우리 모두 알고 있듯이 기술 산업은 2018년에 많은 비범한 성과를 달성했으며 오랫동안 기다려온 2019년에는 다양한 가능성이 있을 것입니다. Inphi의 최고 기술 책임자인 Dr. Radha Nagarajan은 고속 데이터 센터 상호 연결이 기술 산업 부문 중 하나인 (DCI) 시장도 2019년에 바뀔 것입니다. 그가 올해 데이터 센터에서 기대하는 3가지 일을 소개합니다.
1.데이터 센터의 지리적 분해가 더 보편화될 것입니다.
데이터 센터 소비에는 전력 및 냉각과 같은 인프라를 포함하여 많은 물리적 공간 지원이 필요합니다. 데이터 센터 지리 분해는 대규모의 연속적인 대규모 데이터 센터를 구축하는 것이 점점 더 어려워짐에 따라 더 보편화될 것입니다. 대도시에서는 분해가 핵심입니다. 땅값이 비싼 지역.큰 대역폭 상호 연결은 이러한 데이터 센터를 연결하는 데 중요합니다.
DCI 캠퍼스：이러한 데이터 센터는 예를 들어 캠퍼스 환경에서 함께 연결되는 경우가 많습니다.거리는 일반적으로 2~5km로 제한됩니다. 광섬유의 가용성에 따라 이러한 거리에서 CWDM 및 DWDM 링크가 겹칩니다.
DCI-에지：이러한 유형의 연결 범위는 2km에서 120km입니다. 이러한 링크는 주로 해당 지역 내의 분산 데이터 센터에 연결되며 일반적으로 지연 시간 제약이 따릅니다.DCI 광학 기술 옵션에는 DWDM을 사용하여 구현되는 직접 감지 및 일관성이 포함됩니다. 광섬유 C 대역(192THz ~ 196THz 창)의 전송 형식입니다. 직접 감지 변조 형식은 진폭 변조되고, 감지 방식이 더 간단하고, 전력 소비와 비용이 낮고, 대부분의 경우 외부 분산 보상이 필요합니다. 100Gbps, 4레벨 PAM4(펄스 진폭 변조), 직접 감지 형식은 DCI-Edge 애플리케이션을 위한 비용 효율적인 방법입니다. PAM4 변조 형식은 기존의 NRZ(Non-Return-to-zero) 용량의 두 배입니다. 변조 형식. 차세대 400Gbps(파장당) DCI 시스템의 경우 60Gbaud, 16QAM 코히런트 형식이 주요 경쟁자입니다.
DCI-메트로/장거리：이 범주의 광섬유는 DCI-Edge를 넘어 최대 3,000km의 지상 링크와 더 긴 해저입니다. 이 범주에는 일관된 변조 형식이 사용되며 변조 유형은 거리에 따라 다를 수 있습니다. 일관된 변조 형식 또한 진폭 및 위상 변조되고, 감지를 위해 국부 발진기 레이저가 필요하고, 복잡한 디지털 신호 처리가 필요하고, 더 많은 전력을 소비하고, 더 긴 범위를 가지며, 직접 감지 또는 NRZ 방법보다 더 비쌉니다.
2.데이터 센터는 계속 발전할 것입니다.
큰 대역폭 상호 연결은 이러한 데이터 센터를 연결하는 데 중요합니다. 이를 염두에 두고 DCI-Campus, DCI-Edge 및 DCI-Metro/Long Haul 데이터 센터는 계속 발전할 것입니다. 지난 몇 년 동안 DCI 분야가 초점이 되었습니다. SaaS(Software-as-a-Service), PaaS(Platform-as-a-Service) 및 IaaS(Infrastructure-as-a-Service)를 제공하는 클라우드 서비스 공급자(CSP)의 대역폭 요구 사항 증가 (IaaS) 기능은 CSP 데이터 센터 네트워크 레이어 스위치 및 라우터를 연결하기 위한 다양한 광학 시스템을 구동하고 있습니다. 오늘날 이것은 100Gbps에서 실행되어야 합니다.데이터 센터 내부에서는 DAC(Direct-Attached Copper) 케이블링, AOC(액티브 광 케이블) 또는 100G "회색" 광학을 사용할 수 있습니다. 데이터 센터 시설(캠퍼스 또는 에지/메트로 애플리케이션)에 연결하는 경우 최근에야 사용 가능한 모든 기능을 갖춘 일관성 기반 중계기 기반 접근 방식이 차선책입니다.
100G 에코시스템으로의 전환과 함께 데이터 센터 네트워크 아키텍처는 보다 전통적인 데이터 센터 모델에서 발전했습니다. 이러한 모든 데이터 센터 시설은 단일 대규모"대규모 데이터 센터"대부분의 CSP는 필요한 규모를 달성하고 고가용성 클라우드 서비스를 제공하기 위해 분산 영역 아키텍처에 융합되었습니다.
