要約： インファイコーポレーションのラダナガラジャン博士は、2018年のテクノロジー業界の成果に満足しており、高速データセンター相互接続（DCI）市場など、2019年によってもたらされる無限の可能性に興奮しています。 データセンターの地理的分解がより一般的になります。 データセンターは成長を続けます。 シリコンフォトニクスとCMOSは、光モジュール開発の中核となるでしょう。
ICCSZニュース。 テクノロジー業界は2018年に多くの並外れた成果を上げ、2019年にはさまざまな無限の可能性があることを誰もが知っているように、それは長い間待ち望まれていました。 チーフテクノロジー、ラダナガラジャン博士 Offインファイのicerは、テクノロジー産業セクターの2019つとしての高速データセンター相互接続（DCI）もXNUMX年に変わると考えています。今年、データセンターで起こると彼が期待していることはXNUMXつあります。
1.データセンターの地理的分解がより一般的になる
データセンターの消費には、電力や冷却などのインフラストラクチャを含む、実質的な物理スペースのサポートが必要です。 データセンターの地理的分解は、単一の大規模な連続した大規模なデータセンターの構築がますます困難になるにつれて、より一般的になります。 地価が高い大都市圏では、分解が鍵となります。 これらのデータセンターを接続するには、高帯域幅の相互接続が不可欠です。
DCI-キャンパス：これらのデータセンターは、キャンパス内などで相互に接続されていることがよくあります。 距離は通常2kmから5kmの間に制限されています。 光ファイバの可用性に応じて、距離もCWDMおよびDWDMリンクとオーバーラップします。
DCI-Edge：このタイプの接続の範囲は2kmから120kmです。 これらのリンクは主にエリア内の分散データセンターに接続されており、通常は遅延の制限があります。 DCI光技術オプションには、直接検出とコヒーレンスが含まれ、どちらもファイバーCバンド（192 THz〜196 THzウィンドウ）のDWDM伝送フォーマットを使用して実装されます。 直接検出変調フォーマットは、より単純な検出方式で振幅変調され、消費電力とコストが低く、ほとんどの場合、外部分散補償が必要です。 100 Gbps、4レベルのパルス振幅変調（PAM4）の場合、直接検出フォーマットはDCI-Edgeアプリケーションにとって費用効果の高い方法です。 PAM4変調フォーマットの容量は、従来の非ゼロ復帰（NRZ）変調フォーマットの400倍です。 次世代の60Gbps（波長あたり）DCIシステムでは、16 Gbaud、XNUMXQAMのコヒーレントフォーマットが主要な競合製品です。
DCI-メトロ/長距離：DCI-Edgeを超えたこのカテゴリの光ファイバーで、3,000キロメートルの地上リンクとより長い海底があります。 このカテゴリにはコヒーレント変調フォーマットが使用され、変調タイプは距離によって異なる場合があります。 コヒーレント変調フォーマットは、振幅および位相変調でもあり、局部発振器レーザーによる検出が必要です。 複雑なデジタル信号処理が必要で、より多くの電力を消費し、範囲が長く、直接検出やNRZ方式よりも高価です。
2.データセンターは引き続き開発されます
これらのデータセンターを接続するには、高帯域幅の相互接続が不可欠です。したがって、DCIキャンパス、DCIエッジ、およびDCIメトロ/長距離データセンターは成長を続けます。
過去数年間で、DCIドメインは従来のDWDMシステムベンダーの注目を集めています。サービスとしてのソフトウェア（SaaS）、サービスとしてのプラットフォーム（PaaS）、およびインフラストラクチャを提供するクラウドサービスプロバイダー（CSPS）の帯域幅需要の高まりサービスとしての（IaaS）機能により、スイッチとルーターをCSPデータセンターネットワークの異なるレイヤーに接続しない光システムの需要が高まっています。現在、これは100 Gbpsで実行する必要があり、データセンター内では次のケーブルを使用できます。データセンターでは、ダイレクトカッパーケーブル（DAC）、アクティブオプティカルケーブル（AOC）、または100G「グレー」オプティクスを使用できます。 データセンター施設（キャンパスまたはエッジ/メトロポリタンアプリケーション）のリンクの場合、最近まで利用可能な唯一のオプションは、フル機能のコヒーレントトランスポンダーベースのアプローチであり、方法は最適ではありません。
