Som vi alle ved, har teknologiindustrien opnået mange ekstraordinære resultater i 2018, og der vil være forskellige muligheder i 2019, hvilket er længe ventet. Inphis teknologichef, Dr. Radha Nagarajan, mener, at højhastighedsdatacentret forbinder hinanden. (DCI)-markedet, et af teknologiindustriens segmenter, vil også ændre sig i 2019. Her er tre ting, han forventer vil ske i datacentret i år.
1.Den geografiske nedbrydning af datacentre vil blive mere almindelig
Datacenterforbrug kræver en masse fysisk pladsunderstøttelse, herunder infrastruktur såsom strøm og køling. Datacenters geo-nedbrydning vil blive mere almindelig, efterhånden som det bliver mere og mere vanskeligt at bygge store, sammenhængende, store datacentre. Nedbrydning er nøglen i storbyområder områder, hvor jordpriserne er høje.Sammenkoblinger med stor båndbredde er afgørende for at forbinde disse datacentre.
DCI-campus:Disse datacentre er ofte forbundet med hinanden, for eksempel i et campusmiljø.Afstanden er normalt begrænset til mellem 2 og 5 kilometer. Afhængig af tilgængeligheden af fiberen er der også et overlap af CWDM- og DWDM-forbindelser på disse afstande.
DCI-Edge:Denne type forbindelse spænder fra 2 km til 120 km. Disse links er primært forbundet til distribuerede datacentre inden for området og er typisk underlagt latensbegrænsninger. DCI optiske teknologimuligheder omfatter direkte detektion og kohærens, som begge er implementeret ved hjælp af DWDM transmissionsformat i fiberoptisk C-bånd (192 THz til 196 THz vindue). Det direkte detekteringsmodulationsformat er amplitudemoduleret, har et enklere detektionsskema, forbruger lavere strøm, lavere omkostninger og kræver ekstern spredningskompensation i de fleste tilfælde. 100 Gbps, 4-niveaus pulsamplitudemodulation (PAM4), det direkte detekteringsformat er en omkostningseffektiv metode til DCI-Edge-applikationer. PAM4-modulationsformatet har dobbelt så stor kapacitet som det traditionelle ikke-return-til-nul (NRZ) modulationsformat. For den næste generation af 400-Gbps (pr. bølgelængde) DCI-systemer er det 60-Gbaud, 16-QAM sammenhængende format den førende konkurrent.
DCI-Metro/Langdistance:Denne kategori af fiber er ud over DCI-Edge, med en jordforbindelse på op til 3.000 kilometer og en længere havbund. Et sammenhængende modulationsformat bruges til denne kategori, og modulationstypen kan være forskellig for forskellige afstande. Det sammenhængende modulationsformat er også amplitude- og fasemoduleret, kræver lokale oscillatorlasere til detektion, kræver kompleks digital signalbehandling, forbruger mere strøm, har en længere rækkevidde og er dyrere end direkte detektion eller NRZ-metoder.
2.Datacentret vil fortsætte med at udvikle sig
Sammenkoblinger med stor båndbredde er afgørende for at forbinde disse datacentre. Med dette i tankerne vil DCI-Campus, DCI-Edge og DCI-Metro/Long Haul datacentre fortsætte med at udvikle sig. I de seneste par år er DCI-området blevet i fokus af opmærksomhed fra traditionelle DWDM-systemleverandører. De voksende båndbreddekrav fra cloud-tjenesteudbydere (CSP'er), der leverer software-as-a-service (SaaS), platform-as-a-service (PaaS) og infrastruktur-as-a-service (IaaS)-kapaciteter driver forskellige optiske systemer til at forbinde CSP-datacenternetværk Layer switche og routere. I dag skal dette køre med 100 Gbps.Inde i datacentret kan der bruges direkte tilsluttet kobber (DAC) kabler, aktivt optisk kabel (AOC) eller 100G "grå" optik. For tilslutninger til datacenterfaciliteter (campus eller edge/metro applikationer), er den eneste mulighed, der har kun for nylig er tilgængelig, er en fuldt udstyret, sammenhængende baseret repeater-baseret tilgang, der er suboptimal.
Med overgangen til et 100G-økosystem har datacenternetværksarkitekturen udviklet sig fra en mere traditionel datacentermodel. Alle disse datacenterfaciliteter er placeret i en enkelt stor“stort datacenter”campus. De fleste CSP'er er blevet fusioneret til en distribueret områdearkitektur for at opnå den krævede skala og levere højt tilgængelige cloudtjenester.
