Όπως όλοι γνωρίζουμε, η βιομηχανία της τεχνολογίας έχει επιτύχει πολλά εξαιρετικά επιτεύγματα το 2018, και θα υπάρξουν διάφορες δυνατότητες το 2019, το οποίο αναμένεται από καιρό. Ο επικεφαλής τεχνολογίας της Inphi, Dr. Radha Nagarajan, πιστεύει ότι η διασύνδεση του κέντρου δεδομένων υψηλής ταχύτητας Η αγορά (DCI), ένα από τα τμήματα της τεχνολογικής βιομηχανίας, θα αλλάξει επίσης το 2019. Ακολουθούν τρία πράγματα που αναμένει να συμβούν στο κέντρο δεδομένων φέτος.
1.Η γεωγραφική αποσύνθεση των κέντρων δεδομένων θα γίνει πιο συνηθισμένη
Η κατανάλωση του κέντρου δεδομένων απαιτεί πολλή υποστήριξη φυσικού χώρου, συμπεριλαμβανομένης της υποδομής όπως η τροφοδοσία και η ψύξη. Η γεωδιάσπαση των κέντρων δεδομένων θα γίνεται πιο συνηθισμένη καθώς γίνεται όλο και πιο δύσκολη η κατασκευή μεγάλων, συνεχών, μεγάλων κέντρων δεδομένων. Η αποσύνθεση είναι το κλειδί στη μητροπολιτική περιοχές όπου οι τιμές της γης είναι υψηλές.Οι διασυνδέσεις μεγάλου εύρους ζώνης είναι κρίσιμες για τη σύνδεση αυτών των κέντρων δεδομένων.
DCI-Campus:Αυτά τα κέντρα δεδομένων συχνά συνδέονται μεταξύ τους, για παράδειγμα σε περιβάλλον πανεπιστημιούπολης.Η απόσταση συνήθως περιορίζεται μεταξύ 2 και 5 χιλιομέτρων. Ανάλογα με τη διαθεσιμότητα της ίνας, υπάρχει επίσης μια επικάλυψη των συνδέσεων CWDM και DWDM σε αυτές τις αποστάσεις.
DCI-Edge:Αυτός ο τύπος σύνδεσης κυμαίνεται από 2 km έως 120 km. Αυτοί οι σύνδεσμοι συνδέονται κυρίως με κατανεμημένα κέντρα δεδομένων εντός της περιοχής και υπόκεινται συνήθως σε περιορισμούς λανθάνουσας κατάστασης. Οι επιλογές οπτικής τεχνολογίας DCI περιλαμβάνουν άμεση ανίχνευση και συνοχή, τα οποία υλοποιούνται με τη χρήση του DWDM μορφή μετάδοσης σε ζώνη οπτικών ινών C (παράθυρο 192 THz έως 196 THz). Η μορφή διαμόρφωσης άμεσης ανίχνευσης είναι διαμορφωμένη κατά πλάτος, έχει απλούστερο σχήμα ανίχνευσης, καταναλώνει χαμηλότερη ισχύ, χαμηλότερο κόστος και απαιτεί αντιστάθμιση εξωτερικής διασποράς στις περισσότερες περιπτώσεις. 100 Gbps, διαμόρφωση πλάτους παλμού 4 επιπέδων (PAM4), η μορφή άμεσης ανίχνευσης είναι μια οικονομικά αποδοτική μέθοδος για εφαρμογές DCI-Edge. Η μορφή διαμόρφωσης PAM4 έχει διπλάσια χωρητικότητα από την παραδοσιακή μη επιστροφή στο μηδέν (NRZ) μορφή διαμόρφωσης. Για την επόμενη γενιά συστημάτων DCI 400 Gbps (ανά μήκος κύματος), η συνεκτική μορφή 60 Gbaud, 16-QAM είναι ο κορυφαίος ανταγωνιστής.
DCI-Metro/Long Haul:Αυτή η κατηγορία ινών ξεπερνά το DCI-Edge, με επίγεια σύνδεση έως και 3.000 χιλιομέτρων και μεγαλύτερο βυθό της θάλασσας. Χρησιμοποιείται μια συνεκτική μορφή διαμόρφωσης για αυτήν την κατηγορία και ο τύπος διαμόρφωσης μπορεί να είναι διαφορετικός για διαφορετικές αποστάσεις. Η συνεκτική μορφή διαμόρφωσης είναι επίσης διαμορφωμένο σε πλάτος και φάση, απαιτεί λέιζερ τοπικού ταλαντωτή για ανίχνευση, απαιτεί πολύπλοκη επεξεργασία ψηφιακού σήματος, καταναλώνει περισσότερη ισχύ, έχει μεγαλύτερη εμβέλεια και είναι πιο ακριβό από τις μεθόδους άμεσης ανίχνευσης ή NRZ.
