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更新时间:2022-09-19 09:30:24浏览次数:341

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网络是数据中心zui为重要的组成部分,完成了所有设备之间的互连,并让各种数据在不同设备之间畅通传递,包括现在火热的云计算、大数据及虚拟化技术都要依仗网络。有些时候,网络带宽的高低已成为了影响数据中心业务部署发展zui为关键的因素。网络带宽就像服务器CPU的计算能力一样,在固定大小面积的一块芯片上要提升计算能力,需要不断在技术上寻求突破,对于网络带宽同样如此,单端口带宽是决定网络带宽水平的重要依据。当然,我们可以通过多链路捆绑以达到更高的带宽,但这样不仅浪费传输线路,而且对带宽并没有明显提升。比如:我们可以将四个10G端口做链路捆绑,得到40G总带宽,但线路要铺设四条,如果用40G端口,一个端口就能够满足,而且若四个40G端口做链路捆绑就能够得到160G的带宽。这样,通过提升单端口带宽得到的效果zui显著,所以很多数据中心都在追求更高的单端口带宽技术。

数据中心网络主要采用以太网协议转发技术,回望这几十年的以太网发展史,网络带宽已经从zui开始的1M发展到现在的100G.数据显示,2016年,100G光模块的出货量接近100万只,100G光模块销售额也达到了11.5亿美元,相比2015年的4.6亿美元,增幅高达150%,2017年仍将继续保持高速增长。要知道40G/100G的标准IEEE802.3ba也仅是在2010年6月才发布,距今还不到7年,可以太网从诞生到现在也不过才44年,从1M到10G用了三十年,而40G/100G也就发展了十年而已,速度提升的越来越快。如今40G端口已经成为数据中心的标配,作为数据中心的出口,40G 的光模块出货量基本和10G持平,很快可以超越10G.而在一些大型数据中心,40G端口只能作为接入,用100G端口作为出口与广域网互连,这样一下子大大提升了网络带宽。虽然100G的价格依然比10G和40G高出不少,但依然阻挡不了数据中心对100G的旺盛需求。

随着100G大规模步入商用,很多人又瞄上了400G,甚至更高。其实在光纤里传输速度达到100G难度已经很大了,实现400G的难度将会更大。100G在技术实现上,实际上是将10G的光纤做捆绑,zui多10根这样来达到100G的带宽,这里虽然在模块和光纤体积上有了明显缩小,但技术上并没有很大的突破。只是在速率打包上存在一些挑战而已。然而如果做400G还用光纤捆绑的方式就行不通了,那需要40根10G的光纤,因为已经很难再将10G光纤做得更细了,这必须要从根本上解决速率传输问题。400G面临的主要问题是传输距离和频谱效率的平衡问题。由于400G速率相对于100Gbit/S提升了4倍,如果采用与100G*相同的技术,那么对于光电器件的带宽响应也要提升4倍,目前的器件无法满足。还有

速率提升到400G后,端口对于光信噪比的要求显著增高,这就意味着传输距离将会明显缩短。到目前为止,还没有看到能够很好解决这些问题的标准出台。虽然已经有三个比较明确的技术解决方案,但每种都有一些缺陷,更是达不到商用的程度,所以400G的标准出台也还要等待一些时日。早在2014年,IEEE802执行委员会就批准了400G以太网工作组成立,命令为P802.3bs.经过产业界各方的共同努力,草案D1.0已经于2015年9月推出,目前已经进入草案D3.0的征求意见阶段,预计在2017年底能够正式发布标准。随着有关标准的成熟推出,将为后续400G产业发展起到较大的推动作用。

实际上,网络带宽从1M到400G,提升的速度是越来越快了,尤其是1G之后,不到10年就能提升一个数量级。未来网络带宽能够达到多少,极限是多少,谁也说不清。曾有专家理论计算以太网传输速度的极限是1000G,即单端口传输速率无法超过1000G.这个依据的是香农理论,香农理论决定系统的频谱效率越高(容量越大),信号无误码传输需要的信噪比就越大,过大的信噪比会导致光传输距离大幅缩短,当端口速率达到1000G时,传输距离已经很近了,根本没法实用。不过美国加州大学圣巴巴拉分校在2015年就已经研发出1000G的端口带宽,并声称可以在2020年研发出10000G,即10T的以太网端口带宽,一举突破以太网理论速率限制,虽然没有说明传输距离有多远,但至少是可以理论实现的。如果这个真正变成现实的话,将*打破现有1000G速度理论极限的说法。其实我们回头看以往的科技历史,在万维网出现之前的20年间,以太网的速度增幅大约为10年左右一个量级:1973-83年为10Mbps,1993年为100Mbps,1998年为1G,2002年为10G,2013年为100G,一切在当时看都是不可能的事情,现在也都实现了,聪明的人类总是会找到解决问题的办法的。可以预计在2019-20年IEEE可能会成立1Tb(1000G)研究小组,然后到2023-24年,1Tb以太网标准也将会获得通过。20年后是10T以太网;30年后是100T;40年后将出现1Pb以太网。到那时下载一个4D大片也只需要1秒,瞬间完成。相信科技可以改变一切。

数据中心的网络带宽需求从未停止,伴随着移动设备的普及化、视频业务的流行化、移动互联的深入化,数据中心对带宽的需求只会持续增加。数据中心只能被动地去扩展网络容量,40G、100G、400G甚至1Tb都有可能,只要有需求,就会有人愿意去做这方面的技术研究,突破现有网络带宽的极限。在未来,数据中心网络带宽没有zui高,只有更高。没有人知道未来网络带宽的极限是多少,也没有人能够预测,但只要有实际需求,只要数据中心带宽需求不断提升,就可能会出现新技术突破现有带宽限制,一切皆有可能!

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