المستخلص: يسر الدكتور رادها ناجاراجان من شركة Inphi Corp الإنجازات التي حققتها صناعة التكنولوجيا في عام 2018 وهو متحمس للإمكانيات غير المحدودة التي أتاحتها عام 2019 ، بما في ذلك سوق الاتصال البيني لمركز البيانات عالي السرعة (DCI). سيصبح التحلل الجغرافي لمراكز البيانات أكثر شيوعًا. سيستمر مركز البيانات في النمو. ستكون الضوئيات السيليكونية و CMOS جوهر تطوير الوحدة الضوئية.
أخبار ICCSZ. كما نعلم جميعًا أن صناعة التكنولوجيا قد حققت العديد من الإنجازات غير العادية في عام 2018 ، وستكون هناك العديد من الاحتمالات اللانهائية في عام 2019 ، فقد مر وقت طويل. د. رادها ناجاراجان ، رئيس قسم التكنولوجيا Officer من Inphi ، يعتقد أن التوصيل البيني عالي السرعة لمركز البيانات (DCI) كواحد من قطاعات صناعة التكنولوجيا ، سيتغير أيضًا في عام 2019. إليك ثلاثة أشياء يتوقع حدوثها في مركز البيانات هذا العام.
1- سيصبح التحليل الجغرافي لمراكز البيانات أكثر شيوعًا
يتطلب استهلاك مركز البيانات دعمًا كبيرًا للمساحة المادية ، بما في ذلك البنية التحتية مثل الطاقة والتبريد. سيصبح التحلل الجغرافي لمركز البيانات أكثر شيوعًا حيث يصبح إنشاء مراكز بيانات كبيرة مفردة وكبيرة ومستمرة أكثر صعوبة. التحلل هو المفتاح في المناطق الحضرية حيث أسعار الأراضي مرتفعة. تعتبر الوصلات ذات النطاق الترددي العالي ضرورية لربط مراكز البيانات هذه.
DCI-Campus: غالبًا ما تكون مراكز البيانات هذه متصلة ببعضها البعض ، كما هو الحال في الحرم الجامعي. عادة ما تكون المسافات محدودة بين 2 كم و 5 كم. اعتمادًا على توافر الألياف البصرية ، تتداخل المسافات أيضًا مع روابط CWDM و DWDM.
DCI-Edge: يتراوح هذا النوع من الاتصال من 2 كم إلى 120 كم. ترتبط هذه الروابط بشكل أساسي بمراكز البيانات الموزعة داخل المنطقة وعادة ما تخضع لقيود زمن الوصول. تتضمن خيارات التكنولوجيا البصرية DCI الاكتشاف المباشر والتماسك ، وكلاهما يتم تنفيذه باستخدام تنسيق نقل DWDM في نطاق الألياف C (من 192 THz إلى 196 THz window). يتم تعديل تنسيق تعديل الكشف المباشر عن طريق السعة باستخدام مخطط كشف أبسط ، ويستهلك طاقة أقل ، وتكاليف أقل ، ويتطلب تعويض التشتت الخارجي في معظم الحالات. بالنسبة لـ 100 جيجابت في الثانية ، تعديل سعة النبضة 4 مستويات (PAM4) ، يعد تنسيق الكشف المباشر طريقة فعالة من حيث التكلفة لتطبيقات DCI-Edge. تبلغ سعة تنسيق تعديل PAM4 ضعف سعة تنسيق التشكيل التقليدي بعدم العودة إلى الصفر (NRZ). بالنسبة للجيل القادم من أنظمة DCI بسرعة 400 جيجابت في الثانية (لكل طول موجي) ، تعد التنسيقات المترابطة 60 جيجابت في الثانية و 16- QAM من المنافسين الرئيسيين.
