أصبحت مراكز بيانات 100G في مرحلة النضج ، بغض النظر عن الزاوية ، أصبحت التقنيات مثالية أكثر فأكثر. يمكن لمراكز البيانات 100G أن تحمل بالفعل معظم الأشياء التي نريدها ، ولكنها في أغلب الأحيان تقوم فقط بتحميل الذاكرة والغذاء الروحي للحياة البشرية - نرى بعض الحسابات ، لكن مثل هذه الحسابات لا تختلف عن الحوسبة الفائقة في الحقبة السابقة. إذا لم نفهم الهدف من تطبيقات مركز البيانات ، فلا يمكننا تصميم مركز بيانات يتوافق مع التقنيات والتطبيقات.

تنتقل تقنية الربط البيني البصري من 100G إلى 200G و 400G. ربما يمكننا القول أن التوصيل البيني 100G قد وصل للتو إلى أدائه القوي في 2018. لذلك يمكننا أن نؤكد بشكل أساسي أن مراكز البيانات 100G التي تم بناؤها قبل عام 2018 هي مباني أو منازل خطرة مبنية على أرض رملية. يجب أن نكون على دراية بالمخاطر.

تتبع مراكز البيانات الكبيرة الحالية أساسًا بنية 100G CWDM4 للعصر الأخير ، وتستخدم AOC و DAC في نفس الوقت. اليوم ، نحن بحاجة إلى إعادة سرد موضوع. يتمثل الاقتراح في تقسيم مركز البيانات إلى جزأين: هيكل الإرسال وهيكل التوصيل البيني. يتم استخدام البنية النشطة لـ WDM في طبقة النقل ، بينما يتم استخدام بنية PSM المتوازية (بما في ذلك البصريات المتوازية والكهرباء المتوازية) بحزم في طبقة التوصيل البيني. نحن نرى أن البنية المشابهة لفيسبوك موجزة للغاية ، لكنها أيضًا باهظة التكلفة. لذلك ، من الضروري بالنسبة لنا إثبات العلاقة بين التكلفة الاقتصادية والهيكل الاقتصادي. ما يتعين علينا القيام به هو إيجاد علاقة مرتبة على أساس مبدأ ثابت سيوجهنا لاتخاذ أفضل خيار في الخيارات الصعبة.

تكلفة هيكل 100G CWDM4 مركز البيانات

من أجل استخدام هيكل 100G CWDM4 على نطاق واسع ، دفعت مراكز البيانات ثمناً باهظاً. السبب الرئيسي هو أنه في العصر الماضي ، لم يكن استقرار واتساق الرقائق الضوئية جيدًا ، وكان الترابط البصري لمراكز البيانات في فترة لا توجد بها معايير. لحسن الحظ ، تتوافق معايير تصميم منتجات Gigalight على الأقل مع التوقعات والتطبيقات. تعرف الصناعة الآن أن الموثوقية وعمر المنتج وتكاليف الصيانة مرتبطة ببعضها البعض. تدعم الاستنتاجات الحالية بشكل أساسي أن CWDM4 يتوافق مع الخصائص الرئيسية لمركز بيانات 100G من حيث تنفيذ التكنولوجيا ، مثل توفير الألياف الضوئية ، والتحول من صيانة منتجات متعددة إلى صيانة منتج واحد. ومع ذلك ، من وجهة نظر مختلفة ، فإن هذا الهيكل المختصر يمثل أيضًا مشكلة.

• أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية باهظة الثمن . عند حساب تكاليف هندسة الترابط ، فإننا لا نميل إلى حساب تكلفة الألياف الضوئية ، لأن هذا هو الانعكاس من طرف إلى طرف ، والذي سيقود تفكيرنا إلى اتجاه قديم للغاية. أثناء قيامنا ببناء المبنى ، لن نفكر في كمية الطلاء التي نحتاج إلى استخدامها. تخدم الألياف الضوئية الأنظمة ، تمامًا كما يخدم الطلاء المباني ، أو يخدم الطعام ثلاث وجبات للإنسان. يتطلب إدخال تقنية WDM في جميع هياكل التوصيل البيني ما لا يقل عن 2 إلى 3 أضعاف تكلفة أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية.
• التكلفة الإجمالية غير اقتصادية . السبب الذي يجعلنا لا نفضل استخدام المزيد من تقنيات إدارة الطلب على المياه في التوصيل البيني هو أن طبقات الإشارة في الشبكات الكثيفة تكون أكثر وضوحًا وقابلة للجدولة. يعمل جهاز الإرسال والاستقبال WDM على خفض تكلفة الألياف الضوئية بمقدار 3/4 بشكل أساسي من خلال AWG أو تقنية بصريات المساحة الحرة ، ولكنه يتسبب في مشاكل الاستثمار في الإنتاج المرتفع ومعدل المنتج الجيد في الصناعة ، مما يؤدي إلى التضحية بهوامش الربح. في الواقع ، نحن نعلم أن الغالبية العظمى من مسافات التوصيل البيني تقع في نطاق 500 متر ، وبالتالي فإن التوفير في تكلفة الألياف الضوئية محدود للغاية.
• ما إذا كانت تكلفة الصيانة اقتصادية . الخلاف يكمن في الطبيعة الاقتصادية للصيانة. تكمن اقتصاديات الصيانة في استقرار المنتج وإعادة تكوين الشبكة. من منظور استقرار المنتج ، أصبحت أجهزة الإرسال والاستقبال CWDM4 ناضجة وموثوقة ، لكنها لا تزال أسوأ من أجهزة PSM4. بالطبع ، لا تحتاج مراكز البيانات إلى النظر في هذا الترتيب من حيث الحجم. بعد ذلك ، لنتحدث عن إعادة تكوين الشبكة. ما يسمى بإعادة التكوين هو دفع الهيكل الأصلي لأسفل وإعادة بنائه مرة أخرى لمعرفة ما إذا كان هناك أي شيء متبقي. من وجهة نظر السعي البشري للاقتصاد الأخضر ، إذا أردنا ترقية الشبكة الحالية في المقام الأول ، فمن الضروري بالنسبة لنا أن نوضح ما يجب أن تكون عليه بنية الشبكة المستقبلية لمراكز البيانات ، وبعد ذلك سنعود إلى استنتاج.

