Como todos sabemos, la industria de la tecnología ha logrado muchos logros extraordinarios en 2018, y habrá varias posibilidades en 2019, que es muy esperado. El director de tecnología de Inphi, el Dr. Radha Nagarajan, cree que la interconexión del centro de datos de alta velocidad (DCI), uno de los segmentos de la industria de la tecnología, también cambiará en 2019. Aquí hay tres cosas que espera que sucedan en el centro de datos este año.
1.La descomposición geográfica de los centros de datos será más común
El consumo del centro de datos requiere una gran cantidad de soporte de espacio físico, incluida la infraestructura, como la energía y la refrigeración. La descomposición geográfica del centro de datos se volverá más común a medida que se vuelva cada vez más difícil construir centros de datos grandes, continuos y de gran tamaño. La descomposición es clave en áreas metropolitanas. áreas donde los precios de la tierra son altos.Las interconexiones de gran ancho de banda son fundamentales para conectar estos centros de datos.
DCI-Campus：Estos centros de datos suelen estar conectados entre sí, por ejemplo, en un entorno de campus.La distancia suele estar limitada a entre 2 y 5 kilómetros. Dependiendo de la disponibilidad de la fibra, también existe una superposición de enlaces CWDM y DWDM en estas distancias.
Borde DCI：Este tipo de conexión varía de 2 km a 120 km. Estos enlaces se conectan principalmente a centros de datos distribuidos dentro del área y, por lo general, están sujetos a restricciones de latencia. Las opciones de tecnología óptica DCI incluyen detección directa y coherencia, las cuales se implementan mediante DWDM. formato de transmisión en banda C de fibra óptica (ventana de 192 THz a 196 THz). El formato de modulación de detección directa está modulado en amplitud, tiene un esquema de detección más simple, consume menos energía, cuesta menos y requiere compensación de dispersión externa en la mayoría de los casos. 100 Gbps, modulación de amplitud de pulso de 4 niveles (PAM4), el formato de detección directa es un método rentable para aplicaciones DCI-Edge. El formato de modulación PAM4 tiene el doble de capacidad que el tradicional sin retorno a cero (NRZ) formato de modulación. Para la próxima generación de sistemas DCI de 400 Gbps (por longitud de onda), el formato coherente 16-QAM de 60 Gbaudios es el principal competidor.
DCI-Metro/Larga distancia：Esta categoría de fibra está más allá del DCI-Edge, con un enlace terrestre de hasta 3000 kilómetros y un fondo marino más largo. Se utiliza un formato de modulación coherente para esta categoría y el tipo de modulación puede ser diferente para diferentes distancias. El formato de modulación coherente también está modulada en amplitud y fase, requiere láseres osciladores locales para la detección, requiere un procesamiento de señal digital complejo, consume más energía, tiene un rango más largo y es más costoso que la detección directa o los métodos NRZ.
2.El centro de datos seguirá desarrollándose
Las interconexiones de gran ancho de banda son fundamentales para conectar estos centros de datos. Con esto en mente, los centros de datos DCI-Campus, DCI-Edge y DCI-Metro/Long Haul seguirán desarrollándose. En los últimos años, el campo DCI se ha convertido en el foco de atención de los proveedores de sistemas DWDM tradicionales. Los crecientes requisitos de ancho de banda de los proveedores de servicios en la nube (CSP) que brindan software como servicio (SaaS), plataforma como servicio (PaaS) e infraestructura como servicio (IaaS) están impulsando diferentes sistemas ópticos para conectar conmutadores y enrutadores de capa de redes de centros de datos CSP. Hoy en día, esto debe funcionar a 100 Gbps.Dentro del centro de datos, se puede usar cableado de cobre de conexión directa (DAC), cable óptico activo (AOC) o óptica "gris" de 100 G. Para las conexiones a las instalaciones del centro de datos (campus o aplicaciones perimetrales/metro), la única opción que tiene recientemente ha estado disponible es un enfoque basado en repetidor con todas las funciones, basado en coherencia que es subóptimo.
Con la transición a un ecosistema 100G, la arquitectura de la red del centro de datos ha evolucionado a partir de un modelo de centro de datos más tradicional. Todas estas instalaciones del centro de datos están ubicadas en un solo gran“gran centro de datos”campus. La mayoría de los CSP se han fusionado con una arquitectura de área distribuida para lograr la escala requerida y proporcionar servicios en la nube de alta disponibilidad.
