Kas ir datu centra starpsavienojumu risinājumi

Tradicionālās pret mūsdienu pieejas

Tomēr horizontālā mērogošana ievieš lielākas kabeļu izmaksas un palielinātu komutācijas sarežģītību, padarot to par dzīvotspējīgu, bet ierobežotu īsu - terminu risinājums turpmākajām datu centra paaudzēm starpsavienojumu risinājumiem. Hibrīda optoelektroniskie tīkli, kas sākotnēji tika ierosināti superdatorā domēnā, ir pievērsuši plašu uzmanību, un vairākas pētniecības komandas vienlaikus ierosina savu piemērošanu datu centra vidē.

3. On - mikroshēmu optiskie tīkli

3.2 Viļņvada tehnoloģijas attīstība

Ir veikti plaši pētījumi par - Chip Optical Network arhitektūru un ar to saistītajām pamatnes ierīcēm. Optiskie viļņvadi ir parādījuši vienmērīgu signāla kvalitātes un zaudējumu rādītāju uzlabošanos. Optisko viļņu zudumu raksturlielumi ir atkarīgi no ģeometriskās struktūras un ražošanas procesiem.

Jaunākie notikumi ir radījuši hibrīda silīcija viļņvada shēmas ar ārkārtīgi zemiem ievietošanas zudumiem, ieskaitot sloksnes viļņotājus ar pārraides zudumiem (0,272 ± 0,012) DB/cm un kompaktā fotoniskā līkuma viļņvadi ar 5 μM rādiusu, parādot zaudējumus (0,0273 ± 0,0004) DB/90 grādu.

Oracle un Kotura ir pierādījuši zemus - zaudējumus sekla grēda silīcija viļņvadus ar vidējiem pārraides zudumiem 0,274 dB/cm C - joslā. Turklāt tiek pētītas jaunas sekla kodināšanas metodes, solot turpmākus uzlabojumus viļņvada veiktspējā datu centra starpsavienojumu risinājumos.

 

Viļņvada veiktspējas metrika

Pārraides zudums (sloksnes viļņvadi) 0,272 dB/cm

Saliekuma zudums (5 μm rādiuss) 0,0273 dB/90 grāds

Sekla grēda viļņvadi (c - josla) 0,274 db/cm

3.3 Augstas - ātruma modulācijas tehnoloģijas

Augsti - Ātruma modulatori ir optisko saišu galvenie komponenti. Gan Silicon - balstīts Mach - Zehnder modulatori, gan elektriski kontrolēti gredzenu rezonatori ir sasnieguši ievērojamu progresu. Gredzena rezonatoru pamatstruktūra darbojas pēc viļņa garuma principiem - selektīva savienojuma.

Ja pārraidītais viļņa garums neatrodas rezonatora rezonanses diapazonā (kad gredzena apkārtmērs nav optiskā viļņa garuma vesels skaitlis), optiskais signāls nonāk tieši caur apvedceļa izejas portu. Un otrādi, kad pārraidītais viļņa garums atrodas rezonanses reģionā, ieejas optiskais signāls savieno gredzena rezonatorā un pēc tam uz piliena portu.

Mach - Zehnder modulatori

 Plaša joslas platuma iespējas

Lineārās reakcijas īpašības

Nu - izveidota tehnoloģija

 Lielāks pēdas uz mikroshēmas

Augstāka piedziņas sprieguma prasības

 

Gredzena rezonatora modulatori

Ultra - Kompakta izmērs

Zema enerģijas patēriņš

Iespējo viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanu

Temperatūra jutīga

Šaurāks joslas platums

Daudzas pētniecības grupas izstrādā jaunas tehnoloģijas, lai samazinātu enerģijas patēriņu, palielinātu joslas platumu un uzlabotu ražošanas toleranci. Jaunākajās demonstrācijās ietilpst 40 GB/s visi - silīcija optiskie modulatori, izmantojot CMOS - saderīgus procesus, sasniedzot izmiršanas koeficientu, kas tuvojas 6,5 dB gan TE, gan TM polarizācijas režīmos.

Intel ir demonstrējis augstus - ātruma silīcija optiskos modulatorus, pamatojoties uz brīviem - nesēja plazmas izkliedēšanas efektiem, izmantojot silīcija - -}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}. Ceļošana - Viļņu struktūras dizainparaugi ir sasnieguši 3 dB joslas platumu aptuveni 30 GHz pie datu pārraides ātruma līdz 40 GB/s.

