400G數(shù)據(jù)中心部署挑戰(zhàn)及解決方案

隨著技術(shù)的進(jìn)步，視頻流、人工智能和數(shù)據(jù)分析等特定行業(yè)應(yīng)用，日益要求提高數(shù)據(jù)速度和滿足海量帶寬需求。400G技術(shù)及其下一代光收發(fā)器通過(guò)創(chuàng)新服務(wù)為用戶帶來(lái)全新體驗(yàn)，允許更快、同時(shí)處理更多數(shù)據(jù)。

大型數(shù)據(jù)中心和面臨數(shù)據(jù)流量問(wèn)題的企業(yè)，采用400G解決方案來(lái)改善運(yùn)營(yíng)工作流程并確保更好的經(jīng)濟(jì)效益。下面簡(jiǎn)要概述了400G的興起、部署該技術(shù)的挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

400G數(shù)據(jù)中心的崛起

多個(gè)數(shù)據(jù)中心快速過(guò)渡到400G正在改變網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建方式。這項(xiàng)下一代技術(shù)的一些關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素包括云計(jì)算、視頻流、人工智能和5G，它們推動(dòng)了對(duì)高速、高帶寬和高度可擴(kuò)展解決方案的需求。智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、社交媒體和其他即服務(wù)模式產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)也在加速這一400G轉(zhuǎn)型。

升級(jí)到400G數(shù)據(jù)中心的主要好處是增加了高端部署所需的數(shù)據(jù)容量和網(wǎng)絡(luò)功能。該技術(shù)還提供更高的功率、效率、速度和成本節(jié)省。單個(gè)400G端口比四個(gè)單獨(dú)的100G端口便宜得多。同樣，通過(guò)提供高密度、可靠且低成本的每比特部署，增加的數(shù)據(jù)速度可以方便地進(jìn)行擴(kuò)展和擴(kuò)展。

400G的工作原理

在討論部署挑戰(zhàn)和解決方案之前，我們先來(lái)了解一下400G的工作原理。首先，400G以太網(wǎng)鏈路的實(shí)際線路速率或數(shù)據(jù)傳輸速度為425Gbps。額外的25位建立了前向錯(cuò)誤連接(FEC)程序，用于檢測(cè)和糾正傳輸錯(cuò)誤。

400G采用4級(jí)脈沖幅度調(diào)制(PAM4)來(lái)組合更高的信號(hào)和波特率。這使數(shù)據(jù)速率比當(dāng)前的非歸零(NRZ)信號(hào)高出四倍。借助PAM4，運(yùn)營(yíng)商可以為不同的外形尺寸（即OSFP和QSFP-DD）實(shí)現(xiàn)4通道100G或8通道50G。這種光收發(fā)器架構(gòu)支持通過(guò)并行光纖或多波長(zhǎng)進(jìn)行高達(dá)400Gbit/s的傳輸。

部署挑戰(zhàn)和解決方案

設(shè)備之間的互操作性

400G部署引入的PAM4信號(hào)會(huì)導(dǎo)致400G端口與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間出現(xiàn)互操作性問(wèn)題。也就是說(shuō)，現(xiàn)有的NRZ交換機(jī)端口和收發(fā)器無(wú)法與PAM4互操作。在網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、存儲(chǔ)和其他設(shè)備之間部署網(wǎng)絡(luò)分支連接時(shí)，通常會(huì)遇到這一挑戰(zhàn)。

400G收發(fā)器使用4條100G通道或8條50G通道進(jìn)行傳輸和接收，電接口和光接口均使用PAM4信號(hào)。然而，傳統(tǒng)的100G收發(fā)器在電接口和光接口上均設(shè)計(jì)為4條25GNRZ信號(hào)通道。這兩者無(wú)法互操作，需要基于收發(fā)器的解決方案。