Datacenterområder er typisk placeret i nærheden af storbyområder med høj befolkningstæthed for at give den bedste service (med forsinkelse og tilgængelighed) til de slutkunder, der er tættest på disse områder. Den regionale arkitektur er lidt forskellig mellem CSP'er, men består af redundante regionale "gateways" eller "hubs". Disse "gateways" eller "hubs" er forbundet til CSP'ens wide area network (WAN) backbone (og edge-sites, der kan bruges til peer-to-peer, lokal indholdstransport eller ubådstransport). gateways" eller "hubs" er forbundet til CSP'ens wide area network (WAN) backbone (og edge sites, der kan bruges til peer-to-peer, lokal indholdstransport eller ubådstransport). Da området skal udvides, er det er let at anskaffe yderligere faciliteter og forbinde dem med den regionale gateway. Dette giver mulighed for hurtig udvidelse og vækst af området sammenlignet med de relativt høje omkostninger ved at bygge et nyt stort datacenter og en længere byggetid, med den ekstra fordel af introduktionducering af begrebet forskellige tilgængelige områder (AZ) i et givet område.
Overgangen fra en stor datacenterarkitektur til en zone introducerer yderligere begrænsninger, der skal tages i betragtning ved valg af gateway- og datacenterfaciliteter. For eksempel for at sikre den samme kundeoplevelse (fra et latensperspektiv), den maksimale afstand mellem to data. centre (gennem en offentlig gateway) skal afgrænses. En anden overvejelse er, at det grå optiske system er for ineffektivt til at sammenkoble fysisk adskilte datacenterbygninger inden for det samme geografiske område.Med disse faktorer i tankerne er dagens sammenhængende platform ikke egnet til DCI-applikationer.
PAM4-modulationsformatet giver lavt strømforbrug, lavt fodaftryk og muligheder for direkte detektion. Ved at bruge siliciumfotonik blev der udviklet en dual-carrier transceiver med et PAM4 Application Specific Integrated Circuit (ASIC), der integrerede en integreret digital signalprocessor (DSP) og forward error correction (FEC). Og pak den ind i QSFP28-formfaktoren.Det resulterende switch-plugbare modul kan udføre DWDM-transmission over et typisk DCI-link med 4 Tbps pr. fiberpar og 4,5 W pr. 100G.
3.Siliciumfotonik og CMOS bliver kernen i udviklingen af optiske moduler
Kombinationen af siliciumfotonik til højt integreret optik og højhastigheds silicium komplementære metaloxid-halvledere (CMOS) til signalbehandling vil spille en rolle i udviklingen af lavpris, lav-effekt, omskiftelige optiske moduler.
Den højtintegrerede siliciumfotoniske chip er hjertet i det pluggbare modul. Sammenlignet med indiumphosphid er silicium CMOS-platformen i stand til at komme ind i wafer-niveauoptik ved større 200 mm og 300 mm waferstørrelser. Fotodetektorer med bølgelængder på 1300 nm og 1500 blev konstrueret ved at tilføje germanium-epitaksi på en standard silicium CMOS-platform. Derudover kan siliciumdioxid- og siliciumnitrid-baserede komponenter integreres for at fremstille lav brydningsindekskontrast og temperaturufølsomme optiske komponenter.
I figur 2 indeholder den optiske udgangsvej for den fotoniske siliciumchip et par Mach Zehnder-modulatorer (MZM), en for hver bølgelængde. De to bølgelængdeoutput kombineres derefter på en chip ved hjælp af en integreret 2:1 interleaver, som fungerer som en DWDM-multiplekser. Den samme silicium-MZM kan bruges i både NRZ- og PAM4-modulationsformater med forskellige drevsignaler.
Da båndbreddekravene til datacenternetværk fortsætter med at vokse, kræver Moores lov fremskridt inden for at skifte chips.Dette vil gøre det muligt for switch- og routerplatformene at opretholde switch-chip-baseparitet og samtidig øge kapaciteten af hver port.Næste-generations switch-chips er designet til hver port i 400G. Et projekt kaldet 400ZR blev lanceret i Optical Internet Forum (OIF) at standardisere næste generation af optiske DCI-moduler og skabe et mangfoldigt optisk økosystem for leverandører. Dette koncept ligner WDM PAM4, men udvides til at understøtte 400-Gbps-krav.