100Gエコシステムへの移行に伴い、データセンターネットワークアーキテクチャは、すべてのデータセンター施設が単一の大規模な「大規模データセンター」パークに配置される従来のデータセンターモデルから移行しました。 ほとんどのCSPは、分散型地域アーキテクチャに統合されており、必要な規模を実現し、高可用性のクラウドサービスを提供しています。 データセンターエリアは、これらのエリアに最も近いエンドカスタマーに（遅延と可用性の点で）最高のサービスを提供するために、人口密度の高い大都市圏の近くに配置されることがよくあります。 地域アーキテクチャはCSP間でわずかに異なりますが、CSPのワイドエリアネットワーク（WAN）バックボーンに接続された冗長な地域「ゲートウェイ」または「ハブ」で構成されます（ピアツーピア、ローカルコンテンツ送信、または海中で使用できます）。トランスミッション）。 各リージョナルゲートウェイは、コンピューティング/ストレージサーバーとサポート構造が存在するリージョン内の各データセンターに接続されています。 エリアを拡大する必要があるため、追加の施設を購入して地域のゲートウェイに接続するのは簡単です。 新しい大規模なデータセンターを構築するための比較的高いコストと長い建設時間と比較して、これはエリアの急速な拡大と成長を可能にし、特定のエリア内に異なるアベイラビリティーゾーン（AZ）の概念を導入するという追加の利点があります。
大規模なデータセンターアーキテクチャからリージョンへの移行により、ゲートウェイとデータセンター施設の場所を選択する際に考慮しなければならない追加の制約が発生します。 たとえば、（遅延の観点から）同じカスタマーエクスペリエンスを確保するには、（パブリックゲートウェイを介した）任意のXNUMXつのデータセンター間の最大距離を制限する必要があります。 もうXNUMXつの考慮事項は、灰色の光学システムは非効率的すぎて、同じ地理的領域内の物理的に異なるデータセンターの建物を相互接続できないことです。 これらの要因を念頭に置いて、今日のコヒーレントプラットフォームはDCIアプリケーションには適していません。
PAM4変調フォーマットは、低消費電力、低フットプリント、および直接検出オプションを提供します。 シリコンフォトニクスを使用することにより、PAM4特定用途向け集積回路（ASIC）を備えたデュアルキャリアトランシーバーが開発され、デジタルシグナルプロセッサー（DSP）と前方誤り訂正（FEC）が統合され、QSFP28フォームファクターにパッケージ化されました。 結果として得られる切り替え可能なプラガブルモジュールは、一般的なDCIリンクを介してDWDM伝送を実行でき、各ファイバーペアは4 Tbpsであり、100Gあたりの消費電力は4.5Wです。
3.シリコンフォトニクスとCMOSが光モジュール開発の中核となる
高度に統合された光学素子用のシリコンフォトニクスと信号処理用の高速シリコン相補型金属酸化膜半導体（CMOS）の組み合わせは、低コスト、低電力、切り替え可能なプラガブル光モジュールの進化において役割を果たします。
高度に統合されたシリコンフォトニックチップは、プラガブルモジュールのコアです。 リン化インジウムと比較して、シリコンCMOSプラットフォームは、200mmおよび300mmのウェーハサイズが大きいウェーハレベルの光学部品にアクセスできます。 1300nmおよび1500nmの波長の光検出器は、標準のシリコンCMOSプラットフォームにゲルマニウムエピタキシーを追加することによって構築されました。 さらに、二酸化ケイ素と窒化ケイ素をベースにしたコンポーネントを統合して、低屈折率のコントラストと温度に影響されない光学コンポーネントを生成できます。
図2では、シリコンフォトニックチップの出力パスに、波長ごとに2つずつ、進行波マッハツェンダー変調器（MZM）のペアが含まれています。 1つの波長出力は、DWDMマルチプレクサとして使用される統合4：XNUMXインターリーバーを使用してチップ上で結合されます。 同じシリコンMZMを、異なる駆動信号のNRZおよびPAMXNUMX変調フォーマットに使用できます。
データセンターネットワークの帯域幅要件が増大し続けるにつれて、ムーアの法則はスイッチングチップの進歩を要求します。これにより、スイッチおよびルータープラットフォームは、各ポートの容量を増やしながらスイッチチップベースのパリティを維持できます。 次世代のスイッチングチップは、ポート機能あたり400G用です。 次世代の光DCIモジュールを標準化し、サプライヤの多様な光エコシステムを作成するために、400ZRと呼ばれるプロジェクトが光インターネットフォーラム（OIF）で開始されました。 この概念はWDMPAM4に似ていますが、400Gbpsの要件をサポートするように拡張されています。