بنية الشبكة المستقبلية لمراكز البيانات

منذ عامين ، قمت بنشر مقال حول اختيار PSM أو WDM في مركز البيانات. في هذا المقال ، أعتقد أن اختيار PSM أكثر واقعية ، لكنه أثار بعض الانتقادات. الواقع يتعارض أيضًا مع وجهة نظري - يتجه مركز البيانات نحو هيكل CWDM4 الذي يغطي PSM4. ومع ذلك ، تمامًا مثل البشر على الطريق ، فمن الشائع جدًا أن يتم استبدال الرؤية الصحيحة بالمسار الخطأ. من المؤكد أن الطفل الذي نشأ في بيئة فقيرة لديه نظرة مختلفة تمامًا عن العالم ونظرة مالية من طفل من أصل ثري. في معرض OFC 2018 ، كان موضوع 400G شائعًا للغاية ، لكنه كان غير ناضج جدًا. وفقًا لفهم الناس لـ 400G في بداية عام 2018 ، فإن الأمر يتعلق بشكل أساسي بتخطي تقنية PAM4 والاستخدام المباشر لتقنية 100G Single Lambda DSP لزرع جهاز إرسال واستقبال 400G ، وهذا يعني ، لتخطي 200 جرام مباشرة إلى 400 جرام لا يمكن تصوره. هذه القفزة ليست جيلا بل جيلين. الآن ، نحن نعلم بالفعل أن هذه الرغبة مفرطة في التفاؤل بشكل واضح.

من NRZ إلى PAM4 ثم إلى DSP ، هل هي قفزة تدريجية أم قفزة يمكن أن تصل إلى الهدف النهائي في خطوة واحدة؟ ما زلنا بحاجة إلى مناقشة هذه التقنيات من منظور النقل أو الترابط. أعتقد أن الأولين يستخدمان في هندسة التوصيل البيني ، بينما تستخدم تقنية DSP بشكل أساسي فقط في مجال النقل البصري.

هناك فرق جوهري بين عمل DSP وتعديل PAM4. لا يزال من غير المعروف ما إذا كان DSP يمكن أن ينجح في وحدة جانب العميل - أعتقد أنه من المستحيل استخدام DSP للتعامل مع تشويه الإشارة المستعاد بدون أي معالجة لطبقة الارتباط البصرية. بالطبع ، مثلما تم تصحيح العديد من آرائي تدريجيًا من خلال تقدم العصر ، فإن محاولة الجدال والاستكشاف وارتكاب الأخطاء هي الطريقة الوحيدة لتقدم التقنيات والأسواق البشرية. بصرف النظر عن عدم القدرة على التنبؤ بتنفيذ التكنولوجيا ، لدينا أربعة هياكل تحليلية تغطي شبكات 200G و 400G.

• 200 جرام NRZ . بنية 200G NRZ عبارة عن هيكل يستخدم 8 إشارات متوازية. المزايا هي أن التكلفة منخفضة جدًا والكثافة عالية جدًا. العيب هو أن التعقيد المادي للكابلات والتكلفة لمرة واحدة لكمية الألياف الضوئية أعلى.
• 200 جرام بام 4 . بنية 200G PAM4 هي بنية FR4 لتعديل الابتكار التكنولوجي في المجال الكهربائي. الميزة هي أن التكلفة معتدلة والكثافة عالية جدًا ، مما يوفر الكثير من الألياف الضوئية مقارنة بهندسة NRZ. بالنسبة لأوجه القصور ، إن وجدت ، فهي نفس 100G CWDM4.
• 200 جرام / 400 جرام . تعتمد البنية الهجينة 200G / 400G تقنية PAM4 وتقنية تعدد الإرسال المكون من 8 قنوات — FR8. المزايا هي أن التكلفة متوازنة ، والكثافة عالية جدًا ، والطلب على الألياف الضوئية صغير جدًا. العيب هو أن استقرار البنية والوحدة البصرية لا يزالان قيد التحقيق.
• 400G السيليكون الضوئيات . يمكن لمعمارية 400G Silicon Photonics أن تحقق نقل 100G Single Lambda المثالي بمساعدة منصة تقنية Silicon Photonics ، ولا يلزم DSP. من الواضح أن مزايا هذه البنية فعالة من حيث التكلفة ، وكثافة معتدلة ، وسرعة عالية وبساطة. العيب هو أن جهاز الإرسال والاستقبال البصري Silicon Photonics هو تقنية بديلة ، والتي لا تزال بحاجة إلى تكاثر الوقت.

