Както всички знаем, технологичната индустрия постигна много изключителни постижения през 2018 г. и ще има различни възможности през 2019 г., което е дългоочаквано. Главният технологичен директор на Inphi, д-р Радха Нагараджан, вярва, че високоскоростното свързване на центрове за данни (DCI), един от сегментите на технологичната индустрия, също ще се промени през 2019 г. Ето три неща, които той очаква да се случат в центъра за данни тази година.
1.Географското разпределение на центровете за данни ще става все по-често срещано
Консумацията на центрове за данни изисква много поддръжка на физическо пространство, включително инфраструктура като захранване и охлаждане. Георазлагането на центрове за данни ще става все по-често, тъй като става все по-трудно да се изграждат големи, непрекъснати, големи центрове за данни. Разграждането е ключово в метрополитена райони, където цените на земята са високи.Междусистемните връзки с голяма честотна лента са от решаващо значение за свързването на тези центрове за данни.
DCI-кампус:Тези центрове за данни често са свързани заедно, например в среда на кампус.Разстоянието обикновено е ограничено между 2 и 5 километра. В зависимост от наличността на оптичното влакно има и припокриване на CWDM и DWDM връзки на тези разстояния.
DCI-Edge:Този тип връзка варира от 2 км до 120 км. Тези връзки са предимно свързани с разпределени центрове за данни в района и обикновено са обект на ограничения за латентност. Опциите за оптична технология DCI включват директно откриване и кохерентност, като и двете се изпълняват с помощта на DWDM предавателен формат във влакнесто-оптична C-лента (прозорец от 192 THz до 196 THz). Форматът на модулация с директно откриване е амплитудно модулиран, има по-опростена схема за откриване, консумира по-ниска мощност, по-ниска цена и в повечето случаи изисква външна компенсация на дисперсията. 100 Gbps, 4-степенна импулсно-амплитудна модулация (PAM4), форматът за директно откриване е рентабилен метод за DCI-Edge приложения. Модулационният формат PAM4 има два пъти по-голям капацитет от традиционния без връщане към нула (NRZ) модулационен формат. За следващото поколение 400-Gbps (на дължина на вълната) DCI системи кохерентният формат 60-Gbaud, 16-QAM е водещият конкурент.
DCI-Метро/Дълги разстояния:Тази категория влакна е извън DCI-Edge, с наземна връзка до 3000 километра и по-дълго морско дъно. За тази категория се използва формат на кохерентна модулация и типът на модулация може да бъде различен за различни разстояния. Форматът на кохерентна модулация също е модулиран по амплитуда и фаза, изисква локални осцилаторни лазери за откриване, изисква сложна цифрова обработка на сигнала, консумира повече енергия, има по-дълъг обхват и е по-скъп от методите за директно откриване или NRZ.
2.Центърът за данни ще продължи да се развива
Взаимните връзки с голяма честотна лента са от решаващо значение за свързването на тези центрове за данни. Като се има предвид това, центровете за данни DCI-Campus, DCI-Edge и DCI-Metro/Long Haul ще продължат да се развиват. През последните няколко години областта на DCI се превърна във фокус на вниманието на традиционните доставчици на DWDM системи. Нарастващите изисквания за честотна лента на доставчиците на облачни услуги (CSP), които предоставят софтуер като услуга (SaaS), платформа като услуга (PaaS) и инфраструктура като услуга (IaaS) възможностите управляват различни оптични системи за свързване на CSP мрежи от центрове за данни Layer switches и рутери. Днес това трябва да работи при 100 Gbps.Вътре в центъра за данни може да се използва директно свързано медно (DAC) окабеляване, активен оптичен кабел (AOC) или 100G „сива“ оптика. За връзки към съоръжения на център за данни (кампусни или периферни/метро приложения), единствената опция, която има Едва наскоро беше достъпен пълнофункционален, кохерентен базиран подход, базиран на повторител, който не е оптимален.
С прехода към 100G екосистема мрежовата архитектура на центъра за данни се разви от по-традиционен модел на център за данни. Всички тези съоръжения на центъра за данни са разположени в един голям“голям център за данни”campus. Повечето CSP са обединени с архитектура на разпределена област, за да постигнат необходимия мащаб и да осигурят високо достъпни облачни услуги.
