Як ми всі знаємо, у 2018 році індустрія технологій досягла багатьох надзвичайних досягнень, і в 2019 році з’являться різноманітні можливості, які є довгоочікуваними. Головний технічний директор Inphi, доктор Радха Нагараджан, вважає, що високошвидкісне з’єднання центрів обробки даних (DCI), один із сегментів індустрії технологій, також зміниться в 2019 році. Ось три речі, які він очікує, що відбудуться в центрі обробки даних цього року.
1.Географічна декомпозиція дата-центрів стане більш поширеною
Споживання центрів обробки даних потребує значної підтримки фізичного простору, включаючи таку інфраструктуру, як електроживлення та охолодження. Геодекомпозиція центрів обробки даних стане більш поширеною, оскільки стає все важче будувати великі, безперервні, великі центри обробки даних. Розкладання є ключовим у мегаполісах райони, де ціни на землю високі.Інтерконнекти з великою пропускною здатністю мають вирішальне значення для підключення цих центрів обробки даних.
DCI-кампус:Ці центри обробки даних часто з’єднані разом, наприклад, у середовищі кампусу.Відстань зазвичай обмежується від 2 до 5 кілометрів. Залежно від наявності оптоволокна на цих відстанях також існує перекриття каналів CWDM і DWDM.
DCI-Edge:Цей тип з’єднання становить від 2 км до 120 км. Ці канали зв’язку в основному підключаються до розподілених центрів обробки даних у межах області та зазвичай мають обмеження затримки. Варіанти оптичної технології DCI включають пряме виявлення та когерентність, обидва з яких реалізовані за допомогою DWDM формат передачі в волоконно-оптичному діапазоні C (вікно від 192 ТГц до 196 ТГц). Формат модуляції прямого виявлення модулюється за амплітудою, має простішу схему виявлення, споживає меншу потужність, нижчу вартість і в більшості випадків вимагає зовнішньої компенсації дисперсії. 100 Гбіт/с, 4-рівнева амплітудна імпульсна модуляція (PAM4), формат прямого виявлення є економічно ефективним методом для додатків DCI-Edge. Формат модуляції PAM4 має вдвічі більшу потужність, ніж традиційний формат без повернення до нуля (NRZ) Формат модуляції. Для наступного покоління систем DCI 400 Гбіт/с (на довжину хвилі) провідним конкурентом є когерентний формат 60 Гбод, 16 QAM.
DCI-Метро/Далекі перевезення:Ця категорія оптоволокна виходить за межі DCI-Edge, з наземним зв’язком до 3000 кілометрів і більшим морським дном. Для цієї категорії використовується формат когерентної модуляції, і тип модуляції може відрізнятися для різних відстаней. Формат когерентної модуляції також має амплітудно-фазову модуляцію, потребує лазерів гетеродина для виявлення, потребує складної цифрової обробки сигналу, споживає більше енергії, має довший радіус дії та є дорожчим, ніж методи прямого виявлення або NRZ.
2.ЦОД продовжить розвиватися
Інтерконнекти з великою пропускною здатністю мають вирішальне значення для підключення цих центрів обробки даних. З огляду на це, центри обробки даних DCI-Campus, DCI-Edge і DCI-Metro/Long Haul продовжуватимуть розвиватися. За останні кілька років сфера DCI стала центром уваги уваги постачальників традиційних систем DWDM. Зростаючі вимоги до пропускної здатності постачальників хмарних послуг (CSP), які надають програмне забезпечення як послугу (SaaS), платформу як послугу (PaaS) та інфраструктуру як послугу Можливості (IaaS) керують різними оптичними системами для з’єднання мереж центрів обробки даних CSP, комутаторів рівня та маршрутизаторів. Сьогодні це має працювати зі швидкістю 100 Гбіт/с.Усередині центру обробки даних можна використовувати мідні кабелі з прямим підключенням (DAC), активний оптичний кабель (AOC) або «сіру» оптику 100 Гбіт. Лише недавно був доступний повнофункціональний підхід на основі когерентного ретранслятора, який є неоптимальним.
З переходом до екосистеми 100G мережева архітектура центру обробки даних еволюціонувала з більш традиційної моделі центру обробки даних. Усі ці об’єкти центру обробки даних розташовані в одному великому«великий центр обробки даних»campus. Більшість CSP були об’єднані з архітектурою розподіленої області, щоб досягти необхідного масштабу та забезпечити високодоступні хмарні служби.
