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數(shù)據(jù)中心的40G100G 前景分析

摘要:在未來(lái)的3年內(nèi),人們將投資轉(zhuǎn)移到支持40G連接上,但是大家都可以看到下一站是100G。IEEE將會(huì)解決技術(shù)層面的問(wèn)題,100G基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)將在2014年年底開(kāi)始實(shí)施。

    隨著各類服務(wù)器、開(kāi)關(guān)、布線和收發(fā)器最終進(jìn)行相互整合,我們預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心40Gb/s互聯(lián)產(chǎn)品將得到騰飛。

  推遲了約6個(gè)月,英特爾終于發(fā)布了新一代"Romley"體系結(jié)構(gòu),每個(gè)微處理器能提供10個(gè)內(nèi)核,PCI Express 3.0總線支持更快速的I/O。在服務(wù)器和開(kāi)關(guān)已經(jīng)發(fā)展成熟的條件下,因?yàn)?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e6%95%b0%e6%8d%ae%e4%b8%ad%e5%bf%83&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)始新一輪主要更新期,所以使用直連式電纜(DAC)、有源光纜(AOC)和光收發(fā)器的40G市場(chǎng)需求將上升。所以針對(duì)數(shù)據(jù)中心這一話題,訊石第十一屆光纖通訊市場(chǎng)暨技術(shù)專題研討會(huì)上,將針對(duì)這一話題展開(kāi)討論,邀請(qǐng)有Finisar 研發(fā)副總Dr.Jiashu Chen對(duì)100G 技術(shù)的現(xiàn)在和未來(lái)進(jìn)行闡述,LightCounting CEO 對(duì)全球光通信產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈盈利能力進(jìn)行分析,將吸引來(lái)自全球各地光通訊行業(yè)人士參與,目前報(bào)名工作在緊張進(jìn)行中。

  10G困難重重

  服務(wù)器一旦升級(jí),需求更快速的架頂式開(kāi)關(guān)上行鏈路。但是1G到10G的傳輸問(wèn)題多多。在過(guò)去,包括千兆以太網(wǎng)(GbE) 和RJ-45板上局域網(wǎng)(LOM)等服務(wù)器是"免費(fèi)的"——但是,今天雙端口10GBase-T的成本遠(yuǎn)高于先前 "慷慨"所造成的成本。再者,以前Cat5e也差不多是免費(fèi)的,所以互聯(lián)不會(huì)是一個(gè)嚴(yán)重的成本問(wèn)題,但是今天它(互聯(lián))是(一個(gè)嚴(yán)重的成本問(wèn)題)了。

  服務(wù)器公司向可插拔"子卡(daughter cards)"供應(yīng)10G端口,以消滅后續(xù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手并確保公司享受高價(jià)。子卡具有不同的針對(duì)范圍:1G到10GBase-T和2個(gè)到4個(gè)SFP+端口,或?qū)?lái)100G CXP到CFP/2的雙端口QSFP。服務(wù)器制造商從10G/40G升級(jí)中獲取巨額利潤(rùn),但是我們回避了問(wèn)題的本質(zhì)--服務(wù)器公司會(huì)回到買家認(rèn)為免費(fèi)的LOM模式嗎?

  同時(shí),10GBase-T已經(jīng)出現(xiàn)高功耗、尺寸和成本上的問(wèn)題。這就打開(kāi)了SFP+ DAC布線進(jìn)軍之門,然而10GBase-T供應(yīng)商開(kāi)發(fā)28nm部件。該事件改變了整個(gè)行業(yè)的格局。但是DAC也有自己的問(wèn)題,因?yàn)樗?quot;從電力"上連接兩個(gè)不同的系統(tǒng),并且并不是所有的SFP+都是相似的。

  LightCounting預(yù)測(cè),2012年將實(shí)際有約100萬(wàn)個(gè)10GBase-T端口,意味著約有500,000個(gè)連接點(diǎn)--基本上是,今天每個(gè)比較大型的單一數(shù)據(jù)中心就會(huì)有一個(gè)1GBase-T端口。SFP+ DAC的需求正在上升,約需求250萬(wàn)到350萬(wàn)個(gè)端口,多數(shù)是連接到服務(wù)器,連接到架頂式開(kāi)關(guān)的數(shù)量不足700萬(wàn)個(gè)。

