Giải pháp kết nối trung tâm dữ liệu là gì

Phương pháp tiếp cận truyền thống so với hiện đại

Tuy nhiên, tỷ lệ ngang giới thiệu chi phí cáp cao hơn và tăng độ phức tạp chuyển đổi, làm cho nó trở thành một giải pháp thuật ngữ ngắn hạn nhưng hạn chế ngắn hạn - cho các giải pháp kết nối trung tâm dữ liệu trong tương lai. Các mạng quang điện tử lai, ban đầu được đề xuất trong miền siêu máy tính, đã thu hút được sự chú ý rộng rãi, với nhiều nhóm nghiên cứu đồng thời đề xuất ứng dụng của họ vào môi trường trung tâm dữ liệu.

3. Trên - Mạng quang chip

3.2 Những tiến bộ của ống dẫn sóng

Nghiên cứu mở rộng đã được thực hiện trên - Kiến trúc mạng quang chip và các thiết bị cơ bản liên quan. Các ống dẫn sóng quang đã cho thấy sự cải thiện ổn định về chất lượng tín hiệu và hiệu suất mất. Các đặc điểm mất của ống dẫn sóng quang phụ thuộc vào cấu trúc hình học và quy trình sản xuất.

Những phát triển gần đây đã tạo ra các mạch ống dẫn sóng silicon lai với tổn thất chèn cực thấp, bao gồm cả ống dẫn sóng dải với tổn thất truyền dẫn (0,272 ± 0,012) dB/cm và ống dẫn sóng uốn cong quang hóa nhỏ gọn với bán kính 5 μM cho thấy tổn thất (0,0273 ± 0,0004).

Oracle và Kotura đã chứng minh Low - mất các ống dẫn sóng silicon nông cạn với tổn thất truyền trung bình 0,274 dB/cm trong băng tần C -. Ngoài ra, các kỹ thuật khắc nông mới đang được điều tra, hứa hẹn những cải thiện hơn nữa về hiệu suất ống dẫn sóng cho các giải pháp kết nối trung tâm dữ liệu.

 

Số liệu hiệu suất của ống dẫn sóng

Mất truyền (ống dẫn sóng dải) 0,272 dB/cm

Mất uốn (bán kính 5μm) 0,0273 dB/90 độ

Ống dẫn sóng sườn nông (c - ban nhạc) 0.274 dB/cm

3.3 Cao - Công nghệ điều chế tốc độ

Cao - Bộ điều biến tốc độ là các thành phần cốt lõi của các liên kết quang học. Cả Silicon - Mach dựa trên Mach - Bộ điều chỉnh Zehnder và bộ cộng hưởng vòng được điều khiển bằng điện đã đạt được tiến trình đáng kể. Cấu trúc cơ bản của bộ cộng hưởng vòng hoạt động theo các nguyên tắc của bước sóng - Khớp nối chọn lọc.

Khi bước sóng truyền không nằm trong phạm vi cộng hưởng của bộ cộng hưởng (khi chu vi vòng không phải là bội số của bước sóng quang), tín hiệu quang chuyển trực tiếp qua cổng đầu ra bỏ qua. Ngược lại, khi bước sóng được truyền nằm trong vùng cộng hưởng, tín hiệu quang đầu vào kết hợp với cộng hưởng vòng và sau đó đến cổng thả.

Mach - Bộ điều biến Zehnder

 Khả năng băng thông rộng

Đặc điểm phản ứng tuyến tính

Vâng - Công nghệ đã thiết lập

 Dấu chân lớn hơn trên chip

Yêu cầu điện áp ổ đĩa cao hơn

 

Bộ điều chỉnh cộng hưởng vòng

Ultra - Kích thước nhỏ gọn

Tiêu thụ năng lượng thấp

Cho phép ghép kênh phân chia bước sóng

Nhiệt độ nhạy cảm

Băng thông hẹp hơn

Nhiều nhóm nghiên cứu đang phát triển các công nghệ mới để giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng băng thông và cải thiện khả năng chịu đựng sản xuất. Các cuộc biểu tình gần đây bao gồm 40 Gb/s Tất cả - Các bộ điều biến quang học silicon bằng CMOS - Các quy trình tương thích, đạt được tỷ lệ tuyệt chủng đạt gần 6,5 dB trong cả hai chế độ phân cực TE và TM.

Intel đã trình diễn High - Các bộ điều biến quang học silicon tốc độ dựa trên các hiệu ứng phân tán plasma miễn phí-, sử dụng các cơ chế suy giảm chất mang trong các điểm nối pn được nhúng trong silicon -}} Du lịch - Các thiết kế cấu trúc sóng đã đạt được băng thông 3 dB khoảng 30 GHz theo tốc độ truyền dữ liệu lên tới 40 GB/s.

