Zoals we allemaal weten, heeft de technologie-industrie in 2018 veel buitengewone prestaties bereikt en in 2019 zullen er verschillende mogelijkheden zijn, waar lang op is gewacht.Inphi's chief technology officer, Dr. Radha Nagarajan, is van mening dat de snelle datacenter-interconnectie (DCI)-markt, een van de segmenten van de technologie-industrie, zal ook veranderen in 2019. Dit zijn drie dingen die hij dit jaar in het datacenter verwacht te gebeuren.
1.De geografische decompositie van datacenters zal vaker voorkomen
Het verbruik van datacenters vereist veel fysieke ondersteuning van ruimte, inclusief infrastructuur zoals stroom en koeling. Geo-decompositie van datacenters zal steeds gebruikelijker worden naarmate het steeds moeilijker wordt om grote, continue, grote datacenters te bouwen. gebieden waar de grondprijzen hoog zijn.Interconnecties met grote bandbreedte zijn van cruciaal belang om deze datacenters met elkaar te verbinden.
DCI-CampusikDeze datacenters zijn vaak met elkaar verbonden, bijvoorbeeld in een campusomgeving.De afstand is meestal beperkt tot tussen de 2 en 5 kilometer. Afhankelijk van de beschikbaarheid van de glasvezel is er ook een overlap van CWDM- en DWDM-verbindingen op deze afstanden.
DCI-EdgeikDit type verbinding varieert van 2 km tot 120 km. Deze verbindingen zijn voornamelijk verbonden met gedistribueerde datacenters in het gebied en zijn doorgaans onderhevig aan latentiebeperkingen. Opties voor optische DCI-technologie omvatten directe detectie en coherentie, die beide worden geïmplementeerd met behulp van de DWDM transmissieformaat in glasvezel C-band (192 THz tot 196 THz venster). Het directe detectiemodulatieformaat is amplitudegemoduleerd, heeft een eenvoudiger detectieschema, verbruikt minder stroom, lagere kosten en vereist in de meeste gevallen externe dispersiecompensatie. 100 Gbps, 4-niveaus pulsamplitudemodulatie (PAM4), het directe detectieformaat is een kosteneffectieve methode voor DCI-Edge-toepassingen. Het PAM4-modulatieformaat heeft tweemaal de capaciteit van de traditionele non-return-to-zero (NRZ) modulatieformaat. Voor de volgende generatie van 400-Gbps (per golflengte) DCI-systemen is het coherente 60-Gbaud, 16-QAM-formaat de grootste concurrent.
DCI-Metro/Long HaulikDeze glasvezelcategorie ligt buiten de DCI-Edge, met een grondverbinding van maximaal 3.000 kilometer en een langere zeebodem. Voor deze categorie wordt een coherent modulatieformaat gebruikt en het modulatietype kan voor verschillende afstanden verschillen. Het coherente modulatieformaat is ook amplitude- en fasegemoduleerd, vereist lokale oscillatorlasers voor detectie, vereist complexe digitale signaalverwerking, verbruikt meer stroom, heeft een groter bereik en is duurder dan directe detectie of NRZ-methoden.
2.Het datacenter blijft zich ontwikkelen
Interconnecties met grote bandbreedte zijn van cruciaal belang om deze datacenters met elkaar te verbinden. Met dit in gedachten zullen DCI-Campus, DCI-Edge en DCI-Metro/Long Haul datacenters zich blijven ontwikkelen. In de afgelopen jaren is het DCI-veld de focus geworden aandacht van traditionele leveranciers van DWDM-systemen. De groeiende bandbreedtevereisten van cloudserviceproviders (CSP's) die software-as-a-service (SaaS), platform-as-a-service (PaaS) en infrastructuur-as-a-service leveren (IaaS)-mogelijkheden sturen verschillende optische systemen aan voor het verbinden van CSP-datacenternetwerken Layer-switches en -routers. Tegenwoordig moet dit op 100 Gbps draaien.Binnen het datacenter kunnen direct-attached koperen (DAC) bekabeling, actieve optische kabel (AOC) of 100G "grijze" optica worden gebruikt. Voor verbindingen met datacenterfaciliteiten (campus- of edge/metro-toepassingen), de enige optie die pas sinds kort beschikbaar is een volledig functionele, coherente, op repeater gebaseerde benadering die suboptimaal is.
Met de overgang naar een 100G-ecosysteem is de netwerkarchitectuur van het datacenter geëvolueerd van een meer traditioneel datacentermodel. Al deze datacenterfaciliteiten bevinden zich in één grote“groot datacenter”campus.De meeste CSP's zijn samengevoegd tot een architectuur voor gedistribueerde gebieden om de vereiste schaal te bereiken en cloudservices met hoge beschikbaarheid te bieden.
