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數據中心的40G100G前景分析通信網絡

发布时间:2019-11-09 08:01:09

数据中心的40G/100G 前景分析 - 通信/络 - 电子工程

随着各类服务器、开关、布线和收发器最终进行相互整合,我们预测数据中心40Gb/s互联产品将得到腾飞

推迟了约6个月,英特尔终于发布了新一代 Romley 体系结构,每个微处理器能提供10个内核,PCI Express 3.0总线支持更快速的I/O在服务器和开关已经发展成熟的条件下,因为数据中心基础设施开始新一轮主要更新期,所以使用直连式电缆(DAC)、有源光缆(AOC)和光收发器的40G市场需求将上升

10G困难重重

服务器一旦升级,需求更快速的架顶式开关上行链路但是1G到10G的传输问题多多在过去,包括千兆以太(GbE) 和RJ-45板上局域(LOM)等服务器是 免费的 ——但是,今天双端口10GBase-T的成本远高于先前 慷慨 所造成的成本再者,以前Cat5e也差不多是免费的,所以互联不会是一个严重的成本问题,但是今天它(互联)是(一个严重的成本问题)了

服务器公司向可插拔 子卡(daughter cards) 供应10G端口,以消灭后续市场的竞争对手并确保公司享受高价子卡具有不同的针对范围:1G到10GBase-T和2个到4个SFP+端口,或将来100G CXP到CFP/2的双端口QSFP服务器制造商从10G/40G升级中获取巨额利润,但是我们回避了问题的本质--服务器公司会回到买家认为免费的LOM模式吗

同时,10GBase-T已经出现高功耗、尺寸和成本上的问题这就打开了SFP+ DAC布线进军之门,然而10GBase-T供应商开发28nm部件该事件改变了整个行业的格局但是DAC也有自己的问题,因为它 从电力 上连接两个不同的系统,并且并不是所有的SFP+都是相似的

LightCounting预测,2012年将实际有约100万个10GBase-T端口,意味着约有500,000个连接点--基本上是,今天每个比较大型的单一数据中心就会有一个1GBase-T端口SFP+ DAC的需求正在上升,约需求250万到350万个端口,多数是连接到服务器,连接到架顶式开关的数量不足700万个

SFP+ AOC即将在光纤终端模块面市,光纤收发器通常用于连接距离超出7m的开关LightCounting预测,2012年将出货600万个10G SFP+SR和LR光纤收发器

40G成为 下一个宠儿

将服务器-开关连接从1G升级到10G,迫使连接架顶式(top-of-rack)和列末(End-of-row)的开关上行链路以及所有的开关层调至40G但是,尽管数据中心运营商从经济危机中恢复,预算依然十分紧张, 递增式升级(incremental upgrades) 是运营商所青睐的模式增加 所需的 10G/40G连接是运营商目前的购买方案

100G似乎成为了所有贸易展览会的宠儿和各大媒体的头条,人们将在未来的两到三年内投资40G数据中心目前仅仅击中了4G至6G的需求,从来不考虑10G,所以许多数据中心正处于需要升级的转型阶段谷歌、Facebook和微软等所谓的 百万数据中心(Mega Data Centers) 每条花费10亿美元,尽管它们十分吸引人的眼球,但是它们并不代表数据中心的主流

将会出现追棒40G收发器商机的情况,在提供40G QSFP SR收发器和用于少于50m应用的以太AOC方面,许多收发器供应商已经展开架势超过10家收发器公司已经宣布推出新款收发器和/或AOC,更多的供应商正在赶来抢夺商机入行技术门槛较低,对成本十分敏感的互联数据中心(尤其是在中国)或在产能上实现全球崛起

LightCounting预测,收发器行业将上演其传统的价格争斗-- 让我们自割喉咙,看谁流血死到最后 结果,40G SR模块的价格降幅看似最大,从今天的约250美元降至190美元以下,以全部迎合明年OEM的要求我们甚至看到有商家出价65美元,他们玩只要进入市场就有希望的游戏(但是您将得到您所付出的)OEM以太AOC价格低于190美元--目的在于将两端和光纤实现完全相连

在距离约100m范围内,唯一只有40G QSFP MSA能使用多模式光纤支持SR,或在10km范围内,使用双工单模光纤支持SR--都是使用相同的QSFP开关端口ColorChip和Sumitomo等其他公司提供QSFP模块;Oclaro (通过与Opnext并购)、NeoPhotonics、菲尼萨集团(Finisar)和InnoLight等公司提供较大型的CFP设备与只有四个CFP端口相比,QSFP在每条线卡上允许36个端口电压为32伏,LightCounting表示他们更愿意把CFP称为 轻巧型煎锅(Compact Frying Pan) ;这尽管在电信领域十分流行,但是在数据通信领域却不流行OEM的价格幅度从2000美元到3000美元,主要是根据数据中心或电信的表现情况来定

实行100G的情况更加复杂

行业里很多人认为,数据中心急需要数以万计的100G中等距离达到的连接,以支持服务器虚拟化、大数据、智能、平板电脑和甚至软件络中即将出现的 洪水灾害 10通道CXP主要是由大型核开关公司用于收发器和AOC领域在4x25G的25G信号下,多模式噪声尖峰导致多模式收发器的达到范围降到50至70m;所以这些组件需要求前向纠错(FEC),和/或达到125m同等水平

100G 2km存在的问题

事实已经证明,在超出100m的范围发送100G是十分困难的,开发时间远长于先前的预期IEEE 40/100G High Speed Study Group在七月份召开会议,将研究时间再往后推6个月,以解决所遇到的技术问题

对于到达更长距离的问题,工程师正在努力将所有的光学和电子学融入到新的MSA包中,并满足所有功率、尺寸、电子和光学的要求该目标是可以实现的--但是成本和功率依然是大家所熟知的难题CFP/2并不是一个已经完成的部分很多争论依然集中在下一代MSA的zCXP vs CFP/2上,因为Molex 和 TE Connectivity一直都在支持zCXP同时,Luxtera、 Kotura和LightWire/思科(Cisco)等硅电子公司生产能将所有需要的光学和电子学融入到QSFP中

调整好25G至28G线性速率对IEEE来说十分重要,因为这是众多协议的融合点:26G的InfiniBand EDR、25G的以太、24G的SAS 4.0、28G的光纤通道(Fibre Channel)和28G的电信

目前,在经济上,100m至600m范围的问题上没有其他的选择;随着数据中心越来越强大,这将成为IEEE领域中争论的热点和中心每外延1m,收发器OEM的成本范围从1000美元(1个CXP)到14000美元(1个以电信为中心的CFP)我们通常所指的距离为2km,在有接线板和不干净连接器的有损耗数据中心的环境下,实现该距离的应用实际是将距离转化为400m和600m之间,光预算约为 dB为了实现10km的距离,连接需要6 dB正在研发新一代激光器和CMOS电子(而不是SiGe),但是Mother Nature阻碍了我们行业发展的脚步

结语

在未来的几年中,将发展英特尔的Romley服务器体系结构、后续硅收缩、PCI Express 3.0、连接架顶式10G上行链路和交换基础设施40G上行链路在未来的3年内,人们将投资转移到支持40G连接上,但是大家都可以看到下一站是100GIEEE将会解决技术层面的问题,100G基础设施技术将在2014年年底开始实施对于这个行业来说,处理好这些事情十分重要,因为100G的应用时间将会比较长久

Ankong 译

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