Abstracto: La Dra. Radha Nagarajan de Inphi Corp está satisfecha con los logros de la industria de la tecnología en 2018 y está entusiasmada con las posibilidades ilimitadas que ofrece 2019, incluido el mercado de interconexión de centros de datos de alta velocidad (DCI). La descomposición geográfica de los centros de datos se volverá más común. El centro de datos seguirá creciendo. La fotónica de silicio y CMOS serán el núcleo del desarrollo del módulo óptico.
Noticias ICCSZ. Como todos sabemos que la industria de la tecnología ha logrado muchos logros extraordinarios en 2018, y habrá varias posibilidades infinitas en 2019, ha tardado mucho en llegar. Dra. Radha Nagarajan, jefa de tecnología Officer de Inphi, cree que la interconexión de centros de datos de alta velocidad (DCI) como uno de los sectores de la industria tecnológica, también cambiará en 2019. Aquí hay tres cosas que espera que sucedan en el centro de datos este año.
1.La descomposición geográfica de los centros de datos se volverá más común
El consumo del centro de datos requiere un soporte sustancial de espacio físico, incluida la infraestructura, como la energía y la refrigeración. La descomposición geográfica del centro de datos se volverá más común a medida que se vuelva cada vez más difícil construir centros de datos grandes, grandes y continuos. La descomposición es clave en las áreas metropolitanas donde los precios de la tierra son altos. Las interconexiones de gran ancho de banda son fundamentales para conectar estos centros de datos.
DCI-Campus: estos centros de datos a menudo están conectados entre sí, como en el campus. Las distancias suelen estar limitadas a entre 2 y 5 km. Dependiendo de la disponibilidad de fibra óptica, las distancias también se superponen a los enlaces CWDM y DWDM.
DCI-Edge: este tipo de conexión va desde los 2 km hasta los 120 km. Estos enlaces están conectados principalmente a los centros de datos distribuidos dentro del área y generalmente están sujetos a limitaciones de latencia. Las opciones de tecnología óptica DCI incluyen detección directa y coherencia, ambas implementadas utilizando el formato de transmisión DWDM en banda C de fibra (ventana de 192 THz a 196 THz). El formato de modulación de detección directa se modula en amplitud con un esquema de detección más simple, consume menos energía y costos, y requiere compensación de dispersión externa en la mayoría de los casos. Para 100 Gbps, modulación de amplitud de pulso de 4 niveles (PAM4), el formato de detección directa es un método rentable para aplicaciones DCI-Edge. La capacidad del formato de modulación PAM4 es el doble que la del formato de modulación tradicional sin retorno a cero (NRZ). Para la próxima generación de sistemas DCI de 400 Gbps (por longitud de onda), los formatos coherentes de 60 Gbaudios y 16 QAM son los principales competidores.
DCI-Metro / Long Haul: esta categoría de fibra óptica más allá de DCI-Edge, con 3,000 kilómetros de enlaces terrestres y fondos marinos más largos. Se utiliza un formato de modulación coherente para esta categoría y el tipo de modulación puede ser diferente para diferentes distancias. El formato de modulación coherente es también modulación de amplitud y fase, que requiere detección por un láser oscilador local. Necesita un procesamiento de señal digital complejo, consume más energía, tiene un alcance más largo y es más caro que la detección directa o los métodos NRZ.
2. El centro de datos seguirá desarrollándose
Las interconexiones de gran ancho de banda son fundamentales para conectar estos centros de datos, por lo que los centros de datos DCI-Campus, DCI-Edge y DCI-Metro / Long Haul seguirán creciendo.
En los últimos años, el dominio DCI se ha convertido en el foco cada vez mayor de los proveedores de sistemas DWDM tradicionales.Creciente demanda de ancho de banda de los proveedores de servicios en la nube (CSPS) que brindan software como servicio (SaaS), plataforma como servicio (PaaS) e infraestructura. Las capacidades como servicio (IaaS) están impulsando la demanda de sistemas ópticos que conectan conmutadores y enrutadores sin capas diferentes de la red del centro de datos CSP. En el centro de datos se puede utilizar cable de cobre directo (DAC), cable óptico activo (AOC) o óptica “gris” 100G. Para los enlaces de las instalaciones del centro de datos (campus o aplicaciones periféricas / metropolitanas), la única opción disponible hasta hace poco era un enfoque basado en transpondedores coherente y con todas las funciones, los métodos son subóptimos.