2.Το κέντρο δεδομένων θα συνεχίσει να αναπτύσσεται
Οι διασυνδέσεις μεγάλου εύρους ζώνης είναι κρίσιμες για τη σύνδεση αυτών των κέντρων δεδομένων. Έχοντας αυτό υπόψη, τα κέντρα δεδομένων DCI-Campus, DCI-Edge και DCI-Metro/Long Haul θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται. Τα τελευταία χρόνια, το πεδίο DCI έχει γίνει το επίκεντρο της προσοχής των παραδοσιακών προμηθευτών συστημάτων DWDM. Οι αυξανόμενες απαιτήσεις εύρους ζώνης των παρόχων υπηρεσιών cloud (CSP) που παρέχουν λογισμικό ως υπηρεσία (SaaS), πλατφόρμα ως υπηρεσία (PaaS) και υποδομή ως υπηρεσία Οι δυνατότητες (IaaS) οδηγούν διαφορετικά οπτικά συστήματα για τη σύνδεση δικτύων κέντρων δεδομένων CSP Διακόπτες επιπέδου και δρομολογητές. Σήμερα, αυτό πρέπει να εκτελείται στα 100 Gbps.Μέσα στο κέντρο δεδομένων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν καλώδια απευθείας συνδεδεμένου χαλκού (DAC), ενεργό οπτικό καλώδιο (AOC) ή οπτικά 100G "γκρι". που μόλις πρόσφατα είναι διαθέσιμη είναι μια πλήρεις δυνατότητες, βασισμένη σε συνεκτική προσέγγιση που βασίζεται σε επαναλήπτες, η οποία δεν είναι βέλτιστη.
Με τη μετάβαση σε ένα οικοσύστημα 100G, η αρχιτεκτονική του δικτύου των κέντρων δεδομένων έχει εξελιχθεί από ένα πιο παραδοσιακό μοντέλο κέντρου δεδομένων. Όλες αυτές οι εγκαταστάσεις κέντρων δεδομένων βρίσκονται σε ένα ενιαίο μεγάλο"μεγάλο κέντρο δεδομένων”πανεπιστημιούπολη. Τα περισσότερα CSP έχουν συγχωνευθεί σε μια αρχιτεκτονική κατανεμημένης περιοχής για να επιτευχθεί η απαιτούμενη κλίμακα και να παρέχουν εξαιρετικά διαθέσιμες υπηρεσίες cloud.
Οι περιοχές των κέντρων δεδομένων βρίσκονται συνήθως κοντά σε μητροπολιτικές περιοχές με υψηλή πυκνότητα πληθυσμού για να παρέχουν την καλύτερη εξυπηρέτηση (με καθυστέρηση και διαθεσιμότητα) στους τελικούς πελάτες που βρίσκονται πιο κοντά σε αυτές τις περιοχές. Η περιφερειακή αρχιτεκτονική είναι ελαφρώς διαφορετική μεταξύ των CSP, αλλά αποτελείται από περιττές περιφερειακές "πύλες". ή "hubs". Αυτές οι "πύλες" ή "hubs" συνδέονται με τη ραχοκοκαλιά του δικτύου ευρείας περιοχής (WAN) του CSP (και τοποθεσίες αιχμής που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για peer-to-peer, τοπική μεταφορά περιεχομένου ή υποβρύχια μεταφορά). οι πύλες» ή οι «κόμβοι» συνδέονται με τη ραχοκοκαλιά του δικτύου ευρείας περιοχής (WAN) του CSP (και τοποθεσίες αιχμής που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για peer-to-peer, τοπική μεταφορά περιεχομένου ή υποβρύχια μεταφορά). Δεδομένου ότι η περιοχή πρέπει να επεκταθεί, είναι εύκολο να προμηθευτούν πρόσθετες εγκαταστάσεις και να τις συνδέσουν με την περιφερειακή πύλη. Αυτό επιτρέπει την ταχεία επέκταση και ανάπτυξη της περιοχής σε σύγκριση με το σχετικά υψηλό κόστος κατασκευής ενός νέου μεγάλου κέντρου δεδομένων και μεγαλύτερο χρόνο κατασκευής, με το πρόσθετο πλεονέκτημα της εισαγωγήςδίνοντας την έννοια των διαφορετικών διαθέσιμων περιοχών (AZ) σε μια δεδομένη περιοχή.
