如何构建高速、安全、高性价比的40/100G 网络系统呢?
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近些年,互联网发展迅猛,社交媒体、电子商务、网络银行、网络游戏等等的应用,促使各行业都因为互联网应用发生了翻天覆地的变化。作为网络最底层支撑这些应用发生的基础设施,也因为所有的应用,加快了发展的步伐。尤其是对于社交网络、银行网络这种用户数量巨大、网络交互频繁、网络安全性要求高的网络系统,传统的千兆、万兆已经不能满足日益增长的需求。因此更强大的数据中心、更高的网络带宽是实现这一切的物理基础。 从网络的架构演变来看,网络的扁平化和融合也促进了40G、100G高速接口的发展,网络的扁平化对高端/核心路由器提出了更高端口密度和更高速率上行接口的要求。因此,40G、100G的接口需求应该是现实和迫切的,并且会成为未来几年的数据中心和IT基础网络发展的趋势,构建一个真正高速、安全、又具有高性价比的40/100G网络系统,是设计人员和IT运维工程师要考虑的问题。
机房改造施工:
光纤40G/100G布线产品
1、多芯光纤连接器
目前40G/100GBase光纤网络可以分为多模系统和单模系统。在多模系统下,应用最多的光纤布线产品是MPO连接系统,单个MPO连接器可以支持12~72芯连接(每排12芯光纤,单个MPO可以支持1~6排),提供40G/100G甚至更高速的连接。40GBase-SR4采用单排光纤的MPO连接系统。100GBase-SR10采用单个双排光纤的MPO连接器或者2个单排光纤成组支持传输网络。下一代100GBase-SR4则可以用单排MPO连接系统来支持,包括:
同时,其他形式的连接器也在研究和发展中,如MXC 连接器。MXC也是多光纤连接系统,但是采用了相较于MPO更少的部件,所以其具有成本的优势,在未来也可能成为40G/100G系统的重要组成部分。此前的合作试验中,采用硅光子技术和新型抗弯曲多模光纤以及最新MXC连接器,实现了每光纤25 Gigabit的传输速率,且该光纤传输距离达到300米远,是目前同样的传输速率下的最大距离的3倍,其工作波长为1310nm。使用可支持64根光纤的MXC连接器,其整体容量将达到每秒1.6 T比特(Tbps)。
OM3/OM4 激光优化50/125 µm 多模光纤
数据中心的网络应该被设计成为支持未来更高速率传输应用的系统,类似40/100G以太网和16G/32G/128G光纤通道等高速系统都将基于OM3/OM4的应用。
TIA-492AAAC OM3光纤标准2002年3月发布,TIA-492AAAD OM4是2009年8月发布的。由于是激光优化850nm波长的光纤,具备了2000MHz•km(OM3)和4700 MHz•km EMB(OM4)的有效模式带宽。“OM”系列的命名方式源自ISO/IEC-11801,目前TIA标准也采用这种方法定义不同的光纤类别,如下表为TIA及IEC中定义的OM1,OM2,OM3和OM4光纤标准。
多模光纤类型及定义
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数据中心高速率数据传输需要高带宽的介质,下表列出了OM3/OM4光纤对当前和未来以太网和光纤通道应用支持的传输距离。
850nm 以太网距离(米)
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当前的线缆,连接器,连接硬件和系统设备都是支持这些50µm光纤的,同时,相关的标准如IEEE以太网40/100G,光纤通道16G/32G等传输标准和ANSI/TIA-568布线标准等都收录和接受OM3/OM4光纤。实际应用中,根据设备和链路衰减表现的不同传输距离会有差异,单模40G/100G 对于布线系统相较于过去的10G没有太大的变化,仍然是采用单对光纤,所以具体到连接方式,仍然可以采用传统的单芯连接器,比如LC,SC,ST等。在采用OS2光纤的情况下,支持距离可以长达10公里。
光纤收发器
目前无论是服务器或者是交换机,实际的运行过程中光信号仍然需要被转换为电信号,所以光纤收发器也是40G/100G传输的重要组成部分。目前40G/100GBase无论是单模还是多模都是采用多路并行传输的技术,虽然物理层有所区别(多模采用物理上的多路,单模采用光分复用多路),但是将其转换成电信号以后,都要采用多路并行电信号的接口。目前业内就40GBase的连接,都统一到了QSFP+ 的接口。顾名思义QSFP+就是4路SFP+ 的组合,实际应用过程中也可以将QSFP+ 转到4个SPF+ 上。单路SPF+ 的接口可以支持10G,4路就是40G。
QSFP+40G光纤收发器
CFP与CXP收发器
100GBase的接口过去有两种不同的选择CFP与CXP,但是随着技术的发展,目前慢慢都基本统一到CXP接口,主要的原因在于CFP的尺寸实在过于庞大。占用空间过多,密度较低。所以基本将被CXP所淘汰。
在标准发展之初,因为受到芯片功耗,面积和处理能力等因素的制约,采用单路40G电信号处理的要求对于成本无法接受。所以仍然沿用了10GBase的技术,采用单路10G电信号的方式。但是随着芯片技术的进步,目前已经可以用较低的成本和功耗实现单路25G的信号处理能力。所以第二代100G多模将采用与40G多模相同的物理链路。400G标准将采用16*25G的方式实现。
目前对于100G单模系统,除了前面提到的使用成熟的cWDM/WDM实现外,也有其他的技术正在研究中,比如QSFP28,以4x25G(1310nm)并行技术实现100G应用。
QSFP28 收发器
插拔式10G/40G/100G光纤收发器趋势,会向统一化和小型化的方向发展
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