Шта је технологије међусобно повезивање података

Еволуција оптичких интерконекција у модерним центрима података

 

 

 

Еволуција оптичких интерконекција у скали - оут дата центри

---

 

Оптичко влакно се појавило као примарни медијум за међусобно повезивање за комуникације у Дата Центра, играјући незамјењиву улогу у преносу података у различитим вагама. Прелаз са бакра - на бази решења за оптичке интерконекције представља основни помак у начину на који модерни центри података приступају изазовима високог - комуникације.

 

 

Прелаз са бакра (лево) до оптичких влакана (десно) је револуционирао повезивање података о преносним брзинама омогућавајући веће брзине током већих удаљености са нижим потрошњи енергије.

 

Различите оптичке технологије у настајању постале су одрживе алтернативе за решавање техничких изазова са којима се суочавају мреже током хоризонталног скалирања, значајно побољшавајући перформансе и ефикасност великих размештања података у Дата -.

 

Будућност повезивања података Центра обухвата свеобухватну интеграцију поделе таласне дужине мултиплексирања (ВДМ) у примопредаји као модуларне грађевинске блокове у оквиру инфраструктуре података Центра. У напредним архитектурама, традиционални паралелни оптички примопредаји који повезују махуне и повезивање подлога за основне прекидаче се замењују интегрисаним ВДМ примопредајницима који раде на брзинама од 40 г, 100 г и 400 г.

 

 

Еволуција брзина повезивања података Центра

 

Ова технолошка еволуција омогућава агрегацију свих електричних канала са истим одредиштем користећи једну влакна, драматично смањујући сложеност влакнастих инфраструктуре уз одржавање високог капацитета ширине опсега. Да би се оптимизирала потрошње електричне енергије у овим напредним архитектостима, пропусност међусобно повезивање између махуна може се динамички прилагодити тако да одговара потребним захтевима пропусне пропусности мреже. Овај адаптивни приступ расподјели опсега представља значајно напредовање у технологијама међусобно повезивање података, што омогућава ефикасније искоришћеност ресурса и смањење оперативних трошкова.

 

 

Висок - оптичке технологије и компоненте брзине

---

 

ВЦСЕЛ, ДФБ и иновације фотонике и силицијума

 

Развој високог - оптичких компоненти је инструменталан у унапређењу технологија међусобних повезивања података. Ниско- снага, ниско вертикална површина која емитује ласери (ВЦСЕЛС) заједно са мултимодним влакнима (ММФ) одиграла је пресудну улогу у омогућавању 10 ГБ / С стопа комуникације у оквиру података.

 

Технологија	Брзина	Растојање	Потрошња енергије	Трошак
ВЦСЕЛ + ММФ	До 25 ГБ / с	До 100м	Низак	Низак
ДФБ + СМФ	До 100 ГБ / с	До 2км	Средњи	Средњи
Силицијум фотоницс	До 400 ГБ / с	До 10км	Ниско - средњи	Смањује се
Кохерентна оптика	400G+	10км +	Виши	Виши

 

Иако је постигнут значајан напредак у производњи вишим [{0}} брзим ВЦСЕЛС-ом користећи алтернативне материјале, постизање брзина значајно прелази 10 ГБ / с, а одржавање поузданости и приноса и даље је значајан изазов.

 

 

Ограничења традиционалне ВЦСЕЛ технологије постају очигледне када се разматрају удаљеност - ограничења ширине пропусности наметнута модалном дисперзијом. У 10 ГБ / С стопа дата података, максимална комуникациона удаљеност комуникација недостаје покривања целокупних објеката података, а овај опсег покривања се брзо смањује како се повећавају стопа података. Да бисте превазишли ове ограничења и постизање опсега покривања већим од 300 метара на 10 ГБ / с брзинама, дата центри су све више усвојени снажнији, али скупље распоређене ласере (ДФБ) ласери упарене са једним флогом (СМФ).

 

Како индустрија потискује брзине канала од 10 ГБ / с до 25 ГБ / с и шире, нове квартарне материјале, као што су ингаалас / инп у ДФБ ласерским дизајнима да би пружили врхунско високи - перформансе температуре у повишеним брзинама. Иновативне ДФБ ласерске структуре, укључујући кратке - дизајне шупљине и сочива - Интегрисана површина - Посећање конфигурације, валириране су за понуду виље ширине ширине уређаја и уже спектралне ширине у поређењу са ВЦСЕЛС-ом.

 

Силицијум фотоницс се појавио као трансформативне технологије у решавању енергетске ефикасности и изазова трошкова повезаних са традиционалним ИИИ-ом - В сложеним полуводичким оптичким преносом. Упркос силиконовом индиректном опсегу ограничавајући своју ефикасност као полуводички ласерски материјал, нуди одличну топлотну проводљивост, транспарентност на традиционалним телекомуникационим таласним дужинама и ниске карактеристике буке када се користи за лагано множење у великој мери за аваланско / отвор за сударство у Аваланци.