Зоните на центровете за данни обикновено се намират в близост до градски райони с висока гъстота на населението, за да осигурят най-доброто обслужване (със забавяне и наличност) на крайните клиенти, които са най-близо до тези райони. Регионалната архитектура е малко по-различна между CSP, но се състои от излишни регионални „шлюзове“ или „хъбове“. Тези „шлюзове“ или „хъбове“ са свързани към гръбнака на широкообхватната мрежа (WAN) на CSP (и крайни сайтове, които могат да се използват за равноправна връзка, локален транспорт на съдържание или подводен транспорт). шлюзове“ или „хъбове“ са свързани към гръбнака на широкообхватната мрежа (WAN) на CSP (и периферни сайтове, които могат да се използват за равноправен транспорт, локален транспорт на съдържание или подводен транспорт). Тъй като зоната трябва да бъде разширена, тя е лесно да се осигурят допълнителни съоръжения и да се свържат с регионалния шлюз. Това позволява бързо разширяване и растеж на района в сравнение с относително високите разходи за изграждане на нов голям център за данни и по-дългото време за изграждане, с допълнителното предимство на интросъздаване на концепцията за различни налични области (AZ) в дадена област.
Преходът от архитектура на голям център за данни към зона въвежда допълнителни ограничения, които трябва да се имат предвид при избора на местоположения на шлюз и център за данни. Например, за да се осигури същото потребителско изживяване (от гледна точка на латентност), максималното разстояние между всеки две данни центрове (чрез публичен шлюз) трябва да бъдат ограничени. Друго съображение е, че сивата оптична система е твърде неефективна за взаимно свързване на физически различни сгради на центрове за данни в рамките на една и съща географска област.Имайки предвид тези фактори, днешната съгласувана платформа не е подходяща за DCI приложения.
Модулационният формат PAM4 осигурява ниска консумация на енергия, нисък отпечатък и опции за директно откриване. Чрез използване на силициева фотоника е разработен приемо-предавател с двоен носител с PAM4 специфична интегрална схема (ASIC), интегриращ интегриран цифров сигнален процесор (DSP) и корекция на грешки (FEC). И го опаковайте във форм фактор QSFP28.Полученият превключващ модул може да извършва DWDM предаване през типична DCI връзка, с 4 Tbps на двойка влакна и 4,5 W на 100G.
3.Силициевата фотоника и CMOS ще станат ядрото на разработването на оптични модули
Комбинацията от силициева фотоника за силно интегрирана оптика и високоскоростни силициеви комплементарни металооксидни полупроводници (CMOS) за обработка на сигнали ще играе роля в еволюцията на евтини, с ниска мощност, превключваеми оптични модули.
Силно интегрираният силициев фотонен чип е сърцето на модула за включване. В сравнение с индиевия фосфид, силициевата CMOS платформа може да навлезе в оптика на ниво пластина при по-големи размери на пластини от 200 mm и 300 mm. Фотодетектори с дължини на вълните от 1300 nm и 1500 nm са конструирани чрез добавяне на германиева епитаксия върху стандартна силициева CMOS платформа. В допълнение, компоненти на базата на силициев диоксид и силициев нитрид могат да бъдат интегрирани за производство на контраст с нисък индекс на пречупване и нечувствителни към температура оптични компоненти.
На Фигура 2 изходният оптичен път на силициевия фотонен чип съдържа чифт модулатори на Mach Zehnder (MZM) на пътуваща вълна, по един за всяка дължина на вълната. След това двата изхода за дължина на вълната се комбинират в чип с помощта на интегриран 2:1 интерливър, който действа като DWDM мултиплексор. Същият силициев MZM може да се използва както в модулационни формати NRZ, така и в PAM4 с различни сигнали на задвижване.
Тъй като изискванията за честотна лента на мрежите от центрове за данни продължават да растат, законът на Мур изисква напредък в превключването на чипове.Това ще позволи на платформите на комутатора и рутера да поддържат базовия паритет на чипа на комутатора, като същевременно увеличават капацитета на всеки порт. Чиповете на комутатора от следващо поколение са проектирани за всеки порт на 400G. Проект, наречен 400ZR, беше стартиран във форума за оптичен интернет (OIF) за стандартизиране на оптични DCI модули от следващо поколение и създаване на разнообразна оптична екосистема за доставчиците. Тази концепция е подобна на WDM PAM4, но се разширява, за да поддържа изисквания за 400-Gbps.