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数据中心互连部分光纤安排的时机与挑战

2019-07-26

数据的重大增添推动了数据中心园区的建设，，，，，，，，尤其是超大型数据中心的建设。。。。。。现在，，，，，，，，一个园区里的几栋修建都必需用足够的带宽毗连起来。。。。。。为了坚持单个园区内数据中心之间的信息流动，，，，，，，，需要多大带宽？？？？？？每个数据中心今天可以以高达200 Tbps的容量向其他数据中心传输，，，，，，，，而未来需要更高的带宽（见图1）。。。。。。

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图1. 看法园区结构。。。。。。DCI要求和距离是唯一无二的。。。。。。带宽需求可高达100 Tbps甚至200 Tbps。。。。。。

是什么推动了园区修建之间云云重大的带宽需求？？？？？？

首先，，，，，，，，工具向通讯量的指数增添受到装备对装备通讯的支持。。。。。。第二个趋势与接纳更平展的网络架构有关，，，，，，，，例如脊叶网络或CLOS网络。。。。。。其目的是在园区内拥有一个大型网络结构，，，，，，，，因此需要在装备之间建设大宗的毗连。。。。。。

古板上，，，，，，，，数据中心构建在由焦点交流机、汇聚交流机和接入交流机组成的三层拓扑结构上。。。。。。虽然成熟且普遍安排，，，，，，，，但古板的三层系统结构已不再知足超大规模数据中心园区情形一直增添的事情负载和时延需求。。。。。。作为响应，，，，，，，，今天的超大型数据中心正在迁徙到脊叶架构（见图2）。。。。。。在脊叶架构中，，，，，，，，网络分为两个阶段。。。。。。脊阶段用于聚合数据包并将其路由到最终目的地，，，，，，，，叶阶段用于毗连主机端和负载平衡毗连。。。。。。

理想情形下，，，，，，，，每个叶交流机都会扇出到每个脊交流机，，，，，，，，以最大限度地提高服务器之间的毗连，，，，，，，，因此，，，，，，，，网络需要高进制脊焦点交流机。。。。。。在许多情形中，，，，，，，，大型脊交流机毗连到更高级别的脊交流机，，，，，，，，通常称为园区或聚合离子脊交流机，，，，，，，，以将园区中的所有修建毗连在一起。。。。。。由于这种更平展的网络结构和接纳高进制交流机，，，，，，，，我们期望看到网络变得更大、更模�？？？？？榛透衫┱埂�。。。。。

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图2.脊叶结构以及高进制交流机需要数据中心结构中的大宗互连。。。。。。

怎样以最具本钱效益的方法提供最佳的毗连？？？？？？

业界已经评估了多种要领，，，，，，，，但普遍的模式是在大宗的光纤上以较低的速率传输。。。。。。要使用此要领抵达200 Tbps，，，，，，，，每个数据中心互连需要凌驾3000芯光纤。。。。。。当您思量将每个数据中心毗连到单个园区中的每个数据中心所需的光纤时，，，，，，，，密度很容易凌驾10000芯光纤！

一个常见的问题是，，，，，，，，何时使用DWDM（麋集波分复用收发器）或其他手艺来增添每根光纤的吞吐量，，，，，，，，而不是一直增添光纤的数目？？？？？？现在，，，，，，，，长达10公里的数据中心互连应用通常使用CWDM (粗波分复用) 1310nm收发器，，，，，，，，与DWDM系统的1550nm传输波长不匹配。。。。。。因此，，，，，，，，在数据中心之间使用高芯数光缆来支持大规�；；；；；；チ�。。。。。

下一个问题是，，，，，，，，何时通过添加一个多路复用器单位将1310nm收发器替换为接入交流机中的可插入式DWDM收发器？？？？？？谜底是，，，，，，，，关于园区内的数据中心互连链路，，，，，，，，DWDM何时或是否成为一种经济有用的要领。。。。。。

为了推算这种转换的可行性，，，，，，，，我们需要审查DWDM收发器的价钱，，，，，，，，并与现有收发器举行较量。。。。。�；；；；；；诙哉隽绰返募矍�，，，，，，，，现在的展望是，，，，，，，，在可预见的未来，，，，，，，，基于光纤富厚的1310nm系统结构的毗连将继续占有低本钱优势（见图3）。。。。。。PSM4（8芯光纤）替换计划已被证实对小于2公里的应用具有本钱效益，，，，，，，，这也是提高光纤数目的另一个因素。。。。。。

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图3. 可插拔式DWDM收发器与100G CWDM4。。。。。。

怎样选择合适的光纤？？？？？？

既然我们已经确定了对极端密度网络的需求，，，，，，，，那么相识构建这些网络的最佳要领是很主要的。。。。。。这些网络在布线和硬件方面都提出了新的挑战。。。。。。例如，，，，，，，，使用松套管光缆和单芯光纤熔接是不可扩展的或不可行的。。。。。。若是使用松套管设计装置1728芯光纤，，，，，，，，假设每个讨论4分钟，，，，，，，，则熔接时间将凌驾100小时。。。。。。若是使用带状光缆设置，，，，，，，，则熔接时间将降至20小时以下。。。。。。只管20小时仍然对熔接来说需要大宗时间，，，，，，，，但与单芯光缆类型相比，，，，，，，，它节约了大宗时间。。。。。。

