Come tutti sappiamo, l'industria della tecnologia ha raggiunto molti risultati straordinari nel 2018 e ci saranno varie possibilità nel 2019, cosa tanto attesa. Il Chief Technology Officer di Inphi, la dott.ssa Radha Nagarajan, ritiene che il data center ad alta velocità si interconnetta Anche il mercato (DCI), uno dei segmenti dell'industria tecnologica, cambierà nel 2019. Ecco tre cose che si aspetta accadranno nel data center quest'anno.
1.La scomposizione geografica dei data center diventerà più comune
Il consumo di data center richiede molto spazio fisico, comprese infrastrutture come alimentazione e raffreddamento. La geo-scomposizione del data center diventerà più comune man mano che diventa sempre più difficile costruire data center grandi, continui e di grandi dimensioni. La decomposizione è fondamentale nelle aree metropolitane zone dove i prezzi dei terreni sono elevati.Interconnessioni a larghezza di banda di grandi dimensioni sono fondamentali per la connessione di questi data center.
DCI-Campus：Questi data center sono spesso collegati tra loro, ad esempio in un ambiente universitario.La distanza è solitamente limitata tra 2 e 5 chilometri. A seconda della disponibilità della fibra, c'è anche una sovrapposizione di collegamenti CWDM e DWDM a queste distanze.
DCI-Edge：Questo tipo di connessione varia da 2 km a 120 km. Questi collegamenti sono collegati principalmente a data center distribuiti all'interno dell'area e sono in genere soggetti a vincoli di latenza. Le opzioni della tecnologia ottica DCI includono il rilevamento diretto e la coerenza, entrambi implementati utilizzando il DWDM formato di trasmissione in banda C in fibra ottica (finestra da 192 THz a 196 THz). 100 Gbps, modulazione di ampiezza dell'impulso a 4 livelli (PAM4), il formato di rilevamento diretto è un metodo conveniente per le applicazioni DCI-Edge. Il formato di modulazione PAM4 ha il doppio della capacità del tradizionale non ritorno a zero (NRZ) formato di modulazione. Per la prossima generazione di sistemi DCI a 400 Gbps (per lunghezza d'onda), il formato coerente a 60 Gbaud e 16 QAM è il principale concorrente.
DCI-Metro/lungo raggio：Questa categoria di fibra è al di là del DCI-Edge, con un collegamento a terra fino a 3.000 chilometri e un fondale marino più lungo. Per questa categoria viene utilizzato un formato di modulazione coerente e il tipo di modulazione può essere diverso per diverse distanze. Il formato di modulazione coerente è anche modulato in ampiezza e fase, richiede laser oscillatori locali per il rilevamento, richiede una complessa elaborazione del segnale digitale, consuma più energia, ha una portata più lunga ed è più costoso del rilevamento diretto o dei metodi NRZ.
2.Il data center continuerà a svilupparsi
Interconnessioni ad ampia larghezza di banda sono fondamentali per la connessione di questi data center. Tenendo presente ciò, i data center DCI-Campus, DCI-Edge e DCI-Metro/Long Haul continueranno a svilupparsi. Negli ultimi anni, il campo DCI è diventato il fulcro di attenzione dei fornitori di sistemi DWDM tradizionali. I crescenti requisiti di larghezza di banda dei fornitori di servizi cloud (CSP) che forniscono software-as-a-service (SaaS), platform-as-a-service (PaaS) e infrastruttura-as-a-service Le funzionalità (IaaS) stanno guidando diversi sistemi ottici per la connessione di reti di data center CSP Switch e router a livello. Oggi, questo deve funzionare a 100 Gbps.All'interno del data center è possibile utilizzare il cablaggio Direct Attached Copper (DAC), il cavo ottico attivo (AOC) o l'ottica "grigia" 100G. Per le connessioni alle strutture del data center (applicazioni campus o edge/metro), l'unica opzione solo di recente è stato disponibile un approccio basato su ripetitori completo e coerente che non è ottimale.
Con il passaggio a un ecosistema 100G, l'architettura di rete del data center si è evoluta da un modello di data center più tradizionale. Tutte queste strutture di data center si trovano in un unico grande“grande data center"campus.La maggior parte dei CSP è stata fusa in un'architettura ad area distribuita per ottenere la scalabilità richiesta e fornire servizi cloud ad alta disponibilità.