其中一個(gè)解決方案是支持光學(xué)端100GPAM4和電氣端4X25GNRZ的100G收發(fā)器。該收發(fā)器在收發(fā)器變速箱內(nèi)執(zhí)行NRZ和PAM4調(diào)制之間的重新定時(shí)。這些收發(fā)器的示例包括QSFP28DR和FR，它們與傳統(tǒng)100G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完全可互操作，以及QSFP-DDDR4和DR4+分支收發(fā)器。后者是并行系列模塊，可接受帶有分支的MPO-12連接器，以連接到LC連接器，從而連接FR或DR收發(fā)器。

過(guò)多的鏈路抖動(dòng)

鏈路抖動(dòng)是由于光纖連接上出現(xiàn)一系列錯(cuò)誤或故障而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生的故障。發(fā)生這種情況時(shí)，兩個(gè)收發(fā)器都必須執(zhí)行自動(dòng)協(xié)商和鏈路訓(xùn)練(AN-LT)，然后數(shù)據(jù)才能再次流動(dòng)。如果鏈路抖動(dòng)頻繁發(fā)生（即每分鐘發(fā)生幾次），則會(huì)對(duì)吞吐量產(chǎn)生負(fù)面影響。

盡管成熟的光學(xué)技術(shù)很少出現(xiàn)鏈路抖動(dòng)，但仍會(huì)發(fā)生鏈路抖動(dòng)，而且通常是由配置錯(cuò)誤、電纜損壞或收發(fā)器故障引起的。對(duì)于400GbE，鏈路抖動(dòng)可能由于收發(fā)器模塊或交換機(jī)的熱量和設(shè)計(jì)問(wèn)題而發(fā)生。正確選擇收發(fā)器、交換機(jī)和電纜可以幫助解決此鏈路抖動(dòng)問(wèn)題。

收發(fā)器可靠性

一些光收發(fā)器制造商面臨著保持在設(shè)備功率預(yù)算范圍內(nèi)的挑戰(zhàn)。這會(huì)導(dǎo)致熱量問(wèn)題，從而導(dǎo)致光纖對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題、數(shù)據(jù)包丟失和光學(xué)失真。當(dāng)為40GbE設(shè)計(jì)的舊QSFP收發(fā)器外形尺寸用于400GbE時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)收發(fā)器可靠性問(wèn)題。

400GbE系統(tǒng)中使用的較新模塊（例如QSFP-DD和CFP8外形尺寸）也面臨類似的挑戰(zhàn)。一種解決方案是在將收發(fā)器部署到要求極高的環(huán)境中之前對(duì)其進(jìn)行壓力測(cè)試。在選擇過(guò)程中，還建議優(yōu)先考慮收發(fā)器設(shè)計(jì)。

在數(shù)據(jù)中心部署400G

為了跟上網(wǎng)絡(luò)中不斷增長(zhǎng)的設(shè)備、用戶和應(yīng)用程序數(shù)量的步伐，需要更快、高容量和更具可擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。400G滿足了這些需求，是數(shù)據(jù)中心和大型企業(yè)面臨網(wǎng)絡(luò)容量和效率問(wèn)題的最佳解決方案。在數(shù)據(jù)中心或組織中成功部署400G技術(shù)取決于您對(duì)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)需求的表達(dá)能力。

升級(jí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施有助于緩解速度和帶寬挑戰(zhàn)以及成本限制等瓶頸。但是，充分利用網(wǎng)絡(luò)升級(jí)取決于部署程序和流程。這可能意味著解決常見(jiàn)挑戰(zhàn)并在必要時(shí)尋求幫助。

經(jīng)驗(yàn)法則是尋求IT專家的專業(yè)幫助，他們將指導(dǎo)您完成400G升級(jí)過(guò)程。IT專家將幫助您選擇最佳的收發(fā)器、電纜、路由器和交換機(jī)，甚至對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行徹底的風(fēng)險(xiǎn)分析。這樣，您就可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求和客戶需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)。

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