400G數據中心：致密化和區域互聯架構
發布時間：2020-8-17 17:02
發布者：eechina
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康普北亞區技術總監 吳健 更高的帶寬和容量需求推動越來越多的光纖部署。15年前，數據中心中大多數光纖主干網絡的光纖芯數不超過96芯，且覆蓋了各種冗余路由。而如今的光纖芯數則一般為144、288和864，互連線纜以及用于超大規模和大規模云數據中心的線纜正向3,456條光纖束遷移。部分光纖制造商如今還提供6,912芯的光纜，且7,776芯的光纖也已面世。 
全新光纜結構設計實現密度提升 光纖芯數較多的線纜在管道中占據了寶貴的空間，因彎曲半徑有限，較大的線纜直徑就會帶來性能上的挑戰。為解決這些問題，線纜制造廠商正向著可卷曲式帶狀結構和200微米光纖的方向發展。傳統帶狀光纖其整條線纜有12芯光纖束，而可卷曲式帶狀光纖則是并行光纖間斷斷續續地粘結在一起，從而可以卷曲、無需平放。平均而言，基于這種類型的設計可在兩英寸的管道內容納3,456條光纖束，而相同的空間內若采用扁平式光纖結構設計，則只能容納1,728條。 200微米光纖保留了標準的125微米包層，與當前的和新興的光學器件完全兼容。區別在于典型的250微米涂層縮減到了200微米。配合可卷曲式帶狀光纖使用時，因光纖直徑變小，線纜設備制造商就能維持線纜尺寸不變，而光纖數量則可比傳統250微米扁平式帶狀線纜增加一倍。
超大規模數據中心已部署了諸如可卷曲式帶狀光纖和200微米光纖之類的技術，以滿足數據中心間不斷增長的連接需求。在數據中心內，葉（LEAF）交換機到服務器的連接距離要短很多，密度要更高，主要考量因素是光模塊的投資和運營成本。因此，許多數據中心一直使用的都是基于多模光纖的低成本垂直腔面發射激光器（VCSEL）收發器。其他則采取混搭的方式，即在上層SPINE網狀網絡層中使用單模，而通過多模將服務器連接到第一層葉（LEAF）交換機。隨著越來越多的設備采用400GE，與服務器的50G和100G光纖連接成為標準，網絡管理員將需要通過這些方式來權衡成本和性能。 80 km的DCI空間：相干光技術與直接檢測技術 隨著向區域數據中心集群發展的趨勢持續，對大容量低成本數據中心互連（DCI）鏈路的需求也日益凸顯。全新IEEE標準提供各種低成本的方式，可提供即插即用的點對點部署。用于直接檢測的收發器基于傳統PAM4（四電平脈沖幅度調制），將能夠提供長達40 km的鏈路，同時直接兼容最新的400G數據中心交換機。此外，還有其他一些針對傳統DWDM傳輸鏈路類似功能的進展。
隨著鏈路距離從40km增加到80km甚至更遠，相干光系統能夠為遠程傳輸提供更強大的支持，有望占領大多數高速通信市場。相干光學器件克服了色散和偏振色散之類的限制，使其成為較長鏈路的理想技術選擇。傳統上，相干光學器件是高度定制化的（且價格昂貴），因此需要定制化的“調制解調器”，這一點與即插即用型光學模塊相反。隨著技術的進步，相干光解決方案的尺寸有望縮減，且部署成本有望降低。最終，相對成本差異可能會降低到較短鏈路也能受益于該技術的發展程度。 整體把控，持續向高速遷移 數據中心向著更高速度的邁進需要循序開展。隨著應用程序和服務的發展，存儲和服務器的速度也必須提高。采用模塊化的方法來處理重復性的定期升級，有助于減少規劃和落實更改所需的時間和成本。我們建議采用一種整體的方式，交換機、光學器件和光纖布線應作為一個協同的傳輸路徑。最終，所有這些組件如何協同工作，將決定網絡為全新和未來應用提供可靠且有效支持的能力。當今的挑戰是400G，未來將會是800G和1.6T。雖然網絡技術不斷變化，但對高質量光纖基礎設施的基本要求將持續。 |
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