Le aree dei data center sono in genere situate vicino ad aree metropolitane ad alta densità di popolazione per fornire il miglior servizio (con ritardo e disponibilità) ai clienti finali più vicini a queste aree. L'architettura regionale è leggermente diversa tra i CSP, ma è costituita da "gateway" regionali ridondanti o "hub". Questi "gateway" o "hub" sono collegati alla dorsale WAN (Wide Area Network) del CSP (e ai siti periferici che possono essere utilizzati per il trasporto peer-to-peer, di contenuti locali o il trasporto sottomarino). Questi " gateway” o “hub” sono collegati alla dorsale WAN (Wide Area Network) del CSP (e ai siti perimetrali che possono essere utilizzati per il trasporto peer-to-peer, di contenuti locali o sottomarino). Poiché l'area deve essere ampliata, è facile procurarsi strutture aggiuntive e collegarle al gateway regionale. Ciò consente una rapida espansione e crescita dell'area rispetto al costo relativamente elevato della costruzione di un nuovo grande data center e tempi di costruzione più lunghi, con l'ulteriore vantaggio dell'introduzioneducendo il concetto di diverse aree disponibili (AZ) in una data area.
Il passaggio da un'architettura di data center di grandi dimensioni a una zona introduce vincoli aggiuntivi che devono essere presi in considerazione quando si selezionano le posizioni del gateway e della struttura del data center. Ad esempio, per garantire la stessa esperienza del cliente (dal punto di vista della latenza), la distanza massima tra due dati i centri (attraverso un gateway pubblico) devono essere delimitati. Un'altra considerazione è che il sistema ottico grigio è troppo inefficiente per interconnettere edifici di centri dati fisicamente distinti all'interno della stessa area geografica.Tenendo presenti questi fattori, la piattaforma coerente di oggi non è adatta per le applicazioni DCI.
Il formato di modulazione PAM4 offre basso consumo energetico, ingombro ridotto e opzioni di rilevamento diretto. Utilizzando la fotonica del silicio, è stato sviluppato un ricetrasmettitore a doppia portante con un circuito integrato specifico per l'applicazione PAM4, integrando un processore di segnale digitale (DSP) integrato e correzione degli errori in avanti (FEC). E impacchettalo nel fattore di forma QSFP28.Il modulo inseribile switch risultante può eseguire la trasmissione DWDM su un tipico collegamento DCI, con 4 Tbps per coppia di fibre e 4,5 W per 100G.
3.La fotonica del silicio e il CMOS diventeranno il fulcro dello sviluppo dei moduli ottici
La combinazione di fotonica di silicio per un'ottica altamente integrata e semiconduttori di ossido di metallo complementare al silicio (CMOS) ad alta velocità per l'elaborazione del segnale svolgerà un ruolo nell'evoluzione dei moduli ottici commutabili a basso costo, a bassa potenza.
Il chip fotonico di silicio altamente integrato è il cuore del modulo collegabile. Rispetto al fosfuro di indio, la piattaforma CMOS di silicio è in grado di entrare in ottiche a livello di wafer a dimensioni di wafer maggiori di 200 mm e 300 mm. Fotorilevatori con lunghezze d'onda di 1300 nm e 1500 nm sono stati costruiti aggiungendo epitassia al germanio su una piattaforma CMOS di silicio standard. Inoltre, è possibile integrare componenti a base di biossido di silicio e nitruro di silicio per fabbricare componenti ottici a basso contrasto dell'indice di rifrazione e insensibili alla temperatura.
Nella Figura 2, il percorso ottico di uscita del chip fotonico di silicio contiene una coppia di modulatori Mach Zehnder (MZM) a onda mobile, uno per ciascuna lunghezza d'onda. Le due uscite di lunghezza d'onda vengono quindi combinate su un chip utilizzando un interlacciatore 2:1 integrato, che funge da multiplexer DWDM. Lo stesso MZM di silicio può essere utilizzato in entrambi i formati di modulazione NRZ e PAM4 con segnali di pilotaggio diversi.
Poiché i requisiti di larghezza di banda delle reti di data center continuano a crescere, la legge di Moore richiede progressi nei chip di commutazione.Ciò consentirà alle piattaforme switch e router di mantenere la parità di base del chip switch aumentando la capacità di ciascuna porta. I chip switch di nuova generazione sono progettati per ciascuna porta del 400G. Un progetto chiamato 400ZR è stato lanciato nell'Optical Internet Forum (OIF) standardizzare i moduli DCI ottici di nuova generazione e creare un ecosistema ottico diversificato per i fornitori. Questo concetto è simile a WDM PAM4, ma si estende per supportare i requisiti di 400 Gbps.