DCI-Metro / Long Haul: هذه الفئة من الألياف الضوئية تتجاوز DCI-Edge ، مع 3,000 كيلومتر من الوصلات الأرضية وقيعان بحرية أطول. يُستخدم نسق تشكيل متماسك لهذه الفئة ، وقد يختلف نمط التشكيل باختلاف المسافات. تنسيق التعديل المتماسك هو أيضًا تعديل السعة والطور ، والذي يتطلب الكشف بواسطة ليزر مذبذب محلي. يحتاج إلى معالجة إشارات رقمية معقدة ، ويستهلك المزيد من الطاقة ، وله مدى أطول ، وهو أغلى من طرق الاكتشاف المباشر أو طرق NRZ.
2. سيستمر تطوير مركز البيانات
تعتبر الوصلات ذات النطاق الترددي العالي ضرورية لربط مراكز البيانات هذه ، وبالتالي ، ستستمر مراكز بيانات DCI-Campus و DCI-Edge و DCI-Metro / Long Haul في النمو.
في السنوات القليلة الماضية ، أصبح مجال DCI محور التركيز المتزايد لبائعي نظام DWDM التقليديين. تزايد الطلب على النطاق الترددي لمقدمي الخدمات السحابية (CSPS) الذين يوفرون البرامج كخدمة (SaaS) ، والنظام الأساسي كخدمة (PaaS) ، والبنية التحتية كخدمة (IaaS) تدفع إمكانات الطلب على الأنظمة الضوئية التي تربط المحولات والموجهات التي لا توجد طبقات مختلفة من شبكة مركز بيانات CSP. يمكن استخدام كبل نحاسي مباشر (DAC) أو كبل بصري نشط (AOC) أو بصريات 100G "رمادية" في مركز البيانات. بالنسبة إلى روابط مرافق مركز البيانات (الحرم الجامعي أو تطبيقات الحافة / المدينة) ، كان الخيار الوحيد المتاح حتى وقت قريب هو نهج متكامل ومتماسك قائم على جهاز الإرسال والاستقبال ، والطرق دون المستوى الأمثل.
مع الانتقال إلى النظام البيئي 100G ، تحولت بنية شبكة مركز البيانات من نموذج مركز البيانات الأكثر تقليدية ، حيث تقع جميع مرافق مركز البيانات في متنزه واحد كبير "مركز البيانات الكبير". تم دمج معظم CSPs في البنى الإقليمية الموزعة لتحقيق النطاق المطلوب وتوفير خدمات سحابية عالية التوفر. غالبًا ما تقع مناطق مراكز البيانات بالقرب من المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية من أجل تقديم أفضل خدمة (من حيث زمن الوصول والتوافر) للعملاء النهائيين الأقرب إلى هذه المناطق. تختلف البنية الإقليمية قليلاً بين CSPs ، ولكنها تتكون من "بوابات" إقليمية زائدة عن الحاجة أو "محاور" متصلة بالشبكة الأساسية لشبكة CSP الواسعة (WAN) (ويمكن استخدامها لنقل المحتوى من نظير إلى نظير أو نقل المحتوى المحلي أو تحت سطح البحر) انتقال). ترتبط كل بوابة إقليمية بكل مركز بيانات في المنطقة ، حيث توجد خوادم الحوسبة / التخزين وهياكل الدعم. نظرًا لأن المنطقة بحاجة إلى التوسع ، فإن شراء مرافق إضافية وربطها بالبوابة الإقليمية أمر سهل. بالمقارنة مع التكلفة العالية نسبيًا ووقت البناء الطويل لبناء مركز بيانات كبير جديد ، فإن هذا يسمح بالتوسع والنمو السريع للمنطقة ، مع الفوائد الإضافية لتقديم مفهوم مناطق التوافر المختلفة (AZ) داخل منطقة معينة.