Зони центрів обробки даних зазвичай розташовані поблизу столичних районів із високою щільністю населення, щоб надавати найкращі послуги (із затримкою та доступністю) кінцевим клієнтам, найближчим до цих областей. Регіональна архітектура дещо відрізняється між CSP, але складається з резервних регіональних «шлюзів» або «хаби». Ці «шлюзи» або «хаби» підключені до магістралі глобальної мережі (WAN) CSP (і крайових сайтів, які можуть використовуватися для однорангового зв’язку, транспортування локального вмісту або підводного транспортування). шлюзи» або «концентратори» підключені до магістралі глобальної мережі (WAN) CSP (і периферійних сайтів, які можуть використовуватися для однорангового зв’язку, локального транспортування вмісту або підводного транспортування). Оскільки область потребує розширення, легко придбати додаткові об’єкти та під’єднати їх до регіонального шлюзу. Це дозволяє швидко розширювати та рости територію порівняно з відносно високою вартістю будівництва нового великого центру обробки даних та довшим часом будівництва, з додатковою перевагою впровадженнястворення концепції різних доступних областей (AZ) у даній області.
Перехід від архітектури великого центру обробки даних до зони створює додаткові обмеження, які необхідно враховувати під час вибору розташування шлюзу та центру обробки даних. Наприклад, щоб забезпечити однакову взаємодію з клієнтом (з точки зору затримки), максимальна відстань між будь-якими двома даними центри (через загальнодоступний шлюз) мають бути обмежені. Іншим міркуванням є те, що сіра оптична система є надто неефективною для з’єднання фізично відмінних будівель центрів обробки даних у межах однієї географічної області.Враховуючи ці фактори, сьогоднішня узгоджена платформа не підходить для програм DCI.
Формат модуляції PAM4 забезпечує низьке енергоспоживання, малу площу та можливості прямого виявлення. За допомогою кремнієвої фотоніки було розроблено приймач-передавач із подвійною несучою та спеціальною інтегральною схемою PAM4 (ASIC), яка об’єднує інтегрований процесор цифрових сигналів (DSP) і прямого виправлення помилок (FEC). І запакуйте його у форм-фактор QSFP28.Отриманий змінний модуль комутатора може виконувати передачу DWDM через типове з’єднання DCI зі швидкістю 4 Тбіт/с на пару волокон і 4,5 Вт на 100 ГБ.
3.Кремнієва фотоніка та CMOS стануть ядром розробки оптичних модулів
Поєднання кремнієвої фотоніки для високоінтегрованої оптики та високошвидкісних кремнієвих комплементарних металооксидних напівпровідників (CMOS) для обробки сигналів зіграє важливу роль в еволюції недорогих малопотужних оптичних модулів, що перемикаються.
Високоінтегрований кремнієвий фотонний чіп є серцевиною модуля, що підключається. Порівняно з фосфідом індію, кремнієва CMOS-платформа може входити в оптику на рівні пластин із більшими розмірами пластин 200 мм і 300 мм. Фотодетектори з довжинами хвиль 1300 нм і 1500 нм були створені шляхом додавання германієвої епітаксії на стандартну кремнієву КМОП-платформу. Крім того, компоненти на основі діоксиду кремнію та нітриду кремнію можуть бути інтегровані для виготовлення контрастних і нечутливих до температури оптичних компонентів з низьким показником заломлення.
На малюнку 2 вихідний оптичний шлях кремнієвого фотонного чіпа містить пару модуляторів Маха Цендера (MZM) біжучої хвилі, по одному для кожної довжини хвилі. Дві виходи довжини хвилі потім об’єднуються на чіпі за допомогою вбудованого перемежувача 2:1, який діє як мультиплексор DWDM. Один і той же кремнієвий MZM може використовуватися як у форматах модуляції NRZ, так і в PAM4 з різними сигналами приводу.
Оскільки вимоги до пропускної здатності мереж центрів обробки даних продовжують зростати, закон Мура вимагає прогресу в комутації мікросхем.Це дозволить платформам комутаторів і маршрутизаторів підтримувати базовий паритет чіпів комутаторів, одночасно збільшуючи пропускну здатність кожного порту. Мікросхеми комутаторів наступного покоління розроблені для кожного порту 400G. Проект під назвою 400ZR був запущений на Форумі оптичного Інтернету (OIF). для стандартизації оптичних модулів DCI наступного покоління та створення різноманітної оптичної екосистеми для постачальників. Ця концепція схожа на WDM PAM4, але розширюється для підтримки вимог до 400 Гбіт/с.