Som vi alla vet har teknikindustrin uppnått många extraordinära landvinningar under 2018, och det kommer att finnas olika möjligheter under 2019, vilket är efterlängtat. Inphis tekniska chef, Dr. Radha Nagarajan, tror att höghastighetsdatacentret sammankopplar (DCI)-marknaden, ett av segmenten inom teknikindustrin, kommer också att förändras under 2019. Här är tre saker som han förväntar sig ska hända i datacentret i år.
1.Den geografiska nedbrytningen av datacenter kommer att bli vanligare
Datacenterförbrukning kräver mycket fysiskt utrymmesstöd, inklusive infrastruktur som kraft och kyla. Datacenters geonedbrytning kommer att bli vanligare eftersom det blir svårare och svårare att bygga stora, kontinuerliga, stora datacenter. Nedbrytning är nyckeln i storstadsområden områden där markpriserna är höga.Sammankopplingar med stor bandbredd är avgörande för att ansluta dessa datacenter.
DCI-campus:Dessa datacenter är ofta sammankopplade, till exempel i en campusmiljö.Avståndet är vanligtvis begränsat till mellan 2 och 5 kilometer. Beroende på fiberns tillgänglighet finns det också en överlappning av CWDM- och DWDM-länkar på dessa avstånd.
DCI-Edge:Denna typ av anslutning sträcker sig från 2 km till 120 km. Dessa länkar är i första hand anslutna till distribuerade datacenter inom området och är vanligtvis föremål för latensbegränsningar. Alternativen för optisk DCI-teknik inkluderar direkt detektering och koherens, som båda implementeras med DWDM överföringsformat i fiberoptiskt C-band (192 THz till 196 THz fönster). Direktdetekteringsmoduleringsformatet är amplitudmodulerat, har ett enklare detektionsschema, förbrukar lägre ström, lägre kostnad och kräver extern dispersionskompensation i de flesta fall. 100 Gbps, 4-nivås pulsamplitudmodulering (PAM4), direktdetekteringsformatet är en kostnadseffektiv metod för DCI-Edge-tillämpningar. PAM4-modulationsformatet har dubbelt så stor kapacitet som det traditionella non-return-to-noll (NRZ) modulationsformat. För nästa generation av 400-Gbps (per våglängd) DCI-system är det 60-Gbaud, 16-QAM koherenta formatet den ledande konkurrenten.
DCI-Metro/Långdistans:Denna fiberkategori ligger bortom DCI-Edge, med en marklänk på upp till 3 000 kilometer och en längre havsbotten. Ett koherent moduleringsformat används för denna kategori och moduleringstypen kan vara olika för olika avstånd. Det koherenta moduleringsformatet är också amplitud- och fasmodulerad, kräver lokala oscillatorlasrar för detektering, kräver komplex digital signalbehandling, förbrukar mer ström, har längre räckvidd och är dyrare än direktdetektering eller NRZ-metoder.
2.Datacentret kommer att fortsätta att utvecklas
Sammankopplingar med stor bandbredd är avgörande för att ansluta dessa datacenter. Med detta i åtanke kommer DCI-Campus, DCI-Edge och DCI-Metro/Long Haul datacenter att fortsätta att utvecklas. Under de senaste åren har DCI-området hamnat i fokus uppmärksammas av traditionella DWDM-systemleverantörer. De växande bandbreddskraven från molntjänsteleverantörer (CSP) som tillhandahåller mjukvara-som-en-tjänst (SaaS), plattform-som-en-tjänst (PaaS) och infrastruktur-som-en-tjänst (IaaS)-funktioner driver olika optiska system för att ansluta CSP-datacenternätverk Layer switchar och routrar. Idag måste detta köras med 100 Gbps.Inuti datacentret kan direktanslutna kopparkablar (DAC), aktiv optisk kabel (AOC) eller 100G "grå" optik användas. För anslutningar till datacenteranläggningar (campus- eller edge/metro-applikationer) är det enda alternativet som har bara nyligen tillgänglig är en fullfjädrad, koherentbaserad repeaterbaserad metod som är suboptimal.
Med övergången till ett 100G-ekosystem har datacenternätverksarkitekturen utvecklats från en mer traditionell datacentermodell. Alla dessa datacenteranläggningar är placerade i en enda stor"stort datacenter”campus. De flesta CSP:er har smälts samman till en distribuerad områdesarkitektur för att uppnå den skala som krävs och tillhandahålla högt tillgängliga molntjänster.
