為什么？

你們發(fā)現(xiàn)沒有？不知道，從什么時候開始，這個世界，變得越來越快了。快得仿佛昨天剛剛來到這個世界，一眨眼就日暮西山了。

是的，時間過得好快，回想起2002年7月電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）批準了10Gbit／s以太網(wǎng)的正式標準“IEEE802．3ae”，仿佛還是昨天的事情。而現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從100G以太網(wǎng)應(yīng)用邁向了400G／800G。間隔了20多年，數(shù)據(jù)中心鏈路速度翻了近百倍。

無論是超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，還是企業(yè)數(shù)據(jù)中心，亦或是多租戶數(shù)據(jù)中心 （MTDC），以及服務(wù)提供商數(shù)據(jù)中心，一個不爭的事實正擺在大家面前，數(shù)據(jù)中心鏈路速度不得不考慮更快的選擇。

01

挑戰(zhàn)來了，擋都擋不住

曾幾何時，數(shù)據(jù)中心管理者會想到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心的鏈路速度會提升得如此之快。

挑戰(zhàn)來了，擋都擋不住。在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域存在著這樣一個“三角平衡定律”。一直以來，服務(wù)器、交換機和連接三者決定了數(shù)據(jù)中心的能力，相互制衡的這三者，任何一方的創(chuàng)新發(fā)展都會驅(qū)動彼此提升速度，降低成本。從而，形成了影響數(shù)據(jù)中心發(fā)展升級的“三角平衡定律”。不過，他們之間的“三角關(guān)系”力求獲得平衡，才能進一步促進整個數(shù)據(jù)中心的能力提升。

當前，中國算力猛增，在用數(shù)據(jù)中心機架總規(guī)模已經(jīng)達到520萬標準機架，中國算力規(guī)模排名全球第二。之前數(shù)據(jù)中心在網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)方面基于銅纜的方案，還能好用嗎？針對進一步加快高端芯片、新型數(shù)據(jù)中心、超算等領(lǐng)域突破，數(shù)據(jù)中心40G左右的銅纜連接方案，還能行嗎？

數(shù)據(jù)中心雙絞線銅線有用距離不斷縮小，復雜性不斷增加，隨著交換機容量增長，銅線距離問題突出。對于大規(guī)模數(shù)據(jù)中心而言，不去銅化還能怎么辦？當然對于規(guī)模較小的企業(yè)數(shù)據(jù)中心，低帶寬、短距離的銅纜連接雖然可用，但倘若停留在40G的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水平，不知道在面對邁向400G／800G的企業(yè)挑戰(zhàn)時，還能進行競爭嗎？

隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)針對服務(wù)器和交換機方面都向著支持400G和800G的方向不斷發(fā)展，“三角平衡定律”凸顯出數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)連接成為“三角關(guān)系”平衡的挑戰(zhàn)。

那么，又是什么因素在刺激著數(shù)據(jù)中心的以太網(wǎng)呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展新需求？

來自云服務(wù)、分布式云架構(gòu)、人工智能、視頻和移動應(yīng)用等各種創(chuàng)新應(yīng)用工作負載的爆炸式增長帶來的挑戰(zhàn)，來自企業(yè)數(shù)據(jù)中心升級以太網(wǎng)帶來高速連接的挑戰(zhàn)，來自資源密集型應(yīng)用產(chǎn)生的高數(shù)據(jù)流量帶來更高容量、更快速度、更低延遲的網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)，來自數(shù)據(jù)中心基于云的演進不斷加速帶來連接帶寬、延遲與速度的更高挑戰(zhàn)。可見，不同行業(yè)不同領(lǐng)域的創(chuàng)新，打破了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的舊格局，網(wǎng)絡(luò)連接所面臨的挑戰(zhàn)與壓力，比以往任何時候都大。

百行百業(yè)各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)都處于高速增長，數(shù)字洪流超乎了我們想象。

早在2020年時候……

僅一位互聯(lián)網(wǎng)用戶每日就能產(chǎn)生1．5GB的流量，一家智能工廠每天將產(chǎn)生1PB的數(shù)據(jù)，而云視頻服務(wù)提供商每日則將產(chǎn)生高達750PB的視頻數(shù)據(jù)。

作為全球視頻會議服務(wù)領(lǐng)域的某明星供應(yīng)商，成立于2011年，在疫情之前并不知名。經(jīng)過8年發(fā)展，在2019年12月統(tǒng)計的日活躍用戶才1000萬人，但是到了2020年3月激增至超過2億人，與2019年年底相比翻了20倍。

更想不到的是，一個月后，2020年4月日活躍用戶已經(jīng)猛增到了3億人，也就一個月時間增加了1億人。

增加一個日活躍用戶必然就增加一份視頻數(shù)據(jù)流量，日活躍用戶數(shù)量的高速帶來了該視頻會議服務(wù)提供商視頻數(shù)據(jù)流量的井噴式增長，從而帶給了該視頻會議服務(wù)提供商數(shù)據(jù)中心很大的壓力與挑戰(zhàn)。在2020年新加坡建立了新的數(shù)據(jù)中心后，該視頻會議服務(wù)提供商在全球范圍內(nèi)的云數(shù)據(jù)中心數(shù)量達到了18個。