Las áreas de centros de datos suelen estar ubicadas cerca de áreas metropolitanas con altas densidades de población para brindar el mejor servicio (con demora y disponibilidad) a los clientes finales más cercanos a estas áreas. La arquitectura regional es ligeramente diferente entre los CSP, pero consta de "puertas de enlace" regionales redundantes. o "concentradores". Estas "puertas de enlace" o "concentradores" están conectados a la red troncal de la red de área amplia (WAN) del CSP (y a los sitios de borde que se pueden usar para el transporte de contenido local o submarino de igual a igual). Estos " puertas de enlace” o “concentradores” están conectados a la red troncal de la red de área amplia (WAN) del CSP (y los sitios de borde que se pueden usar para el transporte de contenido local o submarino de igual a igual). es fácil adquirir instalaciones adicionales y conectarlas a la puerta de enlace regional. Esto permite una rápida expansión y crecimiento del área en comparación con el costo relativamente alto de construir un nuevo centro de datos grande y un tiempo de construcción más largo, con el beneficio adicional de la introducciónduciendo el concepto de diferentes áreas disponibles (AZ) en un área determinada.
La transición de una arquitectura de centro de datos grande a una zona presenta restricciones adicionales que deben tenerse en cuenta al seleccionar las ubicaciones de las instalaciones del centro de datos y la puerta de enlace. Por ejemplo, para garantizar la misma experiencia del cliente (desde una perspectiva de latencia), la distancia máxima entre dos datos (a través de una puerta de enlace pública) deben estar delimitados. Otra consideración es que el sistema óptico gris es demasiado ineficiente para interconectar edificios de centros de datos físicamente distintos dentro de la misma área geográfica.Con estos factores en mente, la plataforma coherente actual no es adecuada para aplicaciones DCI.
El formato de modulación PAM4 proporciona bajo consumo de energía, bajo espacio físico y opciones de detección directa. Al utilizar fotónica de silicio, se desarrolló un transceptor de doble portadora con un circuito integrado específico de aplicación (ASIC) PAM4, que integra un procesador de señal digital (DSP) integrado y corrección de errores de reenvío (FEC). Y empaquetarlo en el factor de forma QSFP28.El módulo enchufable del conmutador resultante puede realizar una transmisión DWDM a través de un enlace DCI típico, con 4 Tbps por par de fibra y 4,5 W por 100G.
3.La fotónica de silicio y CMOS se convertirán en el núcleo del desarrollo de módulos ópticos
La combinación de fotónica de silicio para óptica altamente integrada y semiconductores de óxido de metal complementario (CMOS) de silicio de alta velocidad para el procesamiento de señales desempeñará un papel en la evolución de módulos ópticos conmutables de bajo costo y bajo consumo.
El chip fotónico de silicio altamente integrado es el corazón del módulo enchufable. En comparación con el fosfuro de indio, la plataforma CMOS de silicio puede ingresar a la óptica de nivel de oblea en tamaños de oblea más grandes de 200 mm y 300 mm. Fotodetectores con longitudes de onda de 1300 nm y 1500 nm se construyeron agregando epitaxia de germanio en una plataforma CMOS de silicio estándar. Además, los componentes basados en dióxido de silicio y nitruro de silicio se pueden integrar para fabricar componentes ópticos insensibles a la temperatura y de bajo contraste de índice de refracción.
En la Figura 2, la ruta óptica de salida del chip fotónico de silicio contiene un par de moduladores Mach Zehnder de onda viajera (MZM), uno para cada longitud de onda. Las dos salidas de longitud de onda se combinan luego en un chip usando un intercalador 2:1 integrado, que actúa como un multiplexor DWDM. El mismo MZM de silicio se puede utilizar en formatos de modulación NRZ y PAM4 con diferentes señales de accionamiento.
A medida que aumentan los requisitos de ancho de banda de las redes de los centros de datos, la Ley de Moore requiere avances en los chips de conmutación.Esto permitirá que las plataformas de conmutadores y enrutadores mantengan la paridad base del chip del conmutador mientras aumentan la capacidad de cada puerto. Los chips del conmutador de próxima generación están diseñados para cada puerto del 400G. Se lanzó un proyecto llamado 400ZR en el Foro de Internet Óptico (OIF) para estandarizar los módulos DCI ópticos de próxima generación y crear un ecosistema óptico diverso para los proveedores. Este concepto es similar a WDM PAM4, pero se extiende para admitir requisitos de 400 Gbps.