同时，，，，，，，，古板的光缆缆设计装置在常用的2或4英寸管道中时也面临着重大的挑战。。。。。。新的光缆和带状设计已经进入市场，，，，，，，，在相同的横截面积上，，，，，，，，光纤容量基本上翻了一番。。。。。。这些产品通常分为两种设计要领：一种要领使用具有更细密可封装子单位的标准矩阵带，，，，，，，，另一种要领使用具有中心或槽芯设计的标准电缆设计，，，，，，，，具有可相互重叠的松散团结的网络设计带（见图4）。。。。。。

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图4. 差别的带状电缆设计，，，，，，，，适用于极端密度应用。。。。。。

使用这些新的光缆设计，，，，，，，，可以在相同的管道空间中实现更高的光纤密度。。。。。。图5说明晰怎样使用差别的极端密度类型的新光缆组合，，，，，，，，使网络所有者能够实现超大型品级数据中心互连所需的光纤密度。。。。。。

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图5. 接纳极端密度光缆设计，，，，，，，，使统一管道空间的光纤容量翻倍。。。。。。

当使用这些新的带状光缆设计时，，，，，，，，网络所有者需要思量硬件和毗连选项，，，，，，，，这些选项可以充分处置惩罚和扩展这些很是高的光纤数目。。。。。。它可以很容易地压垮现有的硬件，，，，，，，，在建设完整的网络时，，，，，，，，有几个要害领域需要思量。。。。。。

需要装置几多修建物内部光缆才华毗连到1728至3456芯光纤修建物外部光缆？？？？？？若是您现在在内部修建情形中使用288根光纤带状光缆，，，，，，，，您的硬件必需能够充分容纳12至14根光缆。。。。。。您的硬件还必需管理288个单独的带状熔接。。。。。。在本应用中使用任何单芯光缆和单芯光纤熔接要领都是不可行或不可取的，，，，，，，，由于准备时间长，，，，，，，，光纤管理难度大。。。。。。

另一个可能具有挑战性的领域是追踪光纤以确保准确熔接。。。。。。由于必需追踪和布线的光纤数目重大，，，，，，，，光缆翻开后，，，，，，，，需要连忙对光纤举行充分标记和分类。。。。。。为了阻止损坏任何光纤，，，，，，，，应优先确保在加载到硬件中时将带状堆叠捆绑在一起并加以�；；；；；；ぁ�。。。。。在大大都装置中，，，，，，，，导致重新准备光缆的过失是可以控制的。。。。。。在极端密度网络的情形下，，，，，，，，一个过失可能会对项目的完成爆发严重的影响，，，，，，，，并且可能只需要由于一个点而延迟一周。。。。。。

极端密度网络的未来将怎样生长？？？？？？

主要的因素是光纤数目是否会在3456芯处阻止，，，，，，，，或者若是我们看到这些数目会更高。。。。。。目今的市场趋势批注，，，，，，，，芯数要求甚至凌驾5000芯。。。。。。为了坚持基础设施仍能扩大规模，，，，，，，，缩小光缆尺寸的压力将加大。。。。。。随着光纤封装密度已经靠近其物理极限，，，，，，，，以有意义的方法进一步减小光缆直径的选择变得更具挑战性。。。。。。

一种逐渐盛行的要领是使用涂层尺寸从通常的250um减小到200um的光纤。。。。。。纤芯和包层尺寸坚持稳固，，，，，，，，因此光学性能没有转变。。。。。。可是，，，，，，，，这种尺寸的减小，，，，，，，，当延伸到光缆中数百到数千芯光纤时，，，，，，，，可以大大镌汰光缆的总横截面积。。。。。。这项手艺已经在一些光缆设计中获得应用，，，，，，，，并被制造商用于微型松套管光缆。。。。。。

另一个主要的问题就是怎样最好地提供数据中心互连毗连，，，，，，，，以毗连距离远得多且不在统一物理园区中设置的位置。。。。。。在典范的数据中心园区情形中，，，，，，，，典范的数据中心互连长度不凌驾2公里。。。。。。这些相对较短的距离使一根光缆能够在没有任何熔接点的情形下提供毗连。。。。。。然而，，，，，，，，随着数据中心也被安排在大都会周围以镌汰延迟时间，，，，，，，，距离正在增添，，，，，，，，可以靠近75公里。。。。。。在这些应用中使用极端密度光缆设计会降低预算，，，，，，，，由于在长距离内毗连大宗光纤的本钱较高。。。。。。在这些情形下，，，，，，，，更古板的DWDM系统将继续是首选，，，，，，，，以40G及更高的速率运行使用更少的光纤。。。。。。

我们可以预计，，，，，，，，随着网络所有者为即将到来的光纤麋集型5G产品的推出做准备，，，，，，，，对极端密度光缆的需求将从数据中心情形迁徙到接入市场。。。。。。在不压垮现有管道和修建内部情形的情形下，，，，，，，，开发能够有用扩展以抵达所需光纤数目的产品将继续是行业的挑战。。。。。。（文章泉源：C114中国通讯网）

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