要承載來自全球各地的海量會議通訊的需求，并且還要保障信息安全，該視頻會議服務(wù)提供商的云數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)帶寬、速率、并發(fā)量等方面的指標要求非常高。日活躍用戶從1000萬人增加到3億人，倘若不事先考慮云數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計，如何能支撐起海量數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長帶來的訪問壓力？

為此，進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)“三角關(guān)系”的平衡，云數(shù)據(jù)中心的管理者想要增加高帶寬、加快速度、縮短延遲越來越迫切，邁向400G／800G以太網(wǎng)的選擇成為必然趨勢。挑戰(zhàn)與機遇往往并存，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)怎能甘于落后？

02

搞定問題，還得靠創(chuàng)新

挑戰(zhàn)來了，讓我們的發(fā)展更有動力。解決問題，還得靠更有能力的技術(shù)躍進。

不過，為什么光纖適合今天的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，光進銅退已經(jīng)成為事實的背后原因到底是什么？

業(yè)內(nèi)人士分析指出，在設(shè)備分布區(qū)域（EDA）中機柜內(nèi)交換機到服務(wù)器方面，銅纜連接方案仍然為一味追求便宜的數(shù)據(jù)中心管理者繼續(xù)發(fā)揮著“余熱”，但是更多數(shù)據(jù)中心管理者需要的是更快吞吐量和設(shè)計靈活性網(wǎng)絡(luò)方案，光進銅退成為了焦點。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前在大型數(shù)據(jù)中心中的光纖占比遠遠高出銅纜，已經(jīng)超過了70％以上，幾乎整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)都在使用光纖。

需求在變，諸多挑戰(zhàn)也公開地擺在了我們面前，這一切挑戰(zhàn)與需求變化，把光纖網(wǎng)絡(luò)的價值進一步彰顯了出來。更高的帶寬容量，更快的速度，更低的延遲率，這越來越明顯的需求，不斷驅(qū)動著數(shù)據(jù)中心管理者在選擇越來越多的光纖部署。

在算力猛增、交換機設(shè)備性能得以提升后，帶寬和速率怎能拖后腿，高密度的光纖部署不僅很有必要，更要做足冗余，這樣才能做到未雨綢繆，用面向未來的考量來減少“不確定性風險”可能帶來的新增成本。

如此看來，搞定數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)，還得靠光纖的技術(shù)躍遷。光纖比任何其他介質(zhì)都能提供更大的帶寬、安全性和可靠性，從可卷曲帶狀光纖到400G光收發(fā)器，看看吧，光纖技術(shù)創(chuàng)新的躍遷早已在面向未來發(fā)展之路上。

光纖技術(shù)創(chuàng)新一，可卷曲帶狀光纖讓數(shù)據(jù)中心管理者積極應(yīng)對日益增長的連接挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)中心的光纖主干網(wǎng)絡(luò)的光纖芯數(shù)從96芯到144芯、288芯和864芯，現(xiàn)在部分光纖制造商已經(jīng)提供6912芯、7776芯的光纜。

為了解決光纖彎曲半徑的挑戰(zhàn)，新的光纖封裝和設(shè)計帶來了密度的增加，光纜制造商開始采用具有250微米、200微米包覆層的可卷曲帶狀光纜結(jié)構(gòu)，有積極一些的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心開始了部署。

光纖技術(shù)創(chuàng)新二，多模讓數(shù)據(jù)中心管理者的眼前一亮。

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，葉交換機到服務(wù)器的連接距離更短，密度更大，主要考慮因素是光纖模塊的成本和運營成本。

2016年推出支持多種波長的新型多模光纖OM5，相比OM4而言，OM5多模光纖實現(xiàn)了更高的單芯容量，可以在雙向應(yīng)用中減少光纖數(shù)，延長距離。雖然在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)鏈路配置相同情況下，OM5總成本比OM4貴大約6．2％。

但是，在這樣并不高的總成本對比下，數(shù)據(jù)中心管理者使用OM5多模光纖可減少纖芯數(shù)量，從而能夠更好的利用現(xiàn)有的光纖線槽，更少的光纜意味著更少的空間占用。

更值得一提的是OM5可以帶來更多的自由度利用未來的技術(shù)，因為OM5多模光纖不僅兼容OM3和OM4光纖類型，同時支持數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)升級到400G／800G甚至更高階調(diào)制方案。

光纖技術(shù)創(chuàng)新三，收發(fā)器類型不斷變化革新，讓數(shù)據(jù)中心運維更省事。

在光收發(fā)器的發(fā)展路徑上，盡管嵌入式光模塊具有更高的帶寬密度和更快的通道速率，但是以太網(wǎng)行業(yè)仍更青睞于 400G可插拔光模塊，原因在于可插拔光模塊更易于維護，同時實現(xiàn)按需付費的成本效益，并且可插拔光模塊的全新設(shè)計也為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計師提供了更多可選工具，如QSFP－DD和OSFP，從而兼顧400G光模塊也支持下一代800G光模塊。

