Comme nous le savons tous, l'industrie technologique a réalisé de nombreuses réalisations extraordinaires en 2018, et il y aura diverses possibilités en 2019, ce qui est attendu depuis longtemps. Le directeur de la technologie d'Inphi, le Dr Radha Nagarajan, estime que l'interconnexion des centres de données à haut débit (DCI), l'un des segments de l'industrie technologique, changera également en 2019. Voici trois choses qu'il s'attend à ce qu'il se passe dans le centre de données cette année.
1.La décomposition géographique des centres de données deviendra plus courante
La consommation des centres de données nécessite beaucoup d'espace physique, y compris des infrastructures telles que l'alimentation et le refroidissement. La géo-décomposition des centres de données deviendra plus courante car il devient de plus en plus difficile de construire de grands centres de données continus. régions où les prix des terrains sont élevés.Les interconnexions à large bande passante sont essentielles pour connecter ces centres de données.
DCI-Campus：Ces centres de données sont souvent connectés entre eux, par exemple dans un environnement de campus.La distance est généralement limitée entre 2 et 5 kilomètres. En fonction de la disponibilité de la fibre, il existe également un chevauchement des liaisons CWDM et DWDM à ces distances.
DCI-Edge：Ce type de connexion s'étend de 2 km à 120 km. Ces liaisons sont principalement connectées à des centres de données distribués dans la zone et sont généralement soumises à des contraintes de latence. Les options de technologie optique DCI incluent la détection directe et la cohérence, toutes deux mises en œuvre à l'aide du DWDM format de transmission en fibre optique bande C (fenêtre de 192 THz à 196 THz). Le format de modulation de détection directe est modulé en amplitude, a un schéma de détection plus simple, consomme moins d'énergie, coûte moins cher et nécessite une compensation de dispersion externe dans la plupart des cas. 100 Gbps, modulation d'amplitude d'impulsion à 4 niveaux (PAM4), le format de détection directe est une méthode rentable pour les applications DCI-Edge. Le format de modulation PAM4 a deux fois la capacité du non-retour à zéro traditionnel (NRZ) Pour la prochaine génération de systèmes DCI 400 Gbps (par longueur d'onde), le format cohérent 60 Gbaud, 16-QAM est le principal concurrent.
DCI-Métro/Longue distance：Cette catégorie de fibre est au-delà du DCI-Edge, avec une liaison au sol pouvant atteindre 3 000 kilomètres et un fond marin plus long. Un format de modulation cohérent est utilisé pour cette catégorie et le type de modulation peut être différent pour différentes distances. Le format de modulation cohérente est également modulé en amplitude et en phase, nécessite des lasers oscillateurs locaux pour la détection, nécessite un traitement de signal numérique complexe, consomme plus d'énergie, a une portée plus longue et est plus coûteux que les méthodes de détection directe ou NRZ.
2.Le centre de données continuera à se développer
Des interconnexions à large bande passante sont essentielles pour connecter ces centres de données. Dans cette optique, les centres de données DCI-Campus, DCI-Edge et DCI-Metro/Long Haul continueront de se développer. Au cours des dernières années, le domaine DCI est devenu le centre d'intérêt d'attention des fournisseurs de systèmes DWDM traditionnels. Les besoins croissants en bande passante des fournisseurs de services cloud (CSP) qui fournissent des logiciels en tant que service (SaaS), des plateformes en tant que service (PaaS) et des infrastructures en tant que service (IaaS) pilotent différents systèmes optiques pour connecter les réseaux de centres de données CSP Commutateurs et routeurs de couche. Aujourd'hui, cela doit fonctionner à 100 Gbps.À l'intérieur du centre de données, un câblage en cuivre à connexion directe (DAC), un câble optique actif (AOC) ou une optique "grise" 100G peuvent être utilisés. Pour les connexions aux installations du centre de données (campus ou applications de périphérie/métro), la seule option qui a Ce n'est que récemment que l'on dispose d'une approche complète, cohérente et basée sur des répéteurs qui n'est pas optimale.
Avec la transition vers un écosystème 100G, l'architecture du réseau du centre de données a évolué à partir d'un modèle de centre de données plus traditionnel. Toutes ces installations de centre de données sont situées dans un seul grand"grand centre de données”campus. La plupart des CSP ont été fusionnés à une architecture de zone distribuée pour atteindre l'échelle requise et fournir des services cloud hautement disponibles.