  SFP+ AOC即將在光纖終端模塊面市,光纖收發(fā)器通常用于連接距離超出7m的開(kāi)關(guān)。LightCounting預(yù)測(cè),2012年將出貨600萬(wàn)個(gè)10G SFP+SR和LR光纖收發(fā)器。

  40G成為"下一個(gè)寵兒"

  將服務(wù)器-開(kāi)關(guān)連接從1G升級(jí)到10G,迫使連接架頂式(top-of-rack)和列末(End-of-row)的開(kāi)關(guān)上行鏈路以及所有的開(kāi)關(guān)層調(diào)至40G。但是,盡管數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商從經(jīng)濟(jì)危機(jī)中恢復(fù),預(yù)算依然十分緊張,"遞增式升級(jí)(incremental upgrades)"是運(yùn)營(yíng)商所青睞的模式。增加"所需的"10G/40G連接是運(yùn)營(yíng)商目前的購(gòu)買方案。

  100G似乎成為了所有貿(mào)易展覽會(huì)的寵兒和各大媒體的頭條新聞,人們將在未來(lái)的兩到三年內(nèi)投資40G。數(shù)據(jù)中心目前僅僅擊中了4G至6G的需求,從來(lái)不考慮10G,所以許多數(shù)據(jù)中心正處于需要升級(jí)的轉(zhuǎn)型階段。谷歌、Facebook和微軟等所謂的"百萬(wàn)數(shù)據(jù)中心(Mega Data Centers)"每條花費(fèi)10億美元,盡管它們十分吸引人的眼球,但是它們并不代表數(shù)據(jù)中心的主流。

  將會(huì)出現(xiàn)追棒40G收發(fā)器商機(jī)的情況,在提供40G QSFP SR收發(fā)器和用于少于50m應(yīng)用的以太網(wǎng)AOC方面,許多收發(fā)器供應(yīng)商已經(jīng)展開(kāi)架勢(shì)。超過(guò)10家收發(fā)器公司已經(jīng)宣布推出新款收發(fā)器和/或AOC,更多的供應(yīng)商正在趕來(lái)?yè)寠Z商機(jī)。入行技術(shù)門檻較低,對(duì)成本十分敏感的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(尤其是在中國(guó))或在產(chǎn)能上實(shí)現(xiàn)全球崛起。

  LightCounting預(yù)測(cè),收發(fā)器行業(yè)將上演其傳統(tǒng)的價(jià)格爭(zhēng)斗--"讓我們自割喉嚨,看誰(shuí)流血死到最后"。結(jié)果,40G SR模塊的價(jià)格降幅看似最大,從今天的約250美元降至190美元以下,以全部迎合明年OEM的要求。我們甚至看到有商家出價(jià)65美元,他們玩只要進(jìn)入市場(chǎng)就有希望的游戲。(但是您將得到您所付出的!)OEM以太網(wǎng)AOC價(jià)格低于190美元--目的在于將兩端和光纖實(shí)現(xiàn)完全相連。

  在距離約100m范圍內(nèi),唯一只有40G QSFP MSA能使用多模式光纖支持SR,或在10km范圍內(nèi),使用雙工單模光纖支持SR--都是使用相同的QSFP開(kāi)關(guān)端口。ColorChip和Sumitomo等其他公司提供QSFP模塊;Oclaro (通過(guò)與Opnext并購(gòu))、NeoPhotonics、菲尼薩集團(tuán)(Finisar)和InnoLight等公司提供較大型的CFP設(shè)備。與只有四個(gè)CFP端口相比,QSFP在每條線卡上允許36個(gè)端口。電壓為32伏,LightCounting表示他們更愿意把CFP稱為"輕巧型煎鍋(Compact Frying Pan)";這盡管在電信領(lǐng)域十分流行,但是在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域卻不流行!OEM的價(jià)格幅度從2000美元到3000美元,主要是根據(jù)數(shù)據(jù)中心或電信的表現(xiàn)情況來(lái)定。

