芯耀
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隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，網(wǎng)路上的數(shù)據(jù)信息呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，云服務(wù)逐漸走入用戶的視野，也正是消費(fèi)者和企業(yè)的云業(yè)務(wù)推動(dòng)著數(shù)據(jù)中心向前發(fā)展。數(shù)據(jù)中心和外界互聯(lián)有兩個(gè)通道，第一個(gè)是數(shù)據(jù)中心和互聯(lián)網(wǎng)用戶互聯(lián)，第二個(gè)是數(shù)據(jù)中心之間的互聯(lián)。數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)使得數(shù)據(jù)中心之間互聯(lián)面臨許多問(wèn)題。2015 年 10 月美高森美斥資 24 億美元收購(gòu)了老牌半導(dǎo)體廠商 PMC-Sierra，獲得存儲(chǔ)、OTN 傳輸網(wǎng)絡(luò)、擴(kuò)展器和控制器等服務(wù)能力，如今我們看到，美高森美攜手 ClariPhy 幫助超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
數(shù)據(jù)中心互聯(lián)前景可觀且快速增長(zhǎng)
有人對(duì) Facebook 的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了 24 小時(shí)監(jiān)控后發(fā)現(xiàn)，其中 60%的數(shù)據(jù)流量來(lái)自數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，18%到 20%是數(shù)據(jù)中心之間的流量交換。一個(gè)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心一般有 20W 臺(tái)服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心之間互聯(lián)帶寬可以達(dá)到 960T，這相對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的局之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)達(dá)到了 40 倍的數(shù)據(jù)增長(zhǎng)，由此可見(jiàn)，數(shù)據(jù)中心之間的流量非常可觀。另外，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)發(fā)展到大型倉(cāng)庫(kù)規(guī)模數(shù)據(jù)中心，接下來(lái)分布式數(shù)據(jù)中心將會(huì)提上日程，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)就隨之變成一個(gè)重要的課題。美高森美產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理 Kevin So 解釋，“分布式數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需要大量的光傳輸帶寬，光傳輸網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì) 140 億到 160 億美金，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)大約會(huì)占到 15%，市場(chǎng)前景非?？捎^，并且增長(zhǎng)很快。”
美高森美產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理 Kevin So
光傳輸進(jìn)入數(shù)據(jù)中心面臨的挑戰(zhàn)
光傳輸進(jìn)入數(shù)據(jù)中心需要和數(shù)據(jù)中心的冷卻方式相匹配。數(shù)據(jù)中心通常采用冷熱通道的冷卻結(jié)構(gòu)，機(jī)柜之間一般面對(duì)面，背對(duì)背，面對(duì)面的通道稱為冷通道，背對(duì)背的通道成為熱通道。這樣冷通道和熱通道隔離開(kāi)來(lái)，可以最大效率實(shí)現(xiàn)冷卻。ClariPhy 亞太區(qū)高級(jí)總監(jiān) Andrew Qiu 指出，“光傳輸設(shè)備如果想進(jìn)入數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，通常也會(huì)采用從前往后的冷卻方式，以至于不會(huì)影響數(shù)據(jù)中心的已有布局。對(duì)于光傳輸設(shè)備從下往上的方式排熱，如果想進(jìn)入數(shù)據(jù)中心需要做相應(yīng)的優(yōu)化和改造?！?/p>
數(shù)據(jù)中心互聯(lián)通常采用兩種方式，一種是暗光纖，一種是租用線路，ICP 會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求二者兼用。另外，數(shù)據(jù)外泄問(wèn)題嚴(yán)重，物理層加密成為必須。對(duì)于數(shù)據(jù)外泄我們記憶最深刻的就是斯諾登事件，據(jù)統(tǒng)計(jì)每次數(shù)據(jù)外泄都會(huì)造成 3800 萬(wàn)美元的損失，預(yù)計(jì)到 2019 年每年造成的數(shù)據(jù)外泄高達(dá) 2.1 萬(wàn)億美元。因此，ICP 強(qiáng)制新的加密政策以防止數(shù)據(jù)外泄，并強(qiáng)制數(shù)據(jù)在離開(kāi)數(shù)據(jù)中心的時(shí)候必須進(jìn)行物理層加密，這也驅(qū)動(dòng) DWDM 平臺(tái)的加密需求。