ملخص

• اتجاه تطور بنية 100G CWDM4 النقية هو 200G FR4 ، والتي لا يمكن تطويرها أكثر. من الضروري إعادة الأسلاك أو زيادة موارد الألياف الضوئية.
• اتجاه تطور بنية شبكة 100G PSM4 هو 200G DR4 أو 200G Silicon Photonics DR4 أو 400G DR4.
• توفر شبكة 200G NRZ ذات 8 قنوات موارد وفيرة من الألياف الضوئية. لذا ، فإن تطورها في المستقبل ليس مشكلة ، ومن المحتمل أنها ستهدر نصف موارد الألياف الضوئية.

في الوقت الحالي ، لم نعر اهتمامًا لهيكل شبكة 400G الشهير - 400G DR4 & FR4. في الأساس ، نعتقد أنه من الصعب للغاية تحقيق هذه البنية. هذه العمارة هي وهم جميل لأشخاص يتجاوزون الصعوبات التقنية ، وليست بالضرورة اقتصادية من وجهة نظر عملية.

أولويات تصميم مركز البيانات

نحن نتفهم أن الأشخاص بمن فيهم نحن كانوا يبحثون عن مركز بيانات موجز وقابل لإعادة التكوين وفعال من حيث التكلفة. لكن الناس عادة ما يعطون الأولوية للأشياء من حيث البساطة ، وإعادة التشكيل ، والتكلفة والتكنولوجيا ، والتي تتعارض مع قانون الأشياء. على عكس قانون الأشياء ، هناك حاجة إلى نفقات إضافية. لا يوجد شيء لا يستطيع البشر فعله ، وأحيانًا يكونون متقلبين لدرجة أنهم يفسدون التكاليف. نعتقد أنه من وجهة نظر مهنية ، يجب أن نضع التكلفة أولاً ، تليها التكنولوجيا ، ثم الإيجاز ، وأخيراً إعادة التشكيل.

• التكلفة . يجب أن يكون مركز البيانات موجهًا نحو التكلفة. فقط الاقتصاد الموجه نحو التكلفة هو الأكثر منطقية واتساقًا مع الفوائد الإجمالية ، لأن نقطة البداية للاقتصاد هي العلاقة بين التكاليف والفوائد. الهيكل الصناعي دون النظر إلى التكلفة يشوه التكنولوجيا والبساطة والنظام العالمي.
• التكنولوجيا . التكنولوجيا لها مسارها الزمني في الإدراك ، ويظهر استخدام وتكلفة التكنولوجيا في فترات مختلفة علاقة مماثلة. تحدد التكلفة حجم التكنولوجيا ، بدلاً من إجبار التكنولوجيا على خفض التكاليف بشكل متعمد. على سبيل المثال ، عززنا بالقوة نطاق تكنولوجيا الطاقة الشمسية والمركبات الكهربائية لخفض التكاليف ، لكننا دفعنا ثمناً باهظاً للغاية.
• الإيجاز . لا يمكن النظر إلى الإيجاز على نطاق واسع ، أو من سطح تلك البساطة الساذجة. الإيجاز هو نتيجة تصميم العملية ، ولا يمكن أن يصبح نوعًا من النية الأصلية. عندما نقول أن التصميم يجب أن يكون موجزًا ​​، فإننا نعني إيجاد تعبير موجز بعد احتواء كل القدرات والتقنيات. الإيجاز هو نوع من الفن بعد التجريد المعقد. يمكن تفسير بساطة السطح على أنه كتابات على الجدران أو كسل.
• إعادة التكوين . إعادة التكوين صعبة للغاية. بالنظر إلى المسار التكنولوجي الذي مر به البشر ، نجد أن التكنولوجيا والشبكة غير قابلة لإعادة التكوين ، الأمر الذي تسبب بالفعل في الكثير من الهدر. تتطلب المهمة القابلة لإعادة التشكيل أن يقوم البشر بالإنتاج والمدخلات وفقًا للخطة. يمكن إعادة تشكيل اقتصاد السوق مع النفايات غير المقيدة بشكل أساسي. في الوقت الحاضر ، البشر غير قادرين على إعادة بناء التكنولوجيا ، لذلك يجب علينا بدلاً من ذلك وضع خطة جيدة بدلاً من التفكير في كيفية إعادة بنائها.