為了實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)連接效率，非常有意思的是，許多數(shù)據(jù)中心仍在使用由多模光纖提供支持的低成本垂直腔面發(fā)射激光 （VCSEL） 收發(fā)器。還有許多數(shù)據(jù)中心則選擇混合方法，即在核心層網(wǎng)絡(luò)中使用單模光纖，而服務(wù)器與一級葉交換機之間采用多模光纖連接。

光纖技術(shù)創(chuàng)新四，IEEE出臺全新400GBASE標準帶來了新機會。

針對多模光纖400 Gbps方面IEEE推出了400GBASE－SR8標準，可以支持24芯MPO連接器或單行16芯MPO連接器。此外，IEEE推出的400Gbase SR4．2標準，使用具有雙向信令的單行MPO8，非常適用于交換機到交換機的連接，同時還引入了OM5多模光纖。

除了以太網(wǎng)升級的挑戰(zhàn)，就是針對光纖技術(shù)創(chuàng)新的選擇，對于數(shù)據(jù)中心管理者而言，到底該選哪條路已經(jīng)十分明顯了。

面向未來，挑戰(zhàn)會更多，發(fā)展會更快。5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、AI等新興技術(shù)應(yīng)用日新月異，伴隨著數(shù)據(jù)中心算力、存儲、交換機整體性能速度在加快，光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷演進，挑戰(zhàn)與機遇依然并存。

對于數(shù)據(jù)中心管理者來說，無論是為了減少鏈接數(shù)量，還是為了減少能耗，抑或是為了節(jié)省投資成本，在迎接400G，面向800G，寄望1．6T的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展路上，交換容量推動網(wǎng)絡(luò)效率的提升，光纖技術(shù)創(chuàng)新與能力的持續(xù)提升可以滿足超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、企業(yè)數(shù)據(jù)中心、多租戶數(shù)據(jù)中心 （MTDC）、服務(wù)提供商數(shù)據(jù)中心更多更高要求。

業(yè)內(nèi)人士透露，據(jù)說有大規(guī)模數(shù)據(jù)中心管理者已經(jīng)開始在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部署2x400G和8x100G解決方案，這樣說來，400G正在迎來，800G、1．6T的部署可能還遠嗎？可以斷言：打造下一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的大趨勢已經(jīng)無法阻擋。

小結(jié)

沒有最快，只有更快

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)從2002年出現(xiàn)10Gb／s后，速率不停迭代。二十多年了，在2023年新春伊始，我們已經(jīng)站在400Gb／s的舞臺上，開啟了800Gb／s的精彩表演。

從數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)“迎來送往”的歷史可以看出，當前基于100G／200G以太網(wǎng)應(yīng)用到躍進到400G／800G，以及可預見的2024年的1．6T、2025年的3．2T，必然會一路加速光纖在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的長足發(fā)展。

沒有最快只有更快。針對數(shù)據(jù)中心鏈路速度的不斷提升，如今，哪個數(shù)據(jù)中心管理者不想想以后怎么辦？是固步自封，還是選擇擁抱400G／800G，以及未來可見的1．6T／3．2T？答案已經(jīng)十分明顯。

當前與未來，數(shù)據(jù)中心行業(yè)競爭依然是十分激烈。在滿足算力、存儲與連接更快速度的選擇上，誰跑在了世界的最前面，誰就能贏得更多的時間，并能借助下一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用贏得更多的機會。

而這一切，需要我們進一步看清楚數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。如何看得更清楚呢？

來自《數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢：2023年發(fā)展趨勢展望》白皮書報告用9個章節(jié)對這一切做了深入淺出的分析，任何一個新技術(shù)的迭代發(fā)展，都會經(jīng)歷一個過程。5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI等新興應(yīng)用帶來數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長，對于富有前瞻性的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心管理者而言，向800G躍進迫在眉睫。在應(yīng)對以太網(wǎng)躍進之路上，低延遲、高帶寬和高可靠的光纖連接方案呈現(xiàn)更好的發(fā)展趨勢。事實上，在光纖技術(shù)領(lǐng)域帶來了可卷曲帶狀光纜、OM5多模光纜、400G光收發(fā)器等創(chuàng)新。此外，隨著邊緣計算的發(fā)展，5G也刺激著數(shù)據(jù)中心的角色不斷演變，同時更多因素在推動多租戶數(shù)據(jù)中心 （MTDC） 連接升級，光纖技術(shù)應(yīng)用更為多元化。一切的變革與發(fā)展，在通往更高速、更大帶寬與容量的1．6T的道路上，超大規(guī)模和多租戶數(shù)據(jù)中心管理者已經(jīng)在磨拳擦掌了。

想要深入了解數(shù)據(jù)中心如何借力光纖技術(shù)應(yīng)對高帶寬、高速度、低延遲的各種網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)的朋友，該白皮書凝聚了全球數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域耕耘數(shù)十年的多位專家的豐富經(jīng)驗與智慧分析，值得一讀。（by Aming）

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       原文標題 : 做出選擇，直面挑戰(zhàn)，揭開數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展真相