يقدم الانتقال من بنيات مركز البيانات الكبيرة إلى المناطق قيودًا إضافية يجب مراعاتها عند اختيار بوابة وموقع منشأة مركز بيانات. على سبيل المثال ، لضمان تجربة العميل نفسها (من منظور زمن الوصول) ، يجب تقييد أقصى مسافة بين أي مركزي بيانات (من خلال بوابة عامة). اعتبار آخر هو أن النظام البصري الرمادي غير فعال للغاية لربط مباني مركز البيانات المتباينة جسديًا داخل نفس المنطقة الجغرافية. مع وضع هذه العوامل في الاعتبار ، فإن الأنظمة الأساسية المتماسكة اليوم ليست مناسبة لتطبيقات DCI.
يوفر تنسيق تعديل PAM4 استهلاكًا منخفضًا للطاقة ، ومساحة منخفضة ، وخيارات اكتشاف مباشر. باستخدام الضوئيات السيليكونية ، تم تطوير جهاز إرسال واستقبال مزدوج الحامل مع دائرة متكاملة خاصة بالتطبيق PAM4 (ASIC) ، ودمج معالج الإشارات الرقمية (DSP) وتصحيح الخطأ الأمامي (FEC) ، وتعبئته في عامل شكل QSFP28. يمكن لوحدة التوصيل القابلة للتحويل الناتجة إجراء نقل DWDM من خلال رابط DCI نموذجي ، كل زوج من الألياف يبلغ 4 تيرا بايت في الثانية ، واستهلاك الطاقة لكل 100 جرام هو 4.5 وات.
3. سوف تكون الضوئيات السيليكونية و CMOS جوهر تطوير الوحدات الضوئية
إن الجمع بين الضوئيات السيليكونية للعناصر الضوئية المتكاملة للغاية وأشباه الموصلات المصنوعة من أكسيد معدني السيليكون عالي السرعة (CMOS) لمعالجة الإشارات ستلعب دورًا في تطوير وحدات بصرية منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة وقابلة للتحويل.
تعد شريحة السيليكون الضوئية المتكاملة للغاية جوهر الوحدة القابلة للتوصيل. بالمقارنة مع فوسفيد الإنديوم ، فإن منصات السيليكون CMOS قادرة على الوصول إلى بصريات على مستوى الرقاقة بأحجام أكبر 200 مم و 300 مم. تم إنشاء أجهزة كشف ضوئية بأطوال موجية تبلغ 1300 نانومتر و 1500 نانومتر عن طريق إضافة مادة الجرمانيوم على منصة CMOS القياسية من السيليكون. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن دمج المكونات التي تعتمد على ثاني أكسيد السيليكون ونتريد السيليكون لإنتاج تباين معامل انكسار منخفض ومكونات بصرية غير حساسة لدرجة الحرارة.
في الشكل 2 ، يحتوي مسار إخراج رقاقة السيليكون الضوئية على زوج من مُعدِّلات Mach Zehnder (MZM) ، واحد لكل طول موجي. يتم دمج مخرجات الطول الموجي على شريحة باستخدام مشذر مدمج 2: 1 ، والذي يستخدم كمضاعف DWDM. يمكن استخدام نفس السيليكون MZM لتنسيقات تعديل NRZ و PAM4 مع إشارات محرك مختلفة.
مع استمرار نمو متطلبات النطاق الترددي لشبكات مراكز البيانات ، يتطلب قانون مور تطوير شرائح التبديل ، والتي ستمكن منصات التبديل والموجه من الحفاظ على تكافؤ قاعدة رقاقة التبديل مع زيادة سعة كل منفذ. الجيل التالي من شرائح التبديل هو 400 جرام لكل وظيفة منفذ. تم إطلاق مشروع يسمى 400ZR في منتدى الإنترنت البصري (OIF) لتوحيد الجيل التالي من وحدات DCI الضوئية وإنشاء نظام بيئي بصري متنوع للمورد. هذا المفهوم مشابه لـ WDM PAM4 ، لكنه يمتد لدعم متطلبات 400 جيجابت في الثانية.