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光纤技术在机房起到什么样的作用?

发布人:中嘉和信 发布时间:2017.07.03 来源:中国IDC圈

如今,每个人都希望更快地移动更多的数据,而这种需求正推动数据中心以太网速度的快速变化。超大规模的数据中心正在部署100千兆以太网(100GbE),期望在几年内将其升级到200GbE模块或400GbE模块,并且这些组织正在寻求更快的速度。在一般的企业数据中心,其网络建设速度进展缓慢。只有最近人们了解到10GbE模块成为企业网络连接的主流,但由于现有以太网的速度变化的步伐正在加快,所以10GbE模块网络速度在企业数据中心将持续应用5年或10年的时间这并不实际。相反,人们将看到数据中心网络正在快速的向25GbE100GbE的网络转型。

移动到更快的以太网不仅仅是接入更快的网络接口卡(NIC),还要涉及到光纤使用方式的变化以及数据的传输方式的改变。本文将介绍以太网网络技术的变化,研究数据中心的主要需求,并探索适应更高网络速度需求的迁移策略,而不会中断组织正在进行的操作。

数据中心以太网的简要介绍

从发展历史上看,以太网速度在10 Mbps100 Mbps1GbE10GbE100GbE的传输速度上逐步增长。数据中心架构从1GbE10GbE进行了简单的过渡,但是现在企业客户正在对其传统架构进行其他更改,以提高效率。网络已经从多层到脊线或结构/网格设计扁平化,为用户提供容错,低延迟的服务。增加设备之间的数据速率可以提高服务交付率。

为了实现更高的速度,数据中心架构师已经改变了从双工10GbE传输到40GbE100GbE传输的信号传输方式。并行传输使用更多的光纤,并且在10GbE元件的基础上,驱动100GbE的应用。事实上,40GbE一直受到企业的广泛欢迎,因为除了数据速率的提升,它在网络设备上提供了更高密度和更低成本的10G端口,占40GbE QSFP端口使用率的50%以上。企业可以使用20条光纤(10条并行10GbE光纤)提供100GbE的传输,但这种布线方案与使用四个并行10GbE线路(八条光纤,四条用于发送,四条用于接收)40GbE相比,更难以管理。

25GbE2016年实现标准化,作为基本的以太网元件,已经实现了从10GbE25GbE的转变。使用25GbE替换10GbE,这为企业提供了一种使用四个光纤对达到100GbE的方法,这更容易以连接器和布线方式进行管理。基于25GbE100GbE具有八条光纤(四条发送和四个接收)已经具有成本效益并被广泛部署。服务器连接速率正在转向25Gbps.而通过将100GbE4×25GbE接口相结合,可以实现更快的应用,降低成本,提高网络设备密度。

50GbE的采用已显见端倪。该技术允许企业使用四个发送和四个接收通道达到200GbE.随着50GbE的批准和标准化,将可能使用相同的光纤基础设施和类似的连接实现200GbE.

编码技术的变化也可以提高效率和速度。通过多模光纤和PSM4,通过单模光纤从NRZ编码转换为PAM4可提供更高的效率。这些发展速度比通过1GbE升级10GbE时要快得多。每GbE的成本下降,更高的传输速度,以及更低的延迟使这些变化更具吸引力。

布线和传输要求

那么这些速度如何映射到数据中心的需求?以下来看三种情况:传统数据中心,多租户数据中心,以及超大型数据中心。

传统企业数据中心采用10GbE作为典型元素,上行40GbE100GbE.许多中型企业正在考虑采用25GbE来提高100GbE的效率。而通过25GbE通道技术,企业对于部署100GbE的兴趣也在增长。此外,企业正在从OM4演变为OM5(宽带多模)光纤,这使得它们在每个光纤中具有四个通道,因此一个光纤对中的带宽提高4倍。例如,使用OM5光纤,单个光纤对可以实现40GbE100GbE传输,而不需要8条光纤。OM5光纤能够实现具有成本较低的垂直腔面发射激光器(VCSEL)的短波分复用(SWDM)。

双工应用已经得到演进,并且实现并行传输,从10Gbps提高到更高的速度。但是,数据速率的提高与WDM相结合意味着双工光纤仍然需要更高的速度。此外,使用WDM双向(Bi-Di)或SWDM技术,254050100GbE及以上的双工光纤对可以提供更高的效率。

多租户数据中心(MTDCs)是另一个应用。与单个客户端网卡的WAN连接需要长的单模扩展链接。尽管多模链路成本较低,但多模式不能支持这种场景的距离和速度要求。在这些情况下,MTDC将单模光纤运行到单个租户空间,并在其机房中使用多模光纤。实际上,在其数据中心中为客户端提供服务的基础架构设计可以在其从多租户数据中心租赁的笼式环境中复制。与数据中心园区环境相比,许多较大的多租户数据中心(MTDCs)正在采用一些与超大规模数据中心运营商相同的做法。

过渡策略

对于考虑新的"短距离"设计的组织,多模光纤仍将提供灵活性,能源效率和,以及数代数据速率增长。现有和近期开发的收发器可以提供双工和并行选项,以适应距离和资本预算的需求。第一个建议是关注最低成本的双工设计。这样做使组织能够在10GbE25GbE的当今利用双工应用,具有在脊柱或核心需要时并行的能力。双工连接占用与MPO连接相同的空间。纯粹的并行设计是有效的,只有当网络保持并行。从平行回到双工可以增加必要的四倍机柜空间。

从双工设计开始,用户可以从双工转移到并行,并返回到双工,而不会因数据速率的增加而重新使用光纤端口。例如,使用10 Gbps作为基准,四个光纤对将提供40GbE上行链路(4×10 Gbps)。同样的光纤布线,增加到25GbE可以提供100Gbps的通道速率。随着网络技术的发展,组织可以利用诸如短波波分复用(SWDM)的技术,并且可以通过单条光纤提供相同的40GbE100GbE,从而保留原来部署的光纤,并继续使用。

随着近期OM5宽带多模光纤实现标准化,短距离多模基础设施的价值大大增加。OM5可以提供支持与OM3OM4相同的传统短波长应用的能力,在许多情况下,它可以扩展布线架构的可支持距离和/或设计灵活性。除此之外,它提供的最大价值是能够支持更高频率的波长,从而实现诸如短波波分复用(SWDM)等技术的更有效的实现。这种方法可以使用成本效益高的VCSEL技术在光纤对上提供四倍的带宽。

随着数据中心的网络连接需要更高的速度,如果使用与初始10 / 100GbE部署相同的并行设计,光纤计数就会失控。通过开始双工设计,并采用单模光纤和OM5多模光纤,数据中心运营商可以轻松地升级到速度更高的以太网标准,同时有效利用空间和布线。

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