Ako všetci vieme, technologický priemysel dosiahol v roku 2018 mnoho mimoriadnych úspechov a v roku 2019, na ktorý sa dlho očakáva, budú rôzne možnosti. Hlavný technologický riaditeľ spoločnosti Inphi, Dr. Radha Nagarajan, verí, že vysokorýchlostné prepojenie dátových centier Trh (DCI), jeden zo segmentov technologického priemyslu, sa v roku 2019 tiež zmení. Tu sú tri veci, ktoré očakáva, že sa tento rok stanú v dátovom centre.
1.Geografický rozklad dátových centier bude čoraz bežnejší
Spotreba dátového centra si vyžaduje veľkú podporu fyzického priestoru, vrátane infraštruktúry, ako je napájanie a chladenie. Geodekompozícia dátového centra bude čoraz bežnejšia, keďže bude čoraz ťažšie vybudovať veľké, nepretržité, veľké dátové centrá. oblasti, kde sú ceny pôdy vysoké. Prepojenia s veľkou šírkou pásma sú rozhodujúce pre pripojenie týchto dátových centier.
DCI-Campus：Tieto dátové centrá sú často navzájom prepojené, napríklad v prostredí kampusov. Vzdialenosť je zvyčajne obmedzená na 2 až 5 kilometrov. V závislosti od dostupnosti vlákna sa v týchto vzdialenostiach tiež prekrývajú spojenia CWDM a DWDM.
DCI-Edge：Tento typ pripojenia sa pohybuje od 2 km do 120 km. Tieto spojenia sú primárne pripojené k distribuovaným dátovým centrám v rámci oblasti a zvyčajne podliehajú obmedzeniam latencie. Možnosti optickej technológie DCI zahŕňajú priamu detekciu a koherenciu, pričom obe sú implementované pomocou DWDM prenosový formát v pásme C z optických vlákien (okno 192 THz až 196 THz). Formát modulácie priamej detekcie je amplitúdovo modulovaný, má jednoduchšiu schému detekcie, spotrebuje nižšiu energiu, nižšiu cenu a vo väčšine prípadov vyžaduje kompenzáciu externej disperzie. 100 Gbps, 4-úrovňová pulzná amplitúdová modulácia (PAM4), formát priamej detekcie je cenovo výhodná metóda pre aplikácie DCI-Edge. Modulačný formát PAM4 má dvojnásobnú kapacitu oproti tradičnému non-return-to-zero (NRZ) modulačný formát. Pre ďalšiu generáciu 400-Gbps (na vlnovú dĺžku) DCI systémov je hlavným konkurentom koherentný formát 60-Gbaud, 16-QAM.
DCI-Metro/Dlhá vzdialenosť：Táto kategória vlákien je za hranicou DCI-Edge s pozemným spojením až 3 000 kilometrov a dlhším morským dnom. Pre túto kategóriu sa používa formát koherentnej modulácie a typ modulácie sa môže líšiť pre rôzne vzdialenosti. Formát koherentnej modulácie je tiež amplitúdovo a fázovo modulovaný, vyžaduje na detekciu lokálne oscilačné lasery, vyžaduje zložité digitálne spracovanie signálu, spotrebuje viac energie, má dlhší dosah a je drahší ako priama detekcia alebo metódy NRZ.
2.Dátové centrum sa bude naďalej rozvíjať
Prepojenia s veľkou šírkou pásma sú rozhodujúce pre prepojenie týchto dátových centier. S ohľadom na túto skutočnosť sa budú dátové centrá DCI-Campus, DCI-Edge a DCI-Metro/Long Haul naďalej rozvíjať. V posledných rokoch sa oblasť DCI stala stredobodom záujmu. pozornosti tradičných dodávateľov DWDM systémov. Rastúce požiadavky na šírku pásma poskytovateľov cloudových služieb (CSP), ktorí poskytujú softvér ako službu (SaaS), platformu ako službu (PaaS) a infraštruktúru ako službu Schopnosti (IaaS) poháňajú rôzne optické systémy na prepojenie vrstiev CSP dátových centierprepínačeasmerovačov.Dnes to musí bežať rýchlosťou 100 Gbps. Vnútri dátového centra je možné použiť medenú (DAC) kabeláž, aktívny optický kábel (AOC) alebo 100G „sivú“ optiku. Pre pripojenie k zariadeniam dátového centra (aplikácie v areáli alebo na okraji/metro) je jedinou možnosťou, ktorá má len nedávno bol k dispozícii plne funkčný, koherentný prístup založený na opakovači, ktorý nie je optimálny.
S prechodom na 100G ekosystém sa sieťová architektúra dátového centra vyvinula z tradičnejšieho modelu dátového centra. Všetky tieto zariadenia dátového centra sú umiestnené v jednom veľkom“veľké dátové centrum“campus.Väčšina CSP bola zlúčená s architektúrou distribuovanej oblasti, aby sa dosiahol požadovaný rozsah a poskytovali vysoko dostupné cloudové služby.