SDN 應(yīng)用在光傳輸中不僅要能控制數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的設(shè)備，而且要求擴(kuò)展到數(shù)據(jù)中心外部設(shè)備，也就是只要被數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，都要求通過(guò) SDN 的方式進(jìn)行管理。電信運(yùn)營(yíng)要求原有的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)明確給出南向接口，而互聯(lián)網(wǎng)公司要求南向和北向接口都給出。在數(shù)據(jù)中心和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，要求 SDN 會(huì)直接進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。
相干光技術(shù)：未來(lái)會(huì)是 DCI 網(wǎng)絡(luò)的首選
針對(duì) DCI 優(yōu)化的光傳輸設(shè)備需要支持 DC 光模塊，DCI 對(duì)客戶端光模塊的的要求不同，電信運(yùn)營(yíng)商在 10G 選用 XFP 和 SFP+，在 40G 選用 CFP，在 100G 選用 CFP、CFP2 和 CFP4。而數(shù)據(jù)中心一般需要采用端口密度比較高的光模塊，10G 和 4G 選用 QSFP+，100G 選用 QSFP28。
相干光傳輸是唯一一種在提供大容量傳輸?shù)耐瑫r(shí)能夠降低每比特成本的技術(shù)。相干光傳輸中的關(guān)鍵器件是 DSP，其會(huì)將光域上的傳輸損傷在電域里通過(guò)數(shù)字方式進(jìn)行補(bǔ)償，這樣就會(huì)省去昂貴的色散補(bǔ)償模塊（DCM）；這樣也便于網(wǎng)絡(luò)管理，可擴(kuò)展到每波長(zhǎng) 400G 或更高，用更大的容量來(lái)降低每比特成本，因此相干光技術(shù)是業(yè)界一致公認(rèn)的 100G 及以上的傳輸首選技術(shù)。
芯片廠商如何支持光傳輸進(jìn)入數(shù)據(jù)中心？
數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的需求最終會(huì)落實(shí)到兩個(gè)器件：相干 DSP 和 OTN 處理器，它們能夠滿足所有 DCI 的需求。目前，各個(gè)光傳輸設(shè)備廠家都針對(duì)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)提供了新一代的光傳輸平臺(tái)。他們產(chǎn)品性能和特性的共同點(diǎn)包括：支持 DC 客戶端光模塊（QSFP，QSFP28 等）；支持由前向后的空氣流通；支持交直流供電；控制層軟件最小化甚至沒(méi)有；開(kāi)放的 API 和 OS（Linux，SDN 北向 API 等）。
另一個(gè)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的重點(diǎn)是 OTN 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。OTN 優(yōu)勢(shì)在于：可以從 1G 擴(kuò)展到 100G 或更高；針對(duì)波長(zhǎng)的 OAM 管理（快速故障隔離，保護(hù)倒換）；低延時(shí)，透明承載所有業(yè)務(wù)； 用匯聚高效的利用 100G 波長(zhǎng)；節(jié)省成本：和電信運(yùn)營(yíng)商用的同樣技術(shù)；讓線速 / 滿帶寬加密成為可能。
美高森美支持 G.Hao 方案的演示
DCI 流量在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)可利用 OTN 交換的好處，給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)創(chuàng)收的機(jī)會(huì)。例如：數(shù)據(jù)中心之間的帶寬點(diǎn)播，白天 DC 間開(kāi)啟最小帶寬，保證業(yè)務(wù)支持；夜間 DC 間開(kāi)啟最大帶寬（緩存，數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像等）以享受更低的電費(fèi)的帶寬費(fèi)。有人會(huì)問(wèn) OTN 交換是如何做到這些的？答案就是用 G.HAO 動(dòng)態(tài)調(diào)整 ODUflex 的大小，美高森美的 DIGI 系列是業(yè)界第一個(gè)支持 G.Hao 的方案。Kevin So 指出，“同時(shí)，美高森美的 DIGI-G4 OTN 處理器幫助客戶將光傳送設(shè)備的 100G OTN 端口密度提高一倍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)每 100G 端口功耗減少 50%。此外，客戶可以通過(guò)重用現(xiàn)有 100G OTN 設(shè)計(jì)在 DIGI 軟件方面的投資，獲取顯著的上市時(shí)間優(yōu)勢(shì)。這些基于 DIGI-120G 的設(shè)計(jì)現(xiàn)已付運(yùn)用于運(yùn)營(yíng)商和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心互連(DCI)網(wǎng)絡(luò)中?！?/p>
ClariPhy 是美高森美的合作伙伴，專注于研發(fā)相干光通信 DSP 產(chǎn)品。Andrew Qiu 介紹，“ClariPhy 是業(yè)界首個(gè)量產(chǎn)的 28nm FlexCoherent DSP 的公司，已在全球的電信和 DCI 網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，翻倍光模塊上的光纖容量達(dá)到每光纖最高 25Tbps，光模塊成本減半，OