升級(jí)數(shù)據(jù)中心至400G
隨著人們對(duì)于數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)建與可擴(kuò)展性要求的不斷增大，布線基礎(chǔ)設(shè)施必須實(shí)現(xiàn)可靠性、可管理性和靈活性。部署光纖連接解決方案可以使數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施滿足當(dāng)前和未來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求—直達(dá)到400G。
400G簡(jiǎn)介
圖1:數(shù)據(jù)中心變革歷史
交換機(jī)速率始終由服務(wù)器上聯(lián)速率所驅(qū)動(dòng)。從圖1中可以看出，當(dāng)服務(wù)器的速率從10G增加到100G時(shí)，交換機(jī)速率相應(yīng)的也會(huì)增大以便支持端口解聚。很多網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在將40G的端口解聚分支為4×10G端口，來(lái)增加交換機(jī)的端口密度。
25G服務(wù)器連接現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始部署…..他們將一個(gè)100G端口解聚為4×25G端口。
隨著交換機(jī)和服務(wù)器路線圖的繼續(xù)發(fā)展，端口將繼續(xù)遵從一分為四的趨勢(shì)來(lái)驅(qū)動(dòng)400G的數(shù)據(jù)傳輸。
雖然某些數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在便已經(jīng)投資了400G，但對(duì)于典型的企業(yè)數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，普遍采用400G仍還需要3~4年的時(shí)間。
無(wú)論400G是在2020年還是在2021實(shí)現(xiàn)普及，從現(xiàn)在就開(kāi)始規(guī)劃，數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施投資便能取得CapEx（投資成本）和OpEx（運(yùn)營(yíng)成本）方面的優(yōu)勢(shì)。
現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心
對(duì)于目前的要求來(lái)說(shuō)，SFP+是1-10G高密度應(yīng)用的主要收發(fā)器。當(dāng)以太網(wǎng)(Ethernet)的速度提高到40/100G，光纖通道（Fiber Channel）的速度提高到32G和以上，無(wú)限帶寬(InfiniBand)提高到40G以上，QSFP便因?yàn)檫m用于端口解聚已經(jīng)成為高密度收發(fā)器的主要選擇，這與我們遷移到更高速率的需求一致。
路線圖
雖然分析在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部署結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，首先要從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及持續(xù)提供進(jìn)化產(chǎn)品的主要收發(fā)器、交換機(jī)、服務(wù)器和存儲(chǔ)器制造商開(kāi)始。然而，技術(shù)路線圖清楚地指出當(dāng)傳輸速率從10G達(dá)到400G時(shí)，將會(huì)使用基于2芯光纖或基于8芯光纖的連接解決方案。
傳輸類(lèi)型
在傳統(tǒng)的串行傳輸中，數(shù)據(jù)是通過(guò)一對(duì)光纖傳輸?shù)?，一條光纖發(fā)射（Tx）一條光纖接收（Rx）。在1G和10G的傳輸速度下，收發(fā)器的選擇并非至關(guān)緊要，因?yàn)樗惺瞻l(fā)器均以相同的方式和相同的波長(zhǎng)（1×lG或1×10G，850 nm）運(yùn)行。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)速度逐漸增加到40/100G時(shí)，市面上出現(xiàn)了不同（專(zhuān)有）的WDM技術(shù)，此后收發(fā)器的選擇開(kāi)始變得更為關(guān)鍵，因?yàn)橛行┦瞻l(fā)器采用兩種不同波長(zhǎng)，而有些收發(fā)器采用四種不同波長(zhǎng)，致使他們與IEEE批準(zhǔn)的使用并行光學(xué)傳輸?shù)腟R4協(xié)議并不兼容。
并行光學(xué)傳輸使用并行光學(xué)接口在多條光纖上同時(shí)傳輸和接受數(shù)據(jù)并通常應(yīng)用于中短距離傳輸。對(duì)于并行光學(xué)傳輸，40G和100G以太網(wǎng)接口分別具有4×10G通道和4×25G通道，每個(gè)傳輸方向使用4根光纖。換句話說(shuō)，對(duì)于40G應(yīng)用，QSFP收發(fā)器的后端連接著4路10G電信號(hào)，而4路離散的10G光信號(hào)通過(guò)8根光纖從收發(fā)器的前端發(fā)射和接收。這種設(shè)計(jì)使得一個(gè)40G收發(fā)器既可以作為4個(gè)離散的10G鏈路使用又可以作為一個(gè)40G鏈路使用。
圖4:40/100G并行光學(xué)傳輸
類(lèi)比：若將數(shù)據(jù)包比作車(chē)?yán)锏娜?，則這種方法是通過(guò)增加高速公路上的車(chē)道數(shù)來(lái)提升吞吐量的。增加吞吐量需要增設(shè)高速公路的車(chē)道數(shù)。車(chē)速和車(chē)上的人數(shù)保持不變。
波分復(fù)用（WDM）傳輸是一種使用不同波長(zhǎng)激光在一根光纖上傳輸多個(gè)光信號(hào)的技術(shù)。該技術(shù)可使用單根光纖實(shí)現(xiàn)雙向通信，也可實(shí)現(xiàn)容量疊加。WDM通常應(yīng)用于長(zhǎng)距離傳輸，這樣布線節(jié)省的成本可以抵消一部分更加昂貴的收發(fā)器成本。
圖5:波分復(fù)用傳輸
類(lèi)比：若將數(shù)據(jù)包比作車(chē)?yán)锏娜?，則這種方法是通過(guò)增加車(chē)?yán)锏娜藬?shù)來(lái)提升吞吐量的。
常用PMD術(shù)語(yǔ)
結(jié)構(gòu)化布線
圖6:結(jié)構(gòu)化布線組件
配線架