Oblasti dátových centier sa zvyčajne nachádzajú v blízkosti metropolitných oblastí s vysokou hustotou obyvateľstva, aby poskytovali najlepšie služby (s oneskorením a dostupnosťou) koncovým zákazníkom najbližšie k týmto oblastiam. Regionálna architektúra sa medzi CSP mierne líši, ale pozostáva z nadbytočných regionálnych „brán“ alebo „rozbočovače“. Tieto „brány“ alebo „rozbočovače“ sú pripojené k chrbticovej sieti CSP (WAN) (a okrajovým stránkam, ktoré možno použiť na peer-to-peer, lokálny prenos obsahu alebo podmorskú prepravu). brány“ alebo „huby“ sú pripojené k chrbticovej sieti CSP (WAN) (a okrajovým lokalitám, ktoré možno použiť na peer-to-peer, lokálny prenos obsahu alebo podmorský transport). Keďže oblasť je potrebné rozšíriť, je jednoduché zaobstarať si ďalšie zariadenia a pripojiť ich k regionálnej bráne. To umožňuje rýchlu expanziu a rast oblasti v porovnaní s relatívne vysokými nákladmi na vybudovanie nového veľkého dátového centra a dlhším časom výstavby s ďalšou výhodou zavedenia koncepcia rôznych dostupných oblastí (AZ) v danej oblasti.
Prechod z architektúry veľkého dátového centra na zónu prináša ďalšie obmedzenia, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri výbere umiestnenia brány a zariadenia dátového centra. Napríklad, aby sa zabezpečila rovnaká skúsenosť zákazníka (z hľadiska latencie), maximálna vzdialenosť medzi akýmikoľvek dvoma údajmi centrá (cez verejnú bránu) musia byť ohraničené. Ďalšou úvahou je, že šedý optický systém je príliš neefektívny na prepojenie fyzicky odlišných budov dátových centier v rámci rovnakej geografickej oblasti. Vzhľadom na tieto faktory nie je dnešná koherentná platforma vhodná pre aplikácie DCI.
Modulačný formát PAM4 poskytuje nízku spotrebu energie, nízke nároky na priestor a možnosti priamej detekcie. Použitím kremíkovej fotoniky bol vyvinutý vysielač/prijímač s dvojitou nosnou s integrovaným obvodom špecifickým pre aplikáciu PAM4 (ASIC), ktorý integruje integrovaný digitálny signálový procesor (DSP) a dopredná korekcia chýb (FEC). A zabalte ho do formátu QSFP28. Výslednýprepínačzásuvný modul môže vykonávať prenos DWDM cez typické prepojenie DCI s rýchlosťou 4 Tbps na pár vlákien a 4,5 W na 100 G.
3.Kremíková fotonika a CMOS sa stanú jadrom vývoja optických modulov
Kombinácia kremíkovej fotoniky pre vysoko integrovanú optiku a vysokorýchlostných kremíkových komplementárnych kovových oxidových polovodičov (CMOS) na spracovanie signálu bude hrať úlohu pri vývoji nízkonákladových prepínateľných optických modulov s nízkou spotrebou energie.
Srdcom zásuvného modulu je vysoko integrovaný kremíkový fotonický čip. V porovnaní s fosfidom india je kremíková CMOS platforma schopná vstúpiť do optiky na úrovni plátku pri väčších veľkostiach plátku 200 mm a 300 mm. Fotodetektory s vlnovými dĺžkami 1300 nm a 1500 nm boli skonštruované pridaním germániovej epitaxie na štandardnej kremíkovej CMOS platforme. Okrem toho je možné integrovať komponenty na báze oxidu kremičitého a nitridu kremíka na výrobu optických komponentov s nízkym indexom lomu, kontrastom a teplotne necitlivými.
Na obrázku 2 výstupná optická dráha kremíkového fotonického čipu obsahuje pár Mach Zehnderových modulátorov s postupujúcou vlnou (MZM), jeden pre každú vlnovú dĺžku. Dva výstupy vlnových dĺžok sú potom kombinované na čipe pomocou integrovaného prekladača 2:1, ktorý funguje ako DWDM multiplexer. Rovnaký kremíkový MZM možno použiť v modulačných formátoch NRZ aj PAM4 s rôznymi signálmi pohonu.
Keďže požiadavky na šírku pásma sietí dátových centier neustále rastú, Moorov zákon vyžaduje pokrok v prepínaní čipov. To umožníprepínačasmerovačplatformy na údržbuprepínačzákladnú paritu čipu pri zvýšení kapacity každého portu. Ďalšia generáciaprepínaččipy sú navrhnuté pre každý port 400G. Projekt s názvom 400ZR bol spustený v rámci Optického internetového fóra (OIF) s cieľom štandardizovať optické moduly DCI novej generácie a vytvoriť rôznorodý optický ekosystém pre dodávateľov. Tento koncept je podobný WDM PAM4, ale rozširuje na podporu požiadaviek 400-Gbps.