3.4 Jaudas efektivitātes jauninājumi

Zems - Power Silicon Photonics apzīmē kritisku prasību silīcija - balstītiem modulatoriem ar plašiem pētniecības centieniem šajā jomā. Oracle ir demonstrējis standarta gredzenu rezonatorus ar draivera ķēdes enerģijas patēriņu zem 100 fj/b. Vertikālā krustojuma mikrodiska modulatoru analīze ir atklājusi to ultra - mazjaudas potenciālu, pirmo silīcija modulatoru demonstrācijas sasniedzot enerģijas patēriņu zem 100 FJ/B.

Spektrālās izlīdzināšanas tīkli, kas balstīti uz gredzenu rezonatora modulatoriem un filtriem, tiek izmantoti - Chip optiskā tīkla domēnos. Platjoslas optiskie slēdži ir līdzīgi atraduši lietojumprogrammas datu centra starpsavienojumu risinājumos. Jaunākie notikumi ietver vairākus - viļņa garuma augstu - ātrumu 2 × 2 silīcija optiskie slēdži, kas ir izgatavoti un eksperimentāli pārbaudīti Ultra - augstas joslas platuma ziņojuma pārsūtīšanai - ChIP optiskie tīkli. Šajos silīcija optiskajos slēdžos tiek izmantoti divi mikrorringu rezonatori, lai sasniegtu joslu un šķērsstāvokļus.

5. Tīkla arhitektūras jauninājumi

5.1 Hibrīda tīkla topoloģijas

Datu centra starpsavienojumu risinājumu attīstība ir izraisījusi novatoriskas hibrīda tīkla topoloģijas, kas apvieno gan optiskās, gan elektriskās pārslēgšanas priekšrocības. Šīs arhitektūras izmanto lielo joslas platumu un zemu optisko ķēžu latentumu lielapjoma pārskaitījumiem, vienlaikus saglabājot pakešu pārslēgšanas elastību vadībai un īsiem ziņojumiem.

Optisko ķēžu dinamiskā sadale, pamatojoties uz trafika modeļiem, ir parādījusi ievērojamus uzlabojumus vispārējā tīkla veiktspējā un energoefektivitātē.

Jaunākās ieviešanas ir parādījušas, ka hibrīda arhitektūras var sasniegt enerģijas patēriņa samazinājumu līdz 60%, salīdzinot ar tradicionālajiem visiem - elektriskajiem tīkliem, vienlaikus nodrošinot salīdzināmu vai labāku veiktspēju tipiskai datu centra darba slodzei. Panākumu atslēga ir inteliģentās satiksmes pārvaldības un prognozēšanas algoritmos, kas var efektīvi izmantot pārveidojamo optisko slāni.

5.2 programmatūra - definēti optiskie tīkli

7. Ražošanas un izvietošanas apsvērumi

7.1 CMOS saderība un mērogojamība

Izmantojot iepriekšminēto diskusiju, mēs redzam, ka ierīces, kas satur silīcija fotoniskus - mikroshēmu tīklos, lielā mērā ir apstiprinātas laboratorijas apstākļos, un ir ierosinātas daudzas tīkla arhitektūras. Lai arī joprojām ir svarīgi uzlabot ierīces veiktspēju un samazināt enerģijas patēriņu, lielākas pūles ir mainījušās uz ražošanas pētījumu un attīstību.

Tas ietver apsvērumus par izmaksām, ražu un savietojamību ar standarta CMOS procesiem.

Pārejai no laboratorijas demonstrācijām uz komerciāliem produktiem ir jārisina daudzas praktiskas problēmas. Procesa variācijas tolerance, iesaiņojuma sarežģītība un testēšanas metodika ir būtiska loma, nosakot datu centra starpsavienojumu risinājumu dzīvotspēju, pamatojoties uz silīcija fotoniku. Nesenais progress vafeļu - mēroga testēšanā un automatizētā montāžā ir ievērojami samazinājis izmaksu barjeru optiskā starpsavienojuma izvietošanai.

7.2 Uzticamība un mūža apsvērumi

Optisko starpsavienojumu ticamība datu centra vidē ir ārkārtīgi svarīga. Komponentiem ir jāiztur nepārtraukta darbība paaugstinātā temperatūrā, vienlaikus saglabājot stabilu sniegumu daudzu gadu laikā. Paātrinātie novecošanās testi ir parādījuši, ka pareizi izstrādātas silīcija fotoniskās ierīces var izpildīt vai pārsniegt tradicionālo elektronisko savienojumu uzticamības prasības.

Īpaša uzmanība jāpievērš savienojuma interfeisu stabilitātei, garajam - optisko komponentu terminam un radiācijas - izraisītiem defektiem telpā un augstiem - augstuma lietojumprogrammām. Atlaišana un sevis - Ārstniecības mehānismi tiek iekļauti datu centra starpsavienojumu risinājumos, lai nodrošinātu nepārtrauktu darbību pat komponentu kļūmju klātbūtnē.