Как мы все знаем, технологическая индустрия добилась многих выдающихся достижений в 2018 году, и в 2019 году будут различные возможности, которые долго ждали. Технический директор Inphi, доктор Радха Нагараджан, считает, (DCI), один из сегментов технологической индустрии, также претерпит изменения в 2019 году. Вот три вещи, которые, по его ожиданиям, произойдут в ЦОД в этом году.
1.Географическая декомпозиция центров обработки данных станет более распространенной
Потребление центра обработки данных требует большого физического пространства, включая инфраструктуру, такую как питание и охлаждение. Гео-декомпозиция центра обработки данных будет становиться все более распространенной, поскольку становится все труднее строить большие, непрерывные, большие центры обработки данных. Декомпозиция является ключевым фактором в мегаполисах. районы с высокими ценами на землю.Соединения с большой пропускной способностью имеют решающее значение для соединения этих центров обработки данных.
DCI-кампус：Эти центры обработки данных часто связаны друг с другом, например, в среде кампуса.Расстояние обычно ограничено от 2 до 5 километров. В зависимости от доступности волокна на этих расстояниях также происходит перекрытие каналов CWDM и DWDM.
DCI-край：Этот тип соединения находится в диапазоне от 2 км до 120 км. Эти каналы в основном подключены к распределенным центрам обработки данных в пределах области и, как правило, имеют ограничения по задержке. Опции оптической технологии DCI включают прямое обнаружение и когерентность, которые реализуются с использованием DWDM. формат передачи в оптоволоконном C-диапазоне (окно от 192 ТГц до 196 ТГц). Формат модуляции прямого обнаружения является амплитудно-модулированным, имеет более простую схему обнаружения, потребляет меньше энергии, дешевле и в большинстве случаев требует внешней компенсации дисперсии. 100 Гбит/с, 4-уровневая амплитудно-импульсная модуляция (PAM4), формат прямого обнаружения является экономически эффективным методом для приложений DCI-Edge. Формат модуляции PAM4 имеет вдвое большую пропускную способность, чем традиционный формат без возврата к нулю (NRZ). формат модуляции. Для следующего поколения систем DCI со скоростью 400 Гбит/с (на длину волны) ведущим конкурентом является когерентный формат 60 Гбод, 16-QAM.
DCI-Метро/Дальние перевозки：Эта категория волокна находится за пределами DCI-Edge, с наземной линией связи до 3000 километров и более длинным морским дном. Для этой категории используется формат когерентной модуляции, и тип модуляции может быть разным для разных расстояний. Формат когерентной модуляции также модулируется по амплитуде и фазе, требует лазеров гетеродина для обнаружения, требует сложной цифровой обработки сигнала, потребляет больше энергии, имеет больший радиус действия и является более дорогим, чем методы прямого обнаружения или методы NRZ.
2.Дата-центр будет развиваться
Межсоединения с большой пропускной способностью имеют решающее значение для соединения этих центров обработки данных. Имея это в виду, центры обработки данных DCI-Campus, DCI-Edge и DCI-Metro/Long Haul будут продолжать развиваться. В последние несколько лет область DCI стала в центре внимания. внимание поставщиков традиционных систем DWDM. Растущие требования к полосе пропускания поставщиков облачных услуг (CSP), которые предоставляют программное обеспечение как услугу (SaaS), платформу как услугу (PaaS) и инфраструктуру как услугу. Возможности (IaaS) управляют различными оптическими системами для подключения сетей центров обработки данных CSP к многоуровневым коммутаторам и маршрутизаторам. Сегодня это должно работать на скорости 100 Гбит/с.Внутри центра обработки данных можно использовать медный кабель прямого подключения (DAC), активный оптический кабель (AOC) или «серую» оптику 100G. только недавно стал доступен полнофункциональный когерентный подход на основе ретранслятора, который не является оптимальным.
С переходом на экосистему 100G сетевая архитектура центра обработки данных развилась из более традиционной модели центра обработки данных. Все эти объекты центра обработки данных расположены в одном большом“крупный дата-центр”кампус. Большинство CSP были объединены с распределенной архитектурой для достижения необходимого масштаба и предоставления высокодоступных облачных сервисов.
