Como todos sabemos, a indústria de tecnologia alcançou muitas conquistas extraordinárias em 2018, e haverá várias possibilidades em 2019, que é muito aguardado. O diretor de tecnologia da Inphi, Dr. Radha Nagarajan, acredita que a interconexão do data center de alta velocidade (DCI), um dos segmentos da indústria de tecnologia, também mudará em 2019. Aqui estão três coisas que ele espera que aconteça no data center este ano.
1.A decomposição geográfica dos data centers se tornará mais comum
O consumo do data center requer muito suporte de espaço físico, incluindo infraestrutura como energia e refrigeração. áreas onde os preços da terra são altos.Interconexões de grande largura de banda são essenciais para conectar esses data centers.
DCI-Campus：Esses data centers geralmente são conectados entre si, por exemplo, em um ambiente de campus.A distância é geralmente limitada entre 2 e 5 quilômetros. Dependendo da disponibilidade da fibra, também há sobreposição de links CWDM e DWDM nessas distâncias.
DCI-Edge：Esse tipo de conexão varia de 2 km a 120 km. Esses links são conectados principalmente a data centers distribuídos dentro da área e normalmente estão sujeitos a restrições de latência. As opções de tecnologia óptica DCI incluem detecção direta e coerência, ambas implementadas usando o DWDM formato de transmissão em banda C de fibra óptica (janela de 192 THz a 196 THz). 100 Gbps, modulação de amplitude de pulso de 4 níveis (PAM4), o formato de detecção direta é um método econômico para aplicações DCI-Edge. O formato de modulação PAM4 tem o dobro da capacidade do tradicional non-return-to-zero (NRZ) formato de modulação. Para a próxima geração de sistemas DCI de 400 Gbps (por comprimento de onda), o formato coerente de 60 Gbaud e 16 QAM é o principal concorrente.
DCI-Metrô/Longo Curso：Esta categoria de fibra está além do DCI-Edge, com uma ligação terrestre de até 3.000 quilômetros e um fundo do mar mais longo.Um formato de modulação coerente é usado para esta categoria e o tipo de modulação pode ser diferente para diferentes distâncias.O formato de modulação coerente também é modulado em amplitude e fase, requer lasers osciladores locais para detecção, requer processamento de sinal digital complexo, consome mais energia, tem um alcance maior e é mais caro que os métodos de detecção direta ou NRZ.
2.O data center continuará a desenvolver
Interconexões de grande largura de banda são essenciais para conectar esses data centers. Com isso em mente, os data centers DCI-Campus, DCI-Edge e DCI-Metro/Long Haul continuarão a se desenvolver. Nos últimos anos, o campo DCI se tornou o foco atenção dos fornecedores tradicionais de sistemas DWDM. Os crescentes requisitos de largura de banda dos provedores de serviços em nuvem (CSPs) que fornecem software como serviço (SaaS), plataforma como serviço (PaaS) e infraestrutura como serviço (IaaS) estão conduzindo diferentes sistemas ópticos para conectar redes de data center CSP Switches e roteadores de camada. Hoje, isso precisa ser executado a 100 Gbps.Dentro do data center, cabeamento de cobre de conexão direta (DAC), cabo óptico ativo (AOC) ou óptica “cinza” de 100G podem ser usados. apenas recentemente disponível é uma abordagem baseada em repetidor com recursos completos e coerente que é sub-ótima.
Com a transição para um ecossistema 100G, a arquitetura de rede do data center evoluiu de um modelo de data center mais tradicional. Todas essas instalações do data center estão localizadas em um único grande“grande centro de dados”campus.A maioria dos CSPs foi fundida a uma arquitetura de área distribuída para atingir a escala necessária e fornecer serviços em nuvem altamente disponíveis.