Les zones de centres de données sont généralement situées à proximité des zones métropolitaines à forte densité de population afin de fournir le meilleur service (avec délai et disponibilité) aux clients finaux les plus proches de ces zones. L'architecture régionale est légèrement différente entre les CSP, mais consiste en des « passerelles » régionales redondantes. ou « hubs ». Ces « passerelles » ou « hubs » sont connectés à la dorsale du réseau étendu (WAN) du CSP (et aux sites périphériques qui peuvent être utilisés pour le peer-to-peer, le transport de contenu local ou le transport sous-marin). passerelles" ou "hubs" sont connectés à la dorsale du réseau étendu (WAN) du CSP (et aux sites périphériques qui peuvent être utilisés pour le transport de contenu local, peer-to-peer ou sous-marin). Étant donné que la zone doit être étendue, il est facile de se procurer des installations supplémentaires et de les connecter à la passerelle régionale. Cela permet une expansion et une croissance rapides de la zone par rapport au coût relativement élevé de la construction d'un nouveau grand centre de données et à un temps de construction plus long, avec l'avantage supplémentaire de l'introducing le concept de différentes zones disponibles (AZ) dans une zone donnée.
La transition d'une grande architecture de centre de données vers une architecture de zone introduit des contraintes supplémentaires qui doivent être prises en compte lors de la sélection des emplacements des passerelles et des installations du centre de données. Par exemple, pour garantir la même expérience client (du point de vue de la latence), la distance maximale entre deux données les centres (via une passerelle publique) doivent être délimités. Une autre considération est que le système optique gris est trop inefficace pour interconnecter des bâtiments de centres de données physiquement distincts dans la même zone géographique.Compte tenu de ces facteurs, la plate-forme cohérente actuelle n'est pas adaptée aux applications DCI.
Le format de modulation PAM4 offre une faible consommation d'énergie, un faible encombrement et des options de détection directe. En utilisant la photonique au silicium, un émetteur-récepteur à double porteuse avec un circuit intégré spécifique à l'application PAM4 (ASIC) a été développé, intégrant un processeur de signal numérique intégré (DSP) et correction d'erreur directe (FEC).Et empaquetez-le dans le facteur de forme QSFP28.Le module enfichable de commutateur résultant peut effectuer une transmission DWDM sur une liaison DCI typique, avec 4 Tbps par paire de fibres et 4,5 W par 100G.
3.La photonique sur silicium et CMOS deviendront le cœur du développement de modules optiques
La combinaison de la photonique au silicium pour l'optique hautement intégrée et des semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaire au silicium (CMOS) à grande vitesse pour le traitement du signal jouera un rôle dans l'évolution des modules optiques commutables à faible coût et à faible consommation.
La puce photonique en silicium hautement intégrée est au cœur du module enfichable. Par rapport au phosphure d'indium, la plate-forme CMOS en silicium est capable d'entrer dans l'optique au niveau de la tranche à des tailles de tranche plus grandes de 200 mm et 300 mm. Photodétecteurs avec des longueurs d'onde de 1300 nm et 1500 nm ont été construits en ajoutant une épitaxie au germanium sur une plate-forme CMOS de silicium standard. De plus, des composants à base de dioxyde de silicium et de nitrure de silicium peuvent être intégrés pour fabriquer des composants optiques à faible contraste d'indice de réfraction et insensibles à la température.
Dans la figure 2, le chemin optique de sortie de la puce photonique en silicium contient une paire de modulateurs Mach Zehnder (MZM) à ondes progressives, un pour chaque longueur d'onde. Les deux sorties de longueur d'onde sont ensuite combinées sur une puce à l'aide d'un entrelaceur 2: 1 intégré, qui agit comme un multiplexeur DWDM. Le même MZM en silicium peut être utilisé dans les formats de modulation NRZ et PAM4 avec différents signaux de commande.
Alors que les besoins en bande passante des réseaux de centres de données continuent de croître, la loi de Moore nécessite des progrès dans la commutation des puces.Cela permettra aux plates-formes de commutation et de routeur de maintenir la parité de base des puces de commutation tout en augmentant la capacité de chaque port. Les puces de commutation de nouvelle génération sont conçues pour chaque port du projet 400G. pour standardiser les modules DCI optiques de nouvelle génération et créer un écosystème optique diversifié pour les fournisseurs. Ce concept est similaire au WDM PAM4, mais s'étend pour prendre en charge les exigences de 400 Gbit/s.