 

 

Недавни пробоји у силицијумском фотонику укључују високе - ефикасност германијум фотодетекторе, високо - силиконски модулаторе са минималним пребацивањем потрошње енергије и догађају германијум / силицијума. The tight integration of electronics and photonics enabled by these technologies allows for higher bandwidth at lower power consumption levels, positioning silicon photonics as a key enabler for improving data center flexibility, energy efficiency, and cost reduction.

 

 

Мултиплексирање технологија за скалирање опсега

---

 

Мултиплексирање простора подела

 

Примена мултиплексивних техника је од суштинског значаја за скалирање пропусне ширине интерконекције у модерним технологијама података Центра. Моутомобилски дивизија простора Мултиплексирање (СДМ) и поделе таласне дужине Мултиплексирање (ВДМ) ефикасно искориштавају паралелизам својствени рачунарским архитектурама и пребацивањем чипова, чинећи их две најчешће распоређене мултиплексивне технологије у окружењима података.

 

Поређење техника мултиплексирања

 

Најједноставнији приступ повећању пропусне ширине кроз СДМ укључује посвећено појединачна влакна на сваки канал, са ласерским и фотокетором распоређеним на обе крајње тачке. Паралелни оптички примопредајни примопредаји и прикључнике за врпце и МПО су широко распоређени у податковном центру и високим компликовањима перформанси.

 

Поред традиционалних паралелних програма кабела са тракалним врпцима, технологија вишети - основна влакна (МЦФ) првобитно је развијена - телекомуникација у даљину стекла пажњу у апликацијама података Центра. МЦФ технологија омогућава више језгра да дијели једну облогу унутар једног влакана, и коришћењем спојница са решеткима, МЦФ се може директно повезати са ласерским и фотодетекторским низовима користећи конвенционални ЛЦ конектори. Овај приступ значајно побољшава густину међусобно повезивање омогућавањем више језгара (а самим тим и више опсега) унутар једног кабла.

 

Подела таласне дужине Мултиплексирање

 

ВДМ технологија, која је опсежно распоређена у метро и дуго- преносним мрежама у протеклом деценијама, сада се развија да би се позабавио јединственим захтевима кратког текстове о међусобним технологијама. Усвајање ВДМ-а у окружењима у Дата Центра покреће се потребом да се смањи каблови за каблове док континуирано повећава опсег везе.

 

 

Имплементација ВДМ-а у преношењу података о податковном центру мора се бавити неколико критичних разматрања:

 

Разматрања инфраструктуре влакана

---

 

Избор између Сингле - влакна (СМФ) и МултиМоде влакна (ММФ) представља критичну одлуку о спровођењу технологија међусобних повезивања података. Док ММФ - заснован на међусобном повезивању традиционално доминира сталак - до - Рацк Цоммуницатионс на 10Г трошковима пријемника, ограничења ММФ-а у погледу пропусности и досег (отприлике 10 ГБ / с више од неколико стотина метара, довело је до повећања усвајања СМФ - на основу смртних усавршавања.

 

Поређење перформанси у врсту влакана

 

СМФ технологија нуди неколико убедљивих предности за размештање података Центра. Као зрела, ниско, - комерцијална технологија са једноставном структуром, СМФ је неколико деценија користила СМФ у индустрији телекомуникација. Један СМФ може да подржи десетине стотинама терабита у секунди пропусне ширине кроз ВДМ технологију, где више парова примопредајника делује на различитим таласним дужинама у истом влакну.

 

 

Предности СМФ-а - базираних података о преноса података о подацима постају све очигледније као што је дата центри скали од 10ГЕ до 40ГЕ, 100ГЕ и 400ге брзине. СМФ имплементације пружају значајне уштеде трошкова и смањење капацитета у кабловима кроз генерације мрежних архитектуре, нудећи предности у капиталу и оперативним трошковима.

 

Скалабилност пропусне ширине међусобно повезивање је увелике побољшана СМФ-ом, јер се стопе канала таласне дужине могу повећати унутар исте влакна, а не захтевају додатна паралелна влакна као у ММФ интерконективи. Максимални распон међусобне повезаности такође се значајно продужава уз смањење бројаних влакана и закрпљених панелског простора.

 

Енергија - пропорционални оптички интерконективе

---

 

Традиционалне хијерархијске мреже података о преносним подацима конзумирале су релативно мало снаге у поређењу са серверима због велике пропусности на сваком слоју и ниским стопама коришћења сервера. Међутим, у скали - мрежним архитектурама, значајно повећање пропусности бисекса и побољшано коришћење сервера претворило је мрежну потрошњу енергије са мање од 12% на значајан део укупне потрошње енергије у дата центра.

 

Дистрибуција електричне енергије података

 

Поред распоређивања ниског примопредајника ниског оптичког примоклавања, мрежна ефикасност се може побољшати постизањем комуникационе потрошње енергије пропорционалне количини пренесених података. Модерне технологије међусобно повезивање података Претходно омогућавају то путем динамичких способности распона у испоруци и испоруке на снази и ширином опсега.

 

Оптички интерконективи и њихови придружени високи - Спеед Сериализер / Десериализер (ФЕРДЕС) Круги показују велике динамичке распоне у власти и опсези. Комерцијални прекидачки чипови могу ручно прилагодити брзину података на више канала, а сваки канал који може да ради брзином до 10 ГБ / с. Ова флексибилност омогућава динамички опсег од 64% у потрошњи енергије и 16 × у перформансама, омогућавајући активирање мање канала и управљати на нижим стопама података како би се смањила потрошња оптичке везе.

И ИнфиниБанд и Етхернет протоколи Конфигурација повезивања у одређеним брзинама и ширинама, са временским понављањима у распону од наносекунди до микросекунди. Када се цене веза мењају између 10 ГБ / с, 20 ГБ / с, а 40 ГБ / с са свим четири канала активне, чип једноставно прилагођава повратни опсег података за пренос података (ЦДР), а ре - закључавају ЦДР. Пошто је већина модерних СЕРДЕС имплементација користи дигитални ЦДР на путу за пријем, поступак закључавања различитих стопа података је брз, обично завршава у кругу од 50 наносекунди у нормалним условима и 100 наносекунди у најгорем случају - случајеви у најгорем случају - случајеви у најгорем случају -.

 

 

Напредна модулација и обрада сигнала

---

 

Док вишеструко дивизија простора и таласне дужине представљају примарне приступе за скалирање пропусности у пресама повезивања технологија, друге технике као што су оптичка ортогонална фреквенцијска дивизија Мултипхинг (О - од формата и напредније модулације могу даље проширити појединачно - ширину и капацитет влакана. Међутим, ове методе захтевају да су модули за претворбу стопала за кодирање сигнала, заједно са АСИЦ чиповима за дигиталну обраду сигнала (ДСП) и аналогни - аналогне претвараче, што је резултирало значајним казнама за напајање које могу да буду трошкови.

 

 

Трговина - ОФФ између спектралне ефикасности, потрошње електричне енергије, разноликост пута и сложеност каблова и даље утичу на дизајн технологија међусобних повезивања података. За Интра - грађевинске мреже, месх топологије са богатом повезивањем су пожељне, омогућавајући неку жртву у спектралној ефикасности да се постигне нижа потрошња електричне енергије, смањене трошкове примопредајника и богатије мрежне структуре. Међутим, на вишим слојевима агрегације или у Интер- грађевинској мрежи где је пропусност концентрисана на тачку - до - Поинт линкове и мрачна влакна је скупа, густа таласна дужина вишеструког мелтиплексирања (ДВДМ) са вишом спектралном ефикасношћу постаје преферирани решење.

 

 

Интеграција и паковање изазова

---

 

Успешно распоређивање следећег - Генератион Центра за повезивање података о подацима о подацима у великој мери зависи од превазилажења различитих изазова паковања и интеграције. Као сталак - Интерни циљеви комуникације Повећају се преко 10 ГБ / с, традиционалне бакрене каблове замењују оптичке компоненте због гломазне природе, велике потрошње енергије и значајних губитака пасивних и активних бакрених каблова на високим ценама података, ограничавајући њихову употребу само неколико метара.

 

 

Усвајање ИЦ - типа оптичких паковања, као што су светлосна врхунска технологија, обећава да ће револуционирати повезивање података са ниским -, кратким [{2}} оптичким уређајима. Долазеће године ће бити сведоци комерцијализације мрежних интерфејских картица (НИЦС) са ниским - ценама Н × 10Г оптичких интерфејса. Поред тога, пребацивање чипова ће уградити нативну ПХИ подршку за 10Г серијским интерфејсима, додатних смањења трошкова и потрошње енергије.

 

Интеграција фотонике електроником представља критичну прекретницу у унапређењу технологија за повезивање података Центра. Чврста спојка између електронских и фотонски компоненти омогућава вишу ширину опсега на нижим нивоима потрошње енергије, док ЦМОС - компатибилни производни процеси обећавају да ће смањити трошкове економијама скале. Међутим, остваривање ових предности захтева решавање бројних изазова у вези са термичком управљањем, густином паковања и приносом производње.