3.4 Đổi mới hiệu quả năng lượng

Low - Photonics Silicon Power thể hiện một yêu cầu quan trọng đối với các bộ điều biến dựa trên silicon -, với những nỗ lực nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực này. Oracle đã chứng minh các bộ cộng hưởng vòng tiêu chuẩn với mức tiêu thụ năng lượng mạch điều khiển dưới 100 fj/b. Phân tích các bộ điều biến microdisk ngã ba dọc đã tiết lộ tiềm năng công suất thấp - của họ, với các trình diễn của các bộ điều biến silicon đầu tiên đạt được mức tiêu thụ năng lượng dưới 100 fj/b.

Các mạng căn chỉnh quang phổ dựa trên các bộ điều chỉnh cộng hưởng vòng và các bộ lọc đang được áp dụng trên - miền mạng quang chip. Các công tắc quang học băng thông rộng có các ứng dụng được tìm thấy tương tự trong các giải pháp kết nối trung tâm dữ liệu. Những phát triển gần đây bao gồm Multi - bước sóng cao - Tốc độ 2 × 2 Các công tắc quang học silicon đã được chế tạo và xác minh thử nghiệm cho thông báo băng thông cao Ultra -. Các công tắc quang học silicon này sử dụng hai bộ cộng hưởng microring để đạt được các trạng thái thanh và chéo.

5. Đổi mới kiến ​​trúc mạng

5.1 Cấu trúc liên kết mạng lai

Sự phát triển của các giải pháp kết nối trung tâm dữ liệu đã dẫn đến các cấu trúc liên kết mạng lai sáng tạo kết hợp lợi ích của cả chuyển đổi quang và điện. Các kiến ​​trúc này tận dụng băng thông cao và độ trễ thấp của các mạch quang để chuyển dữ liệu hàng loạt trong khi duy trì tính linh hoạt của chuyển đổi gói để điều khiển và các thông điệp ngắn.

Việc phân bổ động của các mạch quang dựa trên các mẫu lưu lượng đã cho thấy những cải thiện đáng kể về hiệu suất mạng và hiệu quả năng lượng tổng thể.

Các triển khai gần đây đã chứng minh rằng các kiến ​​trúc lai có thể đạt được mức tiêu thụ năng lượng giảm tới 60% so với tất cả các mạng điện truyền thống - trong khi cung cấp hiệu suất tương đương hoặc vượt trội cho khối lượng công việc trung tâm dữ liệu điển hình. Chìa khóa thành công nằm ở các thuật toán quản lý giao thông thông minh và dự đoán có thể sử dụng hiệu quả lớp quang học có thể cấu hình lại.

Phần mềm 5.2 - Mạng quang được xác định

7. Cân nhắc sản xuất và triển khai

7.1 Khả năng tương thích và Khả năng mở rộng

Thông qua các cuộc thảo luận ở trên, chúng ta có thể thấy rằng các thiết bị bao gồm silicon photonic trên - mạng chip đã được xác nhận phần lớn trong các môi trường phòng thí nghiệm và nhiều kiến ​​trúc mạng đã được đề xuất. Trong khi tiếp tục cải thiện hiệu suất của thiết bị và giảm mức tiêu thụ điện năng vẫn còn quan trọng, nỗ lực lớn hơn đã chuyển sang nghiên cứu và phát triển sản xuất.

Điều này liên quan đến việc xem xét chi phí, năng suất và khả năng tương thích với các quy trình CMOS tiêu chuẩn.

Việc chuyển đổi từ các cuộc biểu tình trong phòng thí nghiệm sang các sản phẩm thương mại đòi hỏi phải giải quyết nhiều thách thức thực tế. Dung sai biến thể của quá trình, độ phức tạp của bao bì và các phương pháp kiểm tra tất cả các vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng tồn tại của các giải pháp kết nối trung tâm dữ liệu dựa trên quang tử silicon. Tiến trình gần đây trong wafer - Thử nghiệm tỷ lệ và lắp ráp tự động đã làm giảm đáng kể rào cản chi phí cho việc triển khai kết nối quang học.

7.2 Cân nhắc về độ tin cậy và trọn đời

Độ tin cậy của các kết nối quang học trong môi trường trung tâm dữ liệu là tối quan trọng. Các thành phần phải chịu được hoạt động liên tục ở nhiệt độ cao trong khi vẫn duy trì hiệu suất ổn định trong nhiều năm. Các thử nghiệm lão hóa tăng tốc đã chỉ ra rằng các thiết bị photonic silicon được thiết kế đúng có thể đáp ứng hoặc vượt quá các yêu cầu độ tin cậy của các kết nối điện tử truyền thống.

Phải đặc biệt chú ý đến tính ổn định của các giao diện khớp nối, độ trôi dài - của các thành phần quang học và tác động của bức xạ - gây ra khiếm khuyết trong không gian và cao - các ứng dụng độ cao. Sự dư thừa và tự - Các cơ chế chữa bệnh đang được kết hợp vào các giải pháp kết nối trung tâm dữ liệu để đảm bảo hoạt động liên tục ngay cả khi có sự cố thành phần.