Области центров обработки данных обычно располагаются рядом с мегаполисами с высокой плотностью населения, чтобы обеспечить наилучшее обслуживание (с задержкой и доступностью) конечным клиентам, ближайшим к этим областям. Региональная архитектура немного различается между CSP, но состоит из избыточных региональных «шлюзов». или «концентраторы». Эти «шлюзы» или «концентраторы» подключены к магистральной сети глобальной вычислительной сети (WAN) CSP (и пограничным сайтам, которые могут использоваться для одноранговой, локальной передачи контента или подводной транспортировки). Эти « шлюзы» или «концентраторы» подключены к магистральной сети глобальной вычислительной сети (WAN) CSP (и пограничным сайтам, которые могут использоваться для одноранговой, локальной передачи контента или подводной транспортировки). легко приобрести дополнительные объекты и подключить их к региональному шлюзу. Это позволяет быстро расширять и увеличивать площадь по сравнению с относительно высокой стоимостью строительства нового крупного центра обработки данных и более длительными сроками строительства, с дополнительным преимуществом вводасоздание концепции различных доступных площадей (AZ) в заданной области.
Переход от архитектуры крупного центра обработки данных к зоне вводит дополнительные ограничения, которые необходимо учитывать при выборе местоположения шлюза и центра обработки данных. Например, чтобы обеспечить одинаковое качество обслуживания клиентов (с точки зрения задержки), максимальное расстояние между любыми двумя центры (через общедоступный шлюз) должны быть ограничены. Еще одно соображение заключается в том, что серая оптическая система слишком неэффективна для соединения физически разных зданий центров обработки данных в пределах одной географической области.С учетом этих факторов сегодняшняя когерентная платформа не подходит для приложений DCI.
Формат модуляции PAM4 обеспечивает низкое энергопотребление, малую занимаемую площадь и возможность прямого обнаружения. С помощью кремниевой фотоники был разработан приемопередатчик с двумя несущими и специализированной интегральной схемой PAM4 (ASIC), интегрированный цифровой сигнальный процессор (DSP) и прямое исправление ошибок (FEC). И упакуйте его в форм-фактор QSFP28.Полученный подключаемый модуль коммутатора может выполнять передачу DWDM по типичному каналу DCI со скоростью 4 Тбит/с на пару волокон и 4,5 Вт на 100G.
3.Кремниевая фотоника и КМОП станут основой разработки оптических модулей
Сочетание кремниевой фотоники для высокоинтегрированной оптики и высокоскоростных кремниевых полупроводников на основе оксидов металлов (КМОП) для обработки сигналов будет играть роль в развитии недорогих, маломощных переключаемых оптических модулей.
Высокоинтегрированный кремниевый фотонный чип является сердцем подключаемого модуля. По сравнению с фосфидом индия, кремниевая КМОП-платформа способна входить в оптику на уровне пластины с большими размерами пластины 200 мм и 300 мм. Фотодетекторы с длинами волн 1300 нм и 1500 нм были созданы путем добавления германиевой эпитаксии на стандартную кремниевую КМОП-платформу. Кроме того, компоненты на основе диоксида кремния и нитрида кремния могут быть интегрированы для изготовления оптических компонентов с низким контрастом показателя преломления и нечувствительных к температуре.
На рис. 2 выходной оптический тракт кремниевого фотонного чипа содержит пару модуляторов Маха-Цендера бегущей волны (MZM), по одному на каждую длину волны. действует как мультиплексор DWDM. Один и тот же кремниевый MZM может использоваться как в форматах модуляции NRZ, так и в PAM4 с разными сигналами возбуждения.
Поскольку требования к пропускной способности сетей центров обработки данных продолжают расти, закон Мура требует совершенствования коммутационных микросхем.Это позволит платформам коммутаторов и маршрутизаторов поддерживать четность базовой микросхемы коммутатора при увеличении пропускной способности каждого порта. Микросхемы коммутатора следующего поколения предназначены для каждого порта 400G. Проект под названием 400ZR был запущен на Оптическом интернет-форуме (OIF) для стандартизации оптических модулей DCI следующего поколения и создания разнообразной оптической экосистемы для поставщиков. Эта концепция аналогична WDM PAM4, но расширяется для поддержки требований 400-Gbps.