EXFO|一文讀懂 數(shù)據(jù)中心向400G遷移，需要考慮哪些要素？

  ICC訊 5G、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和視頻點播等應(yīng)用，推動了帶寬需求的日益增長。為支持這些技術(shù)和應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心正面臨巨大壓力，需要將其網(wǎng)絡(luò)升級到400G。因此，向400G遷移是數(shù)據(jù)中心運營商的當(dāng)務(wù)之急。

  從應(yīng)對新的光模塊，到選擇能夠可靠高效地驗證網(wǎng)絡(luò)的400G測試儀，本期一文讀懂數(shù)據(jù)中心向400G遷移，需要考慮哪些要素？

  1

  數(shù)據(jù)中心內(nèi)和數(shù)據(jù)中心之間的流量不斷增加

  數(shù)據(jù)中心管理的數(shù)據(jù)正在呈指數(shù)級增長，這些數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)（IDC）以及數(shù)據(jù)中心之間（DCI）傳輸。

  由于單個數(shù)據(jù)中心內(nèi)有數(shù)以十萬計的高速連接，因此在數(shù)據(jù)中心內(nèi)完成400G升級是一項艱巨的任務(wù)。此外，數(shù)據(jù)中心采用可擴展的計算模型，這意味著在設(shè)計這些數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)時，需要考慮到遲早會增加400G端口。

  每天都有新的數(shù)據(jù)中心被投入使用，這是因為企業(yè)希望數(shù)據(jù)中心除了發(fā)揮支持業(yè)務(wù)連接和災(zāi)難恢復(fù)的“傳統(tǒng)”作用外，還能夠在日常運營中提供負載均衡功能。數(shù)據(jù)中心數(shù)量持續(xù)增長，包括在傳統(tǒng)城市中心之外突然出現(xiàn)的新設(shè)施。數(shù)據(jù)中心的數(shù)量越來越多，它們之間的距離也越來越遠，因此更加需要一種新技術(shù)，方便數(shù)據(jù)中心在越來越遠的距離上互連。這正是相干光學(xué)等新興技術(shù)可以大顯身手的地方。與已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中使用的ZR光模塊一樣，相干光模塊能夠支持速度更快（最高400G）、距離更遠（超過120公里）的連接。

  對于所有這些光模塊，靈活敏捷是向400G遷移取得成功的先決條件——這既適用于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，也適用于驗證和鑒定工具。

  2

  400G光模塊

  向400G的遷移正在有條不紊地進行中，光模塊也成為數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的一個熱門話題。在這場追求更高速率的競賽中，可插拔光模塊發(fā)揮基礎(chǔ)和主導(dǎo)的作用?？刹灏喂饽K尺寸較小、功耗和成本較低，并能夠支持更多的速率，成為實現(xiàn)400G傳輸?shù)耐苿右蛩亍?

  此外，光模塊的類型也非常多（見圖1）。即使在每一類物理接口（如 QSFP-DD）中，也有不同“風(fēng)格”的光模塊（如覆蓋距離長達10公里、覆蓋距離超過100公里的相干模塊），支持不同的速率（如25G、40G、100G、400G等），但每一個對于解決數(shù)據(jù)傳輸難題都不可或缺。管理和支持所有類型的光模塊，并將它們集成到現(xiàn)有與下一代基礎(chǔ)設(shè)施中是一項復(fù)雜的任務(wù)，需要極高的技巧才能完成。

圖1：不同封裝形式的光模塊

  3

  新模塊不斷出現(xiàn)

  應(yīng)對不斷涌現(xiàn)的新型可插拔光模塊、管理大量的光模塊、解決它們的互操作性問題以及將它們集成到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施中是數(shù)據(jù)中心運營商的首要任務(wù)。

  集成新型的物理接口（QSFP-DD、OSFP、?SFPx）以支持越來越高的數(shù)據(jù)速率讓數(shù)據(jù)中心運營變得日益復(fù)雜。光模塊需要變得越來越小、功耗越來越低，這意味著新型接口將不斷涌現(xiàn)。新型的光模塊包括 QSFP112。每個通道支持112G，這是光模塊技術(shù)的未來，而數(shù)據(jù)中心將需要進行調(diào)整，以實施和測試這些類型的光模塊。