Datacentergebieden bevinden zich doorgaans in de buurt van grootstedelijke gebieden met een hoge bevolkingsdichtheid om de beste service (met vertraging en beschikbaarheid) te bieden aan de eindklanten die zich het dichtst bij deze gebieden bevinden. De regionale architectuur verschilt enigszins tussen CSP's, maar bestaat uit redundante regionale "gateways" of "hubs". Deze "gateways" of "hubs" zijn verbonden met de WAN-backbone (wide area network) van de CSP (en edge-sites die kunnen worden gebruikt voor peer-to-peer, lokaal inhoudstransport of onderzees transport). Deze " gateways" of "hubs" zijn verbonden met de WAN-backbone (wide area network) van de CSP (en edge-sites die kunnen worden gebruikt voor peer-to-peer, lokaal inhoudstransport of onderzees transport). Aangezien het gebied moet worden uitgebreid, moet het is eenvoudig extra faciliteiten aan te schaffen en aan te sluiten op de regionale gateway. Dit zorgt voor een snelle uitbreiding en groei van het gebied in vergelijking met de relatief hoge kosten van het bouwen van een nieuw groot datacenter en een langere bouwtijd, met als bijkomend voordeel van introhet concept van verschillende beschikbare gebieden (AZ) in een bepaald gebied.
De overgang van een grote datacenterarchitectuur naar een zone introduceert extra beperkingen waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van gateway- en datacenterfaciliteitenlocaties. Om bijvoorbeeld dezelfde klantervaring te garanderen (vanuit een latentieperspectief), moet de maximale afstand tussen twee centra (via een openbare gateway) moeten worden begrensd. Een andere overweging is dat het grijze optische systeem te inefficiënt is om fysiek verschillende datacentergebouwen binnen hetzelfde geografische gebied met elkaar te verbinden.Met deze factoren in het achterhoofd is het huidige coherente platform niet geschikt voor DCI-toepassingen.
Het PAM4-modulatieformaat biedt een laag stroomverbruik, een kleine footprint en directe detectie-opties. Door gebruik te maken van siliciumfotonica, werd een dual-carrier transceiver met een PAM4 Application Specific Integrated Circuit (ASIC) ontwikkeld, waarin een geïntegreerde digitale signaalprocessor (DSP) en forward error correction (FEC). En verpak het in de QSFP28-vormfactor.De resulterende switch pluggable module kan DWDM-transmissie uitvoeren via een typische DCI-link, met 4 Tbps per glasvezelpaar en 4,5 W per 100G.
3.Siliciumfotonica en CMOS worden de kern van de ontwikkeling van optische modules
De combinatie van siliciumfotonica voor sterk geïntegreerde optica en snelle silicium complementaire metaaloxidehalfgeleiders (CMOS) voor signaalverwerking zal een rol spelen in de evolutie van goedkope, laagvermogen, schakelbare optische modules.
De sterk geïntegreerde silicium fotonische chip vormt het hart van de pluggable module. Vergeleken met indiumfosfide, is het silicium CMOS-platform in staat om wafer-level optica binnen te gaan bij grotere waferformaten van 200 mm en 300 mm. Fotodetectoren met golflengten van 1300 nm en 1500 nm werden geconstrueerd door germaniumepitaxie toe te voegen aan een standaard silicium CMOS-platform. Bovendien kunnen op siliciumdioxide en siliciumnitride gebaseerde componenten worden geïntegreerd om lage brekingsindexcontrast en temperatuurongevoelige optische componenten te fabriceren.
In figuur 2 bevat het optische uitgangspad van de silicium fotonische chip een paar lopende golf Mach Zehnder modulatoren (MZM), één voor elke golflengte. De twee golflengte-uitgangen worden vervolgens gecombineerd op een chip met behulp van een geïntegreerde 2: 1 interleaver, die fungeert als een DWDM-multiplexer. Dezelfde silicium MZM kan worden gebruikt in zowel NRZ- als PAM4-modulatieformaten met verschillende aandrijfsignalen.
Aangezien de bandbreedtevereisten van datacenternetwerken blijven groeien, vereist de wet van Moore vooruitgang bij het wisselen van chips.Hierdoor kunnen de switch- en routerplatforms de basispariteit van de switchchip behouden terwijl de capaciteit van elke poort wordt vergroot. Switch-chips van de volgende generatie zijn ontworpen voor elke poort van de 400G. Een project genaamd 400ZR werd gelanceerd in het Optical Internet Forum (OIF) om optische DCI-modules van de volgende generatie te standaardiseren en een divers optisch ecosysteem voor leveranciers te creëren. Dit concept is vergelijkbaar met WDM PAM4, maar breidt zich uit tot ondersteuning van 400 Gbps-vereisten.