As áreas dos data centers geralmente estão localizadas perto de áreas metropolitanas com altas densidades populacionais para fornecer o melhor serviço (com atraso e disponibilidade) aos clientes finais mais próximos a essas áreas. A arquitetura regional é ligeiramente diferente entre os CSPs, mas consiste em “gateways” regionais redundantes ou “hubs”. Esses “gateways” ou “hubs” são conectados ao backbone da rede de longa distância (WAN) do CSP (e sites de borda que podem ser usados para transporte ponto a ponto, conteúdo local ou transporte submarino). Esses “ gateways” ou “hubs” são conectados ao backbone da rede de longa distância (WAN) do CSP (e sites de borda que podem ser usados para transporte ponto a ponto, conteúdo local ou transporte submarino). é fácil adquirir instalações adicionais e conectá-las ao gateway regional. Isso permite uma rápida expansão e crescimento da área em comparação com o custo relativamente alto de construção de um novo grande data center e um tempo de construção mais longo, com o benefício adicional da introduçãoduzindo o conceito de diferentes áreas disponíveis (AZ) em uma determinada área.
A transição de uma grande arquitetura de data center para uma zona introduz restrições adicionais que devem ser consideradas ao selecionar os locais das instalações do gateway e do data center. Por exemplo, para garantir a mesma experiência do cliente (de uma perspectiva de latência), a distância máxima entre dois dados os centros (através de um gateway público) devem ser delimitados. Outra consideração é que o sistema óptico cinza é muito ineficiente para interconectar prédios de data centers fisicamente distintos dentro da mesma área geográfica.Com esses fatores em mente, a plataforma coerente de hoje não é adequada para aplicações DCI.
O formato de modulação PAM4 oferece baixo consumo de energia, baixo impacto e opções de detecção direta. Ao utilizar fotônica de silício, foi desenvolvido um transceptor de portadora dupla com um Circuito Integrado Específico de Aplicação PAM4 (ASIC), integrando um processador de sinal digital integrado (DSP) e correção de erro para frente (FEC). E empacote-o no formato QSFP28.O módulo plugável de switch resultante pode realizar transmissão DWDM em um link DCI típico, com 4 Tbps por par de fibra e 4,5 W por 100 G.
3.Fotônica de silício e CMOS se tornarão o núcleo do desenvolvimento de módulos ópticos
A combinação de fotônicos de silício para óptica altamente integrada e semicondutores de óxido metálico complementar de silício (CMOS) de alta velocidade para processamento de sinal desempenhará um papel na evolução de módulos ópticos comutáveis de baixo custo e baixo consumo de energia.
O chip fotônico de silício altamente integrado é o coração do módulo conectável. Comparado ao fosforeto de índio, a plataforma CMOS de silício é capaz de entrar em óptica de nível de wafer em tamanhos de wafer maiores de 200 mm e 300 mm. Fotodetectores com comprimentos de onda de 1300 nm e 1500 nm foram construídos pela adição de epitaxia de germânio em uma plataforma CMOS de silício padrão.
Na Figura 2, o caminho óptico de saída do chip fotônico de silício contém um par de moduladores Mach Zehnder de onda viajante (MZM), um para cada comprimento de onda. As duas saídas de comprimento de onda são então combinadas em um chip usando um intercalador 2:1 integrado, que atua como um multiplexador DWDM. O mesmo MZM de silício pode ser usado nos formatos de modulação NRZ e PAM4 com diferentes sinais de acionamento.
À medida que os requisitos de largura de banda das redes de data centers continuam a crescer, a Lei de Moore exige avanços nos chips de comutação.Isso permitirá que as plataformas de switch e roteador mantenham a paridade de base de chip de switch enquanto aumentam a capacidade de cada porta. Chips de switch de próxima geração são projetados para cada porta do 400G. Um projeto chamado 400ZR foi lançado no Optical Internet Forum (OIF) para padronizar os módulos ópticos DCI de próxima geração e criar um ecossistema óptico diversificado para os fornecedores. Esse conceito é semelhante ao WDM PAM4, mas se estende para oferecer suporte aos requisitos de 400 Gbps.