Các Kết Nối Quang Học Đổi Mới Cho Mạng Lưới Trung Tâm Dữ Liệu Tương Lai

dSyEm HrzZn

Khi các kịch bản ứng dụng phát triển, nhu cầu của người dùng đối với mạng lưới trung tâm dữ liệu, đặc biệt là các bộ thu phát quang, cũng liên tục thay đổi. Đối với các ứng dụng phân chia bước sóng đường dài, người dùng ưu tiên hiệu suất, cố gắng đạt được khoảng cách truyền tải xa hơn và cải thiện hiệu suất phổ. Ngược lại, đối với các ứng dụng khoảng cách ngắn trong trung tâm dữ liệu, người dùng tập trung nhiều hơn vào chi phí, xem xét các yếu tố như khoảng cách, kích thước, và tiêu thụ điện năng

a1

Gordon Moore, đồng sáng lập Intel, đã giới thiệu Định luật Moore, dự báo rằng số lượng transistor trên một vi mạch sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 18 tháng, một nguyên tắc đã định hướng ngành công nghiệp bán dẫn suốt hơn năm mươi năm qua. Tương tự, trong lĩnh vực quang điện tử, có “Định luật Moore Quang học,” cho rằng các bộ thu phát quang học khoảng cách ngắn sẽ có những tiến bộ đáng kể khoảng mỗi bốn năm, dẫn đến việc giảm một nửa chi phí trên mỗi bit và tiêu thụ điện năng.

a2

Để đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn, các bộ thu phát quang thường sử dụng ba chiến lược: tăng tốc độ của các thiết bị quang học (bao gồm các baud rate cao hơn), tăng số lượng kênh (đa làn), và sử dụng các kỹ thuật điều chế tiên tiến. Các chiến lược này giúp giảm chi phí truyền tải trên mỗi bit, từ đó đáp ứng các yêu cầu của “Định luật Moore Quang học.”

a3

Sử dụng kỹ thuật điều chế tiên tiến PAM4

Công nghệ PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4) là một kỹ thuật điều chế hiệu suất cao giúp tối ưu hóa sử dụng băng thông của bộ thu phát quang. Tín hiệu PAM4 đang trở nên phổ biến cho việc truyền tải tín hiệu, thay thế phương pháp mã hóa NRZ (Non-Return-to-Zero).

Tín hiệu NRZ sử dụng hai mức tín hiệu, cao và thấp, để biểu diễn tín hiệu logic số 1 và 0 tương ứng, truyền tải 1 bit thông tin logic mỗi chu kỳ xung. Ngược lại, tín hiệu PAM4 sử dụng bốn mức tín hiệu khác nhau, cho phép truyền tải 2 bit thông tin logic mỗi chu kỳ xung, được biểu diễn bởi 00, 01, 10, và 11. Nhờ đó, tín hiệu PAM4 đạt được tốc độ bit gấp đôi so với tín hiệu NRZ cùng tốc độ baud, hiệu quả gấp đôi năng suất truyền và giảm chi phí.

Việc áp dụng công nghệ PAM4 trong các bộ thu phát 400G sẽ nâng cao hiệu quả truyền tải và giúp giảm chi phí bộ thu phát.

Tăng số lượng kênh (Đa làn)

Dữ liệu lịch sử đã chỉ ra rằng các giải pháp với hơn 8 làn (như x10, x16) có thể gặp phải các thách thức về hiệu suất kênh và độ tin cậy, làm cho chúng khó có thể trở thành các giải pháp chủ đạo. Một kiến trúc đa làn hiệu quả về chi phí và tiêu thụ điện thường phụ thuộc vào các cấu hình x4 hoặc x8.

Ví dụ, các bộ thu phát 100G CWDM4 và 100G SR4, dựa trên kiến trúc 4x25G, đã trở thành các giải pháp chủ đạo cho thế hệ trước của các kết nối quang trung tâm dữ liệu.

Chip quang điện có tốc độ Baud cao

Các bộ thu phát quang trung tâm dữ liệu 100G, dựa trên chuỗi ngành vi mạch quang điện tốc độ baud 25G (DML, VCSEL), sử dụng tín hiệu NRZ và đã đạt thành công thương mại với kiến trúc 4 kênh. Các vi mạch quang điện tốc độ baud 25G (bao gồm DML, EML, VCSEL) đang tiến hóa đến các tốc độ baud cao hơn là 56G. Chuỗi ngành vi mạch quang điện tốc độ baud 56G EML đã có sẵn, trong khi DML và VCSEL tốc độ baud 56G vẫn đang được nghiên cứu và phát triển.

Yêu cầu về Chip trong Mạng trung tâm dữ liệu

Tình huống Giải pháp 100G Giải pháp 400G
TOR đến Leaf (100m) 100G SR4 400G SR8
4CH: 25Gbaud VCSEL + NRZ 8CH: 25Gbaud VCSEL + PAM4
Leaf đến Spine (500m) 100G PSM4/CWDM4 400G DR4
4CH: 25Gbaud SiP/DML + NRZ 4CH: 56Gbaud EML/SIP + PAM4
Leaf đến Spine (2km) 100G CWDM4 400G FR4/DR4+
4CH: 25Gbaud DML + NRZ 4CH: 56Gbaud EML/SIP + PAM4

 

Kết luận

Nhìn về phía trước, với sự đổi mới và tiến bộ công nghệ bền vững, chúng tôi dự đoán sự xuất hiện của các giải pháp kết nối quang tiên tiến hơn, mang lại hiệu suất xuất sắc và giảm chi phí sở hữu tổng thể cho mạng lưới trung tâm dữ liệu. Việc lựa chọn đúng giải pháp mạng trung tâm dữ liệu là rất quan trọng. FS cung cấp các giải pháp mạng trung tâm dữ liệu tin cậy và các bộ thu phát quang mạng trung tâm hàng đầu.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.