Datacenterområden är vanligtvis belägna nära storstadsområden med hög befolkningstäthet för att ge den bästa servicen (med fördröjning och tillgänglighet) till slutkunderna närmast dessa områden. Den regionala arkitekturen skiljer sig något mellan CSP:er, men består av redundanta regionala "gateways" eller "hubbar". Dessa "gateways" eller "hubbar" är anslutna till CSP:s Wide Area Network (WAN) stamnät (och kantplatser som kan användas för peer-to-peer, lokal innehållstransport eller ubåtstransport). gateways” eller “hubbar” är anslutna till CSP:s wide area network (WAN) ryggrad (och kantsajter som kan användas för peer-to-peer, lokal innehållstransport eller ubåtstransport). Eftersom området behöver utökas, är det är lätt att skaffa ytterligare anläggningar och koppla dem till den regionala gatewayen. Detta möjliggör snabb expansion och tillväxt av området jämfört med den relativt höga kostnaden för att bygga ett nytt stort datacenter och en längre byggtid, med den extra fördelen av introduktionducering av konceptet olika tillgängliga områden (AZ) i ett givet område.
Övergången från en stor datacenterarkitektur till en zon introducerar ytterligare begränsningar som måste beaktas när man väljer gateway- och datacenteranläggningsplatser. Till exempel, för att säkerställa samma kundupplevelse (ur ett latensperspektiv), det maximala avståndet mellan två data. centra (genom en offentlig gateway) måste avgränsas. En annan faktor är att det grå optiska systemet är för ineffektivt för att sammankoppla fysiskt distinkta datacenterbyggnader inom samma geografiska område.Med dessa faktorer i åtanke är dagens sammanhängande plattform inte lämplig för DCI-tillämpningar.
PAM4-modulationsformatet ger låg strömförbrukning, låg fotavtryck och direktdetekteringsmöjligheter. Genom att använda kiselfotonik utvecklades en dubbelbärarsändtagare med en PAM4 Application Specific Integrated Circuit (ASIC) som integrerade en integrerad digital signalprocessor (DSP) och forward error correction (FEC). Och paketera den i formfaktorn QSFP28.Den resulterande switch-pluggbara modulen kan utföra DWDM-överföring över en typisk DCI-länk, med 4 Tbps per fiberpar och 4,5 W per 100G.
3.Kiselfotonik och CMOS kommer att bli kärnan i utvecklingen av optiska moduler
Kombinationen av kiselfotonik för högintegrerad optik och höghastighets kiselkomplementära metalloxidhalvledare (CMOS) för signalbehandling kommer att spela en roll i utvecklingen av lågkostnads, lågeffekts, omkopplingsbara optiska moduler.
Det högintegrerade kiselfotonikchippet är hjärtat i den pluggbara modulen. Jämfört med indiumfosfid kan kisel CMOS-plattformen komma in i wafer-nivåoptik vid större waferstorlekar på 200 mm och 300 mm. Fotodetektorer med våglängder på 1300 nm och 1500 konstruerades genom att lägga till germaniumepitaxi på en standardkisel CMOS-plattform. Dessutom kan kiseldioxid- och kiselnitridbaserade komponenter integreras för att tillverka lågt brytningsindexkontrast och temperaturokänsliga optiska komponenter.
I figur 2 innehåller den optiska utgångsbanan från det fotoniska kiselchippet ett par Mach Zehnder-modulatorer (MZM), en för varje våglängd. De två våglängdsutgångarna kombineras sedan på ett chip med hjälp av en integrerad 2:1-interfolierare, som fungerar som en DWDM-multiplexer. Samma kisel-MZM kan användas i både NRZ- och PAM4-modulationsformat med olika drivsignaler.
Eftersom bandbreddskraven för datacenternätverk fortsätter att växa, kräver Moores lag framsteg när det gäller att byta chips.Detta kommer att göra det möjligt för switch- och routerplattformarna att upprätthålla switchchipbasparitet samtidigt som kapaciteten för varje port ökar. Nästa generations switchchips är designade för varje port i 400G. Ett projekt kallat 400ZR lanserades i Optical Internet Forum (OIF) att standardisera nästa generations optiska DCI-moduler och skapa ett mångsidigt optiskt ekosystem för leverantörer. Det här konceptet liknar WDM PAM4, men sträcker sig till att stödja krav på 400 Gbps.