  實(shí)行100G的情況更加復(fù)雜

  行業(yè)里很多人認(rèn)為,數(shù)據(jù)中心急需要數(shù)以萬(wàn)計(jì)的100G中等距離達(dá)到的連接,以支持服務(wù)器虛擬化、大數(shù)據(jù)、智能手機(jī)、平板電腦和甚至軟件網(wǎng)絡(luò)中即將出現(xiàn)的"洪水災(zāi)害"。10通道CXP主要是由大型核開(kāi)關(guān)公司用于收發(fā)器和AOC領(lǐng)域。在4x25G的25G信號(hào)下,多模式噪聲尖峰導(dǎo)致多模式收發(fā)器的達(dá)到范圍降到50至70m;所以這些組件需要求前向糾錯(cuò)(FEC),和/或達(dá)到125m同等水平。

  100G 2km存在的問(wèn)題

  事實(shí)已經(jīng)證明,在超出100m的范圍發(fā)送100G是十分困難的,開(kāi)發(fā)時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于先前的預(yù)期。IEEE 40/100G High Speed Study Group在七月份召開(kāi)會(huì)議,將研究時(shí)間再往后推6個(gè)月,以解決所遇到的技術(shù)問(wèn)題。

  對(duì)于到達(dá)更長(zhǎng)距離的問(wèn)題,工程師正在努力將所有的光學(xué)和電子學(xué)融入到新的MSA包中,并滿足所有功率、尺寸、電子和光學(xué)的要求。該目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的--但是成本和功率依然是大家所熟知的難題。CFP/2并不是一個(gè)已經(jīng)完成的部分!很多爭(zhēng)論依然集中在下一代MSA的zCXP vs CFP/2上,因?yàn)镸olex 和 TE Connectivity一直都在支持zCXP。同時(shí),Luxtera、 Kotura和LightWire/思科(Cisco)等硅電子公司生產(chǎn)能將所有需要的光學(xué)和電子學(xué)融入到QSFP中。

  調(diào)整好25G至28G線性速率對(duì)IEEE來(lái)說(shuō)十分重要,因?yàn)檫@是眾多協(xié)議的融合點(diǎn):26G的InfiniBand EDR、25G的以太網(wǎng)、24G的SAS 4.0、28G的光纖通道(Fibre Channel)和28G的電信。

  目前,在經(jīng)濟(jì)上,100m至600m范圍的問(wèn)題上沒(méi)有其他的選擇;隨著數(shù)據(jù)中心越來(lái)越強(qiáng)大,這將成為IEEE領(lǐng)域中爭(zhēng)論的熱點(diǎn)和中心。每外延1m,收發(fā)器OEM的成本范圍從1000美元(1個(gè)CXP)到14000美元(1個(gè)以電信為中心的CFP)!我們通常所指的距離為2km,在有接線板和不干凈連接器的有損耗數(shù)據(jù)中心的環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)該距離的應(yīng)用實(shí)際是將距離轉(zhuǎn)化為400m和600m之間,光預(yù)算約為4-5 dB。為了實(shí)現(xiàn)10km的距離,連接需要6 dB。正在研發(fā)新一代激光器和CMOS電子(而不是SiGe),但是Mother Nature阻礙了我們行業(yè)發(fā)展的腳步。

  結(jié)語(yǔ)

  在未來(lái)的幾年中,將發(fā)展英特爾的Romley服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、后續(xù)硅收縮、PCI Express 3.0、連接架頂式10G上行鏈路和交換基礎(chǔ)設(shè)施40G上行鏈路。在未來(lái)的3年內(nèi),人們將投資轉(zhuǎn)移到支持40G連接上,但是大家都可以看到下一站是100G。IEEE將會(huì)解決技術(shù)層面的問(wèn)題,100G基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)將在2014年年底開(kāi)始實(shí)施。對(duì)于這個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō),處理好這些事情十分重要,因?yàn)?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=100G&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">100G的應(yīng)用時(shí)間將會(huì)比較長(zhǎng)久。
 

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