущим конкурентом является когерентный формат 60 Гбод и 16 QAM.
DCI-Метро/Дальние перевозки:Эта категория волокна находится за пределами DCI-Edge, с наземной линией связи длиной до 3000 километров и более длинным морским дном. Для этой категории используется когерентный формат модуляции, и тип модуляции может быть разным для разных расстояний. Когерентный формат модуляции также модулируется по амплитуде и фазе, для обнаружения требует локальных лазеров-генераторов, требует сложной цифровой обработки сигналов, потребляет больше энергии, имеет большую дальность действия и дороже, чем методы прямого обнаружения или методы NRZ.
2.Дата-центр будет продолжать развиваться
Межсоединения с большой пропускной способностью имеют решающее значение для соединения этих центров обработки данных. Учитывая это, центры обработки данных DCI-Campus, DCI-Edge и DCI-Metro/Long Haul будут продолжать развиваться. В последние несколько лет сфера DCI стала в центре внимания. внимания поставщиков традиционных систем DWDM. Растущие требования к пропускной способности поставщиков облачных услуг (CSP), которые предоставляют программное обеспечение как услугу (SaaS), платформу как услугу (PaaS) и инфраструктуру как услугу. (IaaS) возможности управляют различными оптическими системами для соединения сетей центров обработки данных CSP.переключателиимаршрутизаторы.Сегодня это должно работать на скорости 100 Гбит/с. Внутри центра обработки данных можно использовать медные кабели прямого подключения (DAC), активный оптический кабель (AOC) или «серую» оптику 100G. Для подключения к объектам центра обработки данных (кампус или периферийные/городские приложения) это единственный вариант, который Лишь недавно стал доступен полнофункциональный подход на основе когерентного повторителя, который не является оптимальным.
С переходом к экосистеме 100G сетевая архитектура центров обработки данных превратилась из более традиционной модели центров обработки данных. Все эти объекты центров обработки данных расположены в одном большом«большой дата-центр»кампус. Большинство CSP объединены с архитектурой распределенных зон для достижения необходимого масштаба и предоставления высокодоступных облачных услуг.
Районы центров обработки данных обычно располагаются вблизи мегаполисов с высокой плотностью населения, чтобы обеспечить наилучшее обслуживание (с задержкой и доступностью) конечным клиентам, ближайшим к этим районам. Региональная архитектура немного различается между CSP, но состоит из резервных региональных «шлюзов». или «концентраторы». Эти «шлюзы» или «концентраторы» подключены к магистральной сети глобальной сети (WAN) CSP (и пограничным сайтам, которые могут использоваться для одноранговой сети, передачи локального контента или подводной транспортировки). Эти « шлюзы» или «концентраторы» подключаются к магистральной сети глобальной сети (WAN) CSP (и пограничным сайтам, которые могут использоваться для одноранговой, локальной передачи контента или подводной транспортировки). легко приобрести дополнительные мощности и подключить их к региональному шлюзу. Это позволяет быстро расширять и увеличивать территорию по сравнению с относительно высокой стоимостью строительства нового крупного центра обработки данных и более длительными сроками строительства, а также дополнительным преимуществом внедрения понятие о различных доступных областях (AZ) в данной области.
Переход от архитектуры большого центра обработки данных к зоне накладывает дополнительные ограничения, которые необходимо учитывать при выборе местоположения шлюза и объектов центра обработки данных. Например, чтобы обеспечить одинаковое качество обслуживания клиентов (с точки зрения задержки), максимальное расстояние между любыми двумя данными центры (через общедоступный шлюз) должны быть ограничены. Еще одно соображение заключается в том, что серая оптическая система слишком неэффективна для соединения физически различных зданий центров обработки данных в пределах одной и той же географической области. Учитывая эти факторы, сегодняшняя согласованная платформа не подходит для приложений DCI.
Формат модуляции PAM4 обеспечивает низкое энергопотребление, малую занимаемую площадь и возможности прямого обнаружения. С использованием кремниевой фотоники был разработан приемопередатчик с двумя несущими и специализированной интегральной схемой (ASIC) PAM4, объединяющей интегрированный процессор цифровых сигналов (DSP) и упреждающее исправление ошибок (FEC). И упакуйте его в форм-фактор QSFP28. В результатевыключательПодключаемый модуль может выполнять передачу DWDM по обычному каналу DCI со скоростью 4 Тбит/с на пару волокон и 4,5 Вт на 100G.
3.Кремниевая фотоника и КМОП станут основой разработки оптических модулей
Сочетание кремниевой фотоники для высокоинтегрированной оптики и высокоскоростных кремниевых комплементарных металлооксидных полупроводников (КМОП) для обработки сигналов сыграет роль в эволюции недорогих, маломощных переключаемых оптических модулей.
Высокоинтегрированный кремниевый фотонный чип является сердцем подключаемого модуля. По сравнению с фосфидом индия, кремниевая КМОП-платформа способна использовать оптику на уровне пластины с пластинами большего размера 200 мм и 300 мм. Фотодетекторы с длинами волн 1300 нм и 1500 нм были построены путем добавления эпитаксии германия на стандартной кремниевой КМОП-платформе. Кроме того, компоненты на основе диоксида кремния и нитрида кремния могут быть интегрированы для изготовления контрастных и термонечувствительных оптических компонентов с низким показателем преломления.
На рисунке 2 выходной оптический путь кремниевого фотонного чипа содержит пару модуляторов Маха-Цендера бегущей волны (MZM), по одному для каждой длины волны. Затем два выходных сигнала длины волны объединяются на кристалле с помощью встроенного перемежителя 2:1, который действует как мультиплексор DWDM. Один и тот же кремниевый MZM может использоваться как в форматах модуляции NRZ, так и в PAM4 с разными сигналами возбуждения.
Поскольку требования к пропускной способности сетей центров обработки данных продолжают расти, закон Мура требует прогресса в области коммутации чипов. Это позволитвыключательимаршрутизаторплатформы для поддержаниявыключательбазовая четность чипа при увеличении емкости каждого порта. Следующее поколениевыключательчипы предназначены для каждого порта 400G. Проект под названием 400ZR был запущен на Оптическом интернет-форуме (OIF) с целью стандартизации оптических модулей DCI следующего поколения и создания разнообразной оптической экосистемы для поставщиков. Эта концепция аналогична WDM PAM4, но расширяется для поддержки требований 400 Гбит/с.