Η μετάβαση από μια μεγάλη αρχιτεκτονική κέντρου δεδομένων σε μια ζώνη εισάγει πρόσθετους περιορισμούς που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή θέσεων εγκατάστασης πύλης και κέντρου δεδομένων. Για παράδειγμα, για να διασφαλιστεί η ίδια εμπειρία πελάτη (από την άποψη του λανθάνοντος χρόνου), η μέγιστη απόσταση μεταξύ δύο οποιωνδήποτε δεδομένων Τα κέντρα (μέσω μιας δημόσιας πύλης) πρέπει να οριοθετούνται. Μια άλλη σκέψη είναι ότι το γκρι οπτικό σύστημα είναι πολύ αναποτελεσματικό για να διασυνδέσει φυσικά διακριτά κτίρια κέντρων δεδομένων στην ίδια γεωγραφική περιοχή.Έχοντας υπόψη αυτούς τους παράγοντες, η σημερινή συνεκτική πλατφόρμα δεν είναι κατάλληλη για εφαρμογές DCI.
Η μορφή διαμόρφωσης PAM4 παρέχει επιλογές χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, χαμηλού αποτυπώματος και άμεσης ανίχνευσης. Με τη χρήση φωτονικών πυριτίου, αναπτύχθηκε ένας πομποδέκτης διπλού φέροντος με ειδικό ολοκληρωμένο κύκλωμα PAM4 Application (ASIC), ο οποίος ενσωματώνει έναν ολοκληρωμένο επεξεργαστή ψηφιακού σήματος (DSP) και διόρθωση σφάλματος προώθησης (FEC). Και συσκευάστε το στον παράγοντα φόρμας QSFP28.Η προκύπτουσα συνδεόμενη μονάδα διακόπτη μπορεί να εκτελεί μετάδοση DWDM μέσω μιας τυπικής σύνδεσης DCI, με 4 Tbps ανά ζεύγος ινών και 4,5 W ανά 100 G.
3.Η φωτονική πυριτίου και το CMOS θα γίνουν ο πυρήνας της ανάπτυξης οπτικών μονάδων
Ο συνδυασμός φωτονικής πυριτίου για άκρως ενσωματωμένη οπτική και συμπληρωματικών ημιαγωγών μετάλλου οξειδίου του πυριτίου υψηλής ταχύτητας (CMOS) για επεξεργασία σήματος θα παίξει ρόλο στην εξέλιξη χαμηλού κόστους, χαμηλής κατανάλωσης, εναλλαγής οπτικών μονάδων.
Το άκρως ενσωματωμένο φωτονικό τσιπ πυριτίου είναι η καρδιά της συνδεόμενης μονάδας. Σε σύγκριση με το φωσφίδιο του ινδίου, η πλατφόρμα CMOS πυριτίου μπορεί να εισέλθει σε οπτικά σε επίπεδο πλακών σε μεγαλύτερα μεγέθη πλακιδίων 200 mm και 300 mm. Φωτοανιχνευτές με μήκη κύματος 1300 nm και 1300 nm κατασκευάστηκαν με την προσθήκη επιτάξεως γερμανίου σε μια τυπική πλατφόρμα CMOS πυριτίου. Επιπλέον, συστατικά με βάση το διοξείδιο του πυριτίου και το νιτρίδιο του πυριτίου μπορούν να ενσωματωθούν για την κατασκευή οπτικών εξαρτημάτων χαμηλής αντίθεσης δείκτη διάθλασης και μη ευαίσθητων στη θερμοκρασία.
Στο Σχήμα 2, η οπτική διαδρομή εξόδου του φωτονικού τσιπ πυριτίου περιέχει ένα ζεύγος διαμορφωτών κινούμενου κύματος Mach Zehnder (MZM), έναν για κάθε μήκος κύματος. Στη συνέχεια, οι δύο έξοδοι μήκους κύματος συνδυάζονται σε ένα τσιπ χρησιμοποιώντας έναν ενσωματωμένο παρεμβολέα 2:1, ο οποίος Λειτουργεί ως πολυπλέκτης DWDM. Το ίδιο MZM πυριτίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε μορφές διαμόρφωσης NRZ και PAM4 με διαφορετικά σήματα κίνησης.
Καθώς οι απαιτήσεις εύρους ζώνης των δικτύων κέντρων δεδομένων συνεχίζουν να αυξάνονται, ο νόμος του Moore απαιτεί πρόοδο στη μεταγωγή τσιπ.Αυτό θα επιτρέψει στις πλατφόρμες μεταγωγέα και δρομολογητή να διατηρήσουν την ισοτιμία βάσης του τσιπ μεταγωγής αυξάνοντας παράλληλα τη χωρητικότητα κάθε θύρας. Τα τσιπ μεταγωγής επόμενης γενιάς έχουν σχεδιαστεί για κάθε θύρα του 400G. Ένα έργο που ονομάζεται 400ZR ξεκίνησε στο Optical Internet Forum (OIF) για την τυποποίηση των οπτικών μονάδων DCI επόμενης γενιάς και τη δημιουργία ενός ποικίλου οπτικού οικοσυστήματος για προμηθευτές. Αυτή η ιδέα είναι παρόμοια με το WDM PAM4, αλλά επεκτείνεται για να υποστηρίζει απαιτήσεις 400 Gbps.