데이터 센터 영역은 일반적으로 인구 밀도가 높은 대도시 지역 근처에 위치하여 이러한 영역에 가장 가까운 최종 고객에게 최상의 서비스(지연 및 가용성 포함)를 제공합니다. 지역 아키텍처는 CSP 간에 약간 다르지만 중복 지역 "게이트웨이"로 구성됩니다. 또는 "허브". 이러한 "게이트웨이" 또는 "허브"는 CSP의 WAN(광역 네트워크) 백본(및 P2P, 로컬 콘텐츠 전송 또는 해저 전송에 사용될 수 있는 에지 사이트)에 연결됩니다. 이러한 " 게이트웨이" 또는 "허브"는 CSP의 WAN(광역 네트워크) 백본(및 P2P, 로컬 콘텐츠 전송 또는 해저 전송에 사용될 수 있는 에지 사이트)에 연결됩니다. 영역을 확장해야 하므로 추가 시설을 조달하고 지역 게이트웨이에 연결하기 쉽습니다. 이것은 새로운 대형 데이터 센터를 구축하는 상대적으로 높은 비용과 더 긴 건설 시간에 비해 지역의 빠른 확장 및 성장을 허용하며, 도입의 이점이 추가되었습니다.주어진 영역에서 서로 다른 사용 가능한 영역(AZ)의 개념을 유도합니다.
대규모 데이터 센터 아키텍처에서 영역으로 전환하면 게이트웨이 및 데이터 센터 시설 위치를 선택할 때 고려해야 하는 추가 제약 조건이 있습니다. 예를 들어, 동일한 고객 경험을 보장하기 위해(대기 시간 관점에서) 두 데이터 사이의 최대 거리 (공용 게이트웨이를 통해) 센터는 경계가 지정되어야 합니다. 또 다른 고려 사항은 회색 광학 시스템이 동일한 지리적 영역 내에서 물리적으로 별개의 데이터 센터 건물을 상호 연결하기에는 너무 비효율적이라는 것입니다.이러한 요소를 염두에 두고 오늘날의 코히어런트 플랫폼은 DCI 애플리케이션에 적합하지 않습니다.
PAM4 변조 형식은 저전력 소비, 낮은 풋프린트 및 직접 감지 옵션을 제공합니다. 실리콘 포토닉스를 활용하여 통합 DSP(디지털 신호 프로세서) 및 FEC(순방향 오류 수정). 그리고 QSFP28 폼 팩터에 패키징합니다.결과로 나온 스위치 플러그형 모듈은 광섬유 쌍당 4Tbps 및 100G당 4.5W로 일반적인 DCI 링크를 통해 DWDM 전송을 수행할 수 있습니다.
3.실리콘 포토닉스와 CMOS는 광모듈 개발의 핵심이 될 것입니다.
고집적 광학을 위한 실리콘 포토닉스와 신호 처리를 위한 고속 실리콘 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)의 조합은 저비용, 저전력, 스위칭 가능한 광 모듈의 진화에 중요한 역할을 할 것입니다.
고집적 실리콘 포토닉 칩은 플러그형 모듈의 핵심입니다. 인화 인듐에 비해 실리콘 CMOS 플랫폼은 더 큰 200mm 및 300mm 웨이퍼 크기에서 웨이퍼 수준 광학에 들어갈 수 있습니다. 1300nm 및 1500nm 파장의 광검출기 표준 실리콘 CMOS 플랫폼에 게르마늄 에피택시를 추가하여 구성했습니다. 또한 실리콘 이산화물 및 실리콘 질화물 기반 구성 요소를 통합하여 저굴절률 대비 및 온도에 둔감한 광학 구성 요소를 제조할 수 있습니다.
그림 2에서 실리콘 포토닉 칩의 출력 광 경로에는 각 파장에 대해 하나씩, 한 쌍의 진행파 MZM(Mach Zehnder 변조기)이 포함되어 있습니다. 그런 다음 두 개의 파장 출력이 통합 2:1 인터리버를 사용하여 칩에 결합됩니다. DWDM 멀티플렉서 역할을 합니다. 동일한 실리콘 MZM을 다른 드라이브 신호로 NRZ 및 PAM4 변조 형식 모두에서 사용할 수 있습니다.
데이터 센터 네트워크의 대역폭 요구 사항이 계속 증가함에 따라 무어의 법칙에 따라 스위칭 칩의 발전이 필요합니다.이렇게 하면 스위치 및 라우터 플랫폼이 스위치 칩 기본 패리티를 유지하면서 각 포트의 용량을 늘릴 수 있습니다. 차세대 스위치 칩은 400G의 각 포트에 맞게 설계되었습니다. 400ZR이라는 프로젝트는 OIF(광 인터넷 포럼)에서 시작되었습니다. 차세대 광 DCI 모듈을 표준화하고 공급업체를 위한 다양한 광 생태계를 조성합니다. 이 개념은 WDM PAM4와 유사하지만 400Gbps 요구 사항을 지원하도록 확장됩니다.