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2019關于數據中心的三個預測 硅光將是模塊發展核心

摘要:Inphi Corp的Dr. Radha Nagarajan對科技行業2018年取得的成就感到高興,對2019年帶來的無限可能性感到興奮。 高速數據中心互連(DCI)市場也不例外。 數據中心的地理分解將變得更加普遍。數據中心將繼續發展。硅光子學和CMOS將成為光學模塊發展的核心。

  ICCSZ訊(編譯:Vicki)  眾所周知,科技行業在2018年取得了許多非凡成就,2019年也將出現各種無限可能,這讓人期待已久,Inphi公司首席技術官Dr. Radha Nagarajan相信高速數據中心互連(DCI)市場作為科技行業板塊之一,也將在2019年迎來變化,以下是他預計今年數據中心會發生的三件事。

  1、數據中心的地理分解將變得更加普遍

  數據中心消耗需要大量的物理空間支持,包括電源和冷卻等基礎設施。 數據中心地理分解將變得更加普遍,因為構建單個、大型、連續的大型數據中心變得越來越困難。在土地價格較高的大都市地區以分解成為關鍵。大帶寬互連對于連接這些數據中心至關重要。

  DCI-Campus:這些數據中心通常連接在一起,例如在校園環境中。距離通常限制在2千米到5千米之間。依據光纖的可用性,這些距離上還存在CWDM和DWDM鏈路的重疊。

  DCI-Edge:這種類型的連接范圍從2公里到120公里不等。這些鏈路主要連接區域內的分布式數據中心,通常會受到延遲限制。DCI光學技術選項包括直接檢測和相干,兩者都是使用光纖C波段(192 THz至196 THz窗口)中的DWDM傳輸格式實現的。直接檢測調制格式是幅度調制的,具有更簡單的檢測方案,消耗更低的功率,更低的成本,并且在大多數情況下需要外部色散補償。對于100 Gbps,4級脈沖幅度調制(PAM4),直接檢測格式是DCI-Edge應用的經濟高效方法。 PAM4調制格式的容量是傳統非歸零(NRZ)調制格式的兩倍。對于下一代400-Gbps(每波長)DCI系統,60-Gbaud,16-QAM相干格式是領先的競爭者。

  DCI-Metro/Long Haul:這一類別的光纖距離超出DCI-Edge,地面鏈路長達3,000公里,海底更長。相干調制格式用于該類別,并且調制類型對于不同的距離可以是不同的。相干調制格式也是幅度和相位調制的,需要本地振蕩器激光器進行檢測,需要復雜的數字信號處理,消耗更多功率,具有更長的范圍,并且比直接檢測或NRZ方法更昂貴。

  2、數據中心將繼續發展

  大帶寬互連對于連接這些數據中心至關重要。鑒于此,DCI-Campus,DCI-Edge和DCI-Metro/Long Haul數據中心將繼續發展。

  在過去幾年中,DCI領域已成為傳統DWDM系統供應商日益關注的焦點。提供軟件即服務(SaaS),平臺即服務(PaaS)和基礎架構即服務(IaaS)功能的云服務提供商(CSP)不斷增長的帶寬需求推動了對光學系統,用于連接CSP數據中心網絡不同層的交換機和路由器。今天,這需要以100 Gbps的速度運行,在數據中心內部,可以使用直接連接銅纜(DAC)布線,有源光纜(AOC)或100G“灰色”光學器件。對于連接數據中心設施(校園或邊緣/城域應用)的鏈路,直到最近才能獲得的唯一選擇是功能全面,基于相干轉發器的方法,這些方法是次優的。

  隨著向100G生態系統的過渡,數據中心網絡架構已經從更傳統的數據中心模型轉變,其中所有數據中心設施都位于單個大型“大型數據中心”園區中。大多數CSP已融合到分布式區域架構上,以實現所需的規模并提供具有高可用性的云服務。

  數據中心區域通常位于具有高人口密度的大都市區附近,以便為最靠近這些區域的最終客戶提供最佳服務(關于延遲和可用性)。區域架構在CSP之間略有不同,但由冗余的區域“網關”或“集線器”組成,這些“網關”或“集線器”與CSP的廣域網(WAN)骨干網(以及可能用于對等,本地內容傳輸或海底傳輸的邊緣站點)相連。每個區域網關都連接到區域的每個數據中心,計算/存儲服務器和支持結構駐留在這些數據中心中。由于該地區需要擴展,因此采購額外設施并將其連接到區域網關變得很簡單。與構建新的大型數據中心相對較高的費用和較長的建設時間相比,這可以實現區域的快速擴展和增長,并且具有在給定區域內引入不同可用區域(AZ)的概念的附帶好處。

  從大型數據中心架構向區域的過渡引入了在選擇網關和數據中心設施位置時必須考慮的附加約束。例如,為了確保相同的客戶體驗(從延遲的角度來看),任何兩個數據中心(通過公共網關)之間的最大距離必須是有界的。另一個考慮因素是灰色光學系統的效率太低,無法在同一地理區域內互連物理上完全不同的數據中心建筑物。考慮到這些因素,今天的連貫平臺并不適合DCI應用。

  采用PAM4調制格式提供了低功耗,低占用面積,直接檢測選項。通過利用硅光子學,開發了具有PAM4專用集成電路(ASIC)的雙載波收發器,集成數字信號處理器(DSP)和前向糾錯(FEC),并將其封裝到QSFP28外形中。由此產生的交換機可插拔模塊可以通過典型DCI鏈路進行DWDM傳輸,每個光纖對為4 Tbps,每100G的功耗為4.5 W。

  3、硅光子學和CMOS將成為光學模塊發展的核心

  用于高度集成光學元件的硅光子學和用于信號處理的高速硅互補金屬氧化物半導體(CMOS)的組合將向低成本,低功耗,可切換插拔光學模塊的演進中發揮作用。

  高度集成的硅光子芯片是可插拔模塊的核心。與磷化銦相比,硅CMOS平臺能夠以更大的200毫米和300毫米晶圓尺寸進入晶圓級的光學元件。通過在標準硅CMOS平臺上添加鍺外延來構建1300nm和1500nm波長的光電探測器。此外,可以集成基于二氧化硅和氮化硅的組件以制造低折射率對比度和溫度不敏感的光學組件。

  在圖2中,硅光子芯片的輸出光路包含一對行波Mach Zehnder調制器(MZM),每個波長一個。然后使用集成的2:1交織器將兩個波長輸出組合在芯片上,該交織器用作DWDM多路復用器。相同的硅MZM可以用于NRZ和PAM4調制格式,具有不同的驅動信號。

  隨著數據中心網絡的帶寬需求持續增長,摩爾定律要求切換芯片的進步,將使交換機和路由器平臺能夠保持交換機芯片基數奇偶校驗,同時增加每個端口的容量。下一代交換芯片都是針對400G的每端口功能。在光互聯網論壇(OIF)中啟動了一個名為400ZR的項目,以標準化下一代光學DCI模塊并創建供應商多樣化的光學生態系統。這個概念類似于WDM PAM4,但擴展到支持400-Gbps的要求。

內容來自:訊石光通訊咨詢網
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關鍵字: 數據中心 硅光
文章標題:2019關于數據中心的三個預測 硅光將是模塊發展核心
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