資料中心從10G到400G變革史

2022-09-23 18:42:07 字數 1821 閱讀 9205

資料中心應用、網路和光收發器正迅速演變進化,通常使用埠分支的方式將40/100g並行光學收發器解聚為四條10/25g鏈路。分支並行光學埠對於很多應用都有利,包括建立大規模脊葉(spine-and-leaf)網路和推行高密度10/25g網路,每乙個資料中心的公升級規劃時間都會因技術需求、預算、規模以及業務優先順序而不同。

資料中心變革史

現在的資料中心

目前許多企業資料中心的傳輸速率仍是10gbps,傳統10g常採用sfp+光模組,雙芯lc介面互聯;40g乙太網規範要求8芯互聯,4發4收,採用12芯光纜佈線解決方案,每個通道擁有4條專用發射光纖和4條專用接收光纖,中間4條光纖保持閒置。

100g乙太網常解決方案規定使用24條光纖,分為兩個12芯陣列,乙個陣列專用於發射,別一陣列專用於接收,每個陣列中間10條光纖用於傳輸流量,而兩端2條光纖閒置。

傳輸型別

在傳統的序列傳輸中,資料是通過一對光纖傳輸的,一條光纖發射(tx),一條光纖接收(rx)。在1g和10g的傳輸速度下,收發器的選擇並非至關緊要,因為所有收發器均以相同的方式和相同的波長執行。當網路速度逐漸增加到40/100g時,市面上出現了不同(專有)的wdm技術,此後收發器的選擇開始變得更為關鍵,因為有些收發器採用兩種不同波長,而有些收發器採用四種不同波長,致使他們與ieee批准的使用並行光學傳輸的sr4協議並不相容。

1.並行光學傳輸

並行光學傳輸使用並行光學介面在多條光纖上同時傳輸和接受資料並通常應用於中短距離傳輸。對於並行光學傳輸,40g和100g乙太網介面分別具有410g通道和425g通道,每個傳輸方向使用4根光纖。換句話說,對於40g應用,qsfp收發器的後端連線著4路10g電訊號,而4路離散的10g光訊號通過8根光纖從收發器的前端發射和接收。這種設計使得乙個40g收發器既可以作為4個離散的10g鏈路使用又可以作為乙個40g鏈路使用。

2. 波分復用(wdm)

波分復用(wdm)傳輸是一種使用不同波長雷射在一根光纖上傳輸多個光訊號的技術。該技術可使用單根光纖實現雙向通訊,也可實現容量疊加。wdm通常應用於長距離傳輸,這樣佈線節省的成本可以抵消一部分更加昂貴的收發器成本。

注:資料列出了截至2023年的ieee美國電氣與電子工程師學會標準協議,僅適用於乙太網。光纖通道和無限頻寬正在逐漸採用基於並行光學/qsfp連線的相同方法。

網路現狀佈線圖

在基於mpo聯結器的佈線系統中,從1g公升級到10g、40g、100g乃至400g是非常簡單的。 先從10g開始,在兩個10g交換機間部署一根mpo主幹光纜,在交換機的一端部署乙個預端模組或mpo面板連線lc跳線或mpo到lc分支跳線。

40g/100g公升級

當需要公升級交換機時,只需將mpo/lc模組盒更換為mpo介面卡面板,使用mpo跳線連線40g/100g交換機即可完成公升級。

資料中心結構化佈線設計

並行光學收發器在8根光纖上執行,因此考慮如何設計資料中心結構化佈線來支援埠分支應用就變得至關重要。推薦的設計方案包括使用基於8芯的mpo光纖連線基礎架構解決方案來優化光纖利用率和埠對映。

從圖a、b和c中可以看出,部署乙個8芯mpo聯結器介面的鏈路允許使用簡單的優化解決方案將埠分解為四個lc雙工埠,以便用於10g裝置埠的配線連線。

圖a和圖b描述了結構化佈線設計,此時專用佈線幹線網安裝在具有40/100g和10/25g埠的裝置之間。圖a具有實用意義,當所有10/25g埠位於乙個裝置單元內時,圖b中的布局圖對於所需結構化佈線連線機櫃內不同裝置埠的跳接線非常有幫助。然而,圖c為資料中心結構化佈線提供了最大的靈活性,可在交叉連線點將40g(mpo)埠分解為lc雙工埠。在中心配線區進行交叉連線時,40/100g交換機分解得到的任何10/25g埠可被跳接到任何需要使用10/25g鏈路的裝置。

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