Con la transición al ecosistema 100G, la arquitectura de la red del centro de datos ha pasado de un modelo de centro de datos más tradicional, donde todas las instalaciones del centro de datos están ubicadas en un único gran parque de “gran centro de datos”. La mayoría de los CSP se han integrado en arquitecturas regionales distribuidas para lograr la escala requerida y proporcionar servicios en la nube de alta disponibilidad. Las áreas de los centros de datos suelen estar ubicadas cerca de áreas metropolitanas con altas densidades de población para brindar el mejor servicio (en términos de latencia y disponibilidad) a los clientes finales más cercanos a estas áreas. La arquitectura regional difiere levemente entre los CSP, pero consta de "puertas de enlace" o "concentradores" regionales redundantes que están conectados a la red troncal de la red de área amplia (WAN) del CSP (y se pueden utilizar para la transmisión de contenido local de igual a igual o bajo el agua). transmisión). Cada puerta de enlace regional está conectada a cada centro de datos de la región, donde residen los servidores de computación / almacenamiento y las estructuras de soporte. Como el área necesita expandirse, es fácil comprar instalaciones adicionales y conectarlas a la puerta de enlace regional. En comparación con el costo relativamente alto y el largo tiempo de construcción de la construcción de un nuevo gran centro de datos, esto permite una rápida expansión y crecimiento del área, con los beneficios adicionales de introducir el concepto de diferentes zonas de disponibilidad (AZ) dentro de un área determinada.
La transición de arquitecturas de grandes centros de datos a regiones introduce restricciones adicionales que deben tenerse en cuenta al elegir una puerta de enlace y la ubicación de las instalaciones del centro de datos. Por ejemplo, para garantizar la misma experiencia del cliente (desde la perspectiva de la latencia), se debe limitar la distancia máxima entre dos centros de datos (a través de una puerta de enlace pública). Otra consideración es que el sistema óptico gris es demasiado ineficiente para interconectar edificios de centros de datos físicamente dispares dentro de la misma área geográfica. Teniendo en cuenta estos factores, las plataformas coherentes actuales no son adecuadas para aplicaciones DCI.
El formato de modulación PAM4 proporciona un bajo consumo de energía, un espacio reducido y opciones de detección directa. Mediante el uso de fotónica de silicio, se desarrolló un transceptor de doble portadora con circuito integrado específico de aplicación (ASIC) PAM4, que integra el procesador de señal digital (DSP) y la corrección de errores de reenvío (FEC), y lo empaqueta en el factor de forma QSFP28. El módulo enchufable conmutable resultante puede realizar una transmisión DWDM a través de un enlace DCI típico, cada par de fibra es de 4 Tbps y el consumo de energía por 100G es de 4.5 W.
3. Silicon Photonics y CMOS serán el núcleo del desarrollo de módulos ópticos
La combinación de fotónica de silicio para elementos ópticos altamente integrados y semiconductor de óxido metálico complementario de silicio (CMOS) de alta velocidad para el procesamiento de señales jugará un papel en la evolución de módulos ópticos conectables conmutables de bajo costo y bajo consumo.
El chip fotónico de silicio altamente integrado es el núcleo del módulo conectable. En comparación con el fosfuro de indio, las plataformas CMOS de silicio pueden acceder a ópticas a nivel de oblea con tamaños de oblea más grandes de 200 mm y 300 mm. Se construyeron fotodetectores con longitudes de onda de 1300 nm y 1500 nm agregando epitaxia de germanio en una plataforma CMOS de silicio estándar. Además, los componentes basados en dióxido de silicio y nitruro de silicio se pueden integrar para producir un contraste de bajo índice de refracción y componentes ópticos insensibles a la temperatura.
En la Figura 2, la ruta de salida del chip fotónico de silicio contiene un par de moduladores Mach Zehnder de onda viajera (MZM), uno para cada longitud de onda. Las dos salidas de longitud de onda se combinan en un chip utilizando un intercalador 2: 1 integrado, que se utiliza como multiplexor DWDM. El mismo MZM de silicio se puede utilizar para los formatos de modulación NRZ y PAM4 con diferentes señales de excitación.
A medida que los requisitos de ancho de banda de las redes de los centros de datos continúan creciendo, la Ley de Moore requiere el avance de los chips de conmutación, lo que permitirá que las plataformas de conmutadores y enrutadores mantengan la paridad de la base de los chips de conmutación al tiempo que aumentan la capacidad de cada puerto. La próxima generación de chips de conmutación es para 400G por función de puerto. Se lanzó un proyecto llamado 400ZR en el Optical Internet Forum (OIF) para estandarizar la próxima generación de módulos ópticos DCI y crear el ecosistema óptico diverso del proveedor. Este concepto es similar a WDM PAM4, pero ampliado para admitir requisitos de 400 Gbps.