模塊化配線架具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)可以安裝針對(duì)不同應(yīng)用的模塊和適配器面板，并具有加強(qiáng)光纜管理和超高密度的能力。
使用SFP+光器件的1/10G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
在基于MTP?連接器的布線系統(tǒng)中，從1G升級(jí)到10G、40G、100G乃至400G是非常簡(jiǎn)單的。先從10G開(kāi)始，在兩個(gè)10G交換機(jī)間部署一根MTP主干光纜，在交換機(jī)的一端部署一個(gè)模塊和/或MTP面板連接LC跳線或MTP到LC分支跳線。
圖7:1/10G的結(jié)構(gòu)化布線
為40/100G而準(zhǔn)備
當(dāng)需要升級(jí)交換機(jī)時(shí)，只需將模塊更換為一個(gè)MTP適配器面板。使用MTP跳線連接40/100G交換機(jī)即可完成升級(jí)。
圖8:40/100G的結(jié)構(gòu)化布線
端口分支的經(jīng)濟(jì)性
端口分支部署已經(jīng)成為一種非常受歡迎的網(wǎng)絡(luò)工具，推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)對(duì)于并行光學(xué)收發(fā)器的需求。現(xiàn)如今，人們通常使用端口分支的方式將40/100G并行光學(xué)收發(fā)器解聚為四條10/25G鏈路。分支并行光學(xué)端口對(duì)于很多應(yīng)用都有利，包括創(chuàng)建大規(guī)模脊葉(Spine-and-leaf)網(wǎng)絡(luò)和推行高密度10/25G網(wǎng)絡(luò)。
為什么采用端口分支？在并行端口上運(yùn)行10G網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)和最明顯的優(yōu)勢(shì)在于密度，即通過(guò)單交換機(jī)板卡可實(shí)現(xiàn)的密度。高密度SFP+交換機(jī)板卡通常提供最多48個(gè)端口。但現(xiàn)在您可以購(gòu)買(mǎi)擁有36個(gè)端口的高密度QSFP交換機(jī)板卡。若使用板卡端口分支方式，則每一個(gè)40G端口均可用作四個(gè)離散的10G端口，這樣就三倍了板卡容量，使單個(gè)板卡達(dá)到144個(gè)10G端口的容量。
除了能夠節(jié)省數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要的空間外，端口分支方式還可以節(jié)省初期建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本對(duì)初期建設(shè)成本而言，成本節(jié)省來(lái)自于前面提到過(guò)的對(duì)“每個(gè)端口部署成本“的節(jié)約。對(duì)運(yùn)營(yíng)成功而言，成本節(jié)省來(lái)自于如下方面：
·減少需要更多板卡、機(jī)架和收發(fā)器的耗電量；
·改善冷卻成本；
·減少機(jī)架維護(hù)操作和備件使用量；
·增大密度/減少數(shù)據(jù)中心占地面積；
更不用說(shuō)在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)時(shí)可提升便利性。操作人員僅需要提高鏈路一端的速度-不用全面升級(jí)所有設(shè)備。
并行光學(xué)收發(fā)器在8根光纖上運(yùn)行，因此考慮如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線來(lái)支持端口分支應(yīng)用就變得至關(guān)重要。推薦的設(shè)計(jì)方案包括使用基于8芯的MTP?光纖連接基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案來(lái)優(yōu)化光纖利用率和端口映射。從圖9a、9b和9c中可以看出，部署一個(gè)8芯MTP連接器界面的鏈路允許使用簡(jiǎn)單的優(yōu)化解決方案將端口分解為四個(gè)LC雙工端口，以便用于10G設(shè)備端口的配線連接。
圖9a和圖9b描述了結(jié)構(gòu)化布線設(shè)計(jì)，此時(shí)專(zhuān)用布線干線網(wǎng)安裝在具有40/100G和10/25G端口的設(shè)備之間。圖9a具有實(shí)用意義，當(dāng)所有10/25G端口位于一個(gè)設(shè)備單元內(nèi)時(shí)，圖9b中的布局圖對(duì)于所需結(jié)構(gòu)化布線連接機(jī)柜內(nèi)不同設(shè)備端口的跳接線非常有幫助。然而，圖9c為數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線提供了最大的靈活性，可在交叉連接點(diǎn)將40G(MTP)端口分解為L(zhǎng)C雙工端口。在中心配線區(qū)進(jìn)行交叉連接時(shí)，40/100G交換機(jī)分解得到的任何10/25G端口可被跳接到任何需要使用10/25G鏈路的設(shè)備。
圖9a:使用面板和分支跳線的端口分支應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
圖9b:使用連接器模塊和跳接線的端口分支應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
圖9c:端口分支應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
升級(jí)數(shù)據(jù)中心至400G
數(shù)據(jù)中心應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)和光收發(fā)器正迅速演變進(jìn)化。每一個(gè)數(shù)據(jù)中心的升級(jí)規(guī)劃時(shí)間都會(huì)因技術(shù)需求、預(yù)算、規(guī)模以及業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)而不同。通過(guò)對(duì)40/100/400G相關(guān)知識(shí)的了解，評(píng)估您當(dāng)前的布線基礎(chǔ)設(shè)施，并盡早制定實(shí)施計(jì)劃，將確保無(wú)故障順利的升級(jí)。我們將幫您執(zhí)行每一步操作。
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