  4

  檢測光模塊和清潔

  光纖連接器的重要性

  確保數(shù)量龐大的光纖和光模塊正常工作是一項重要且艱巨的任務(wù)。連接器被污染或光模塊硬件存在問題是數(shù)據(jù)中心技術(shù)人員面臨的主要問題。很多時候，技術(shù)人員因為沒有合適的測試工具，只得丟棄可能有故障的光模塊。當(dāng)使用的可插拔光模塊成千上萬時，這種簡單的拆下并更換的策略成本很高，也很費時。如果不能將被污染的光纖連接器標記出來，可能導(dǎo)致不必要的長時間網(wǎng)絡(luò)故障。技術(shù)人員會浪費時間來確定問題根源（如路由器、光模塊或開關(guān)），而問題僅僅是光纖連接器被污染，很容易就可以清潔干凈（圖2）。

圖2：通過 EXFO 的 FIP-500 光纖端面檢測器看到的清潔和被污染的連接器（LC 雙工和 MPO）

  在400G網(wǎng)絡(luò)中，檢測和清潔光纖連接器尤其重要。對高速傳輸而言，光纖或連接器出現(xiàn)任何問題可能造成嚴重故障，從而顯著影響服務(wù)性能。配備合適的工具來檢查和清潔連接器非常重要。但任務(wù)并沒有就此結(jié)束，使用自動化工具來驗證光模塊的功率、寄存器內(nèi)存和光模塊溫度也非常重要（圖3）。這些數(shù)據(jù)為技術(shù)人員提供了完整的連接狀況，幫助減少排障時間。

圖3：光模塊通過使用 EXFO 的 iOptics 進行的檢測

  5

  相干光學(xué)

  如上所述，新的光模塊不斷涌現(xiàn)，它們采用各種封裝形式，支持更高的速率。這讓情況變得更加復(fù)雜，因為既要有進一步擴展以支持更高速率的能力，又要能夠管理現(xiàn)有的模塊。可插拔相干光模塊是最新出現(xiàn)的光模塊類型之一（見圖2）。

  相干光模塊出手相助！這些新的光模塊有望降低單位比特的傳輸成本、采用更加簡化的架構(gòu)（IP over DWDM）、實現(xiàn)更長的傳輸距離并能夠與現(xiàn)有的路由器和開關(guān)互操作，因此對于成功拓展400G硬件在 DCI 和城域網(wǎng)中的應(yīng)用至關(guān)重要（圖4）。相干光模塊（如ZR、ZR+等）備受數(shù)據(jù)中心青睞，因為它們有助于在數(shù)據(jù)中心之間實現(xiàn)長距離互連——可達120 km甚至更遠。

圖4：可插拔光模塊的優(yōu)點

  6

  驗證AOC和DAC線纜

  有源光纜（AOC）和直連高速線纜（DAC）是用于服務(wù)器機架內(nèi)高速鏈路的主要布線技術(shù)，由于它們具有許多潛在優(yōu)勢，因此正被廣泛部署于高性能計算和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用內(nèi)。AOC 組件的出現(xiàn)是為了取代銅纜技術(shù)，并提供一種經(jīng)濟高效的方式，將架頂（TOR）交換機和骨干聚合交換機連接起來，以支持400G及更高的傳輸速率。如果沒有適當(dāng)?shù)臏y試措施（測試功耗和光功率水平、確定線纜溫度等），驗證線纜可能會成為數(shù)據(jù)中心管理人員面臨的一大挑戰(zhàn)。

  7

  在數(shù)據(jù)中心內(nèi)測試400G

  考慮到向400G遷移以及升級所需的一切，數(shù)據(jù)中心需要配備相應(yīng)的測試解決方案，使其能夠在最短的時間內(nèi)可靠地測試和驗證盡可能多的400G鏈路。

  借助 EXFO 的雙端口400G測試解決方案 FTBx-88480，數(shù)據(jù)中心運營商可以通過一款測試解決同時驗證兩條鏈路，速率高達400G。該解決方案配備112G電通道，可測試現(xiàn)有的光模塊，并支持未來出現(xiàn)的下一代光模塊。

  EXFO 的開放式光模塊系統(tǒng)（OTS）采用可更換的測試模塊，數(shù)據(jù)中心的技術(shù)人員只需要直接在數(shù)據(jù)中心內(nèi)更換 OTS 模塊，便可以測試多種類型的光模塊和速率。OTS 采用面向未來的設(shè)計，這意味著在出現(xiàn)新的光模塊時，可使用新的 OTS 模塊，不再需要更換整個解決方案，從而節(jié)省成本并且對環(huán)境更加友好。

  在光纖方面，EXFO 的 FIP-500 是全自動的光纖端面檢測器，提供簡單易用的光纖端面檢測功能。而自動、智能的測試應(yīng)用 iOptics 可提供一種精準、高效的方法來測試有故障的光模塊以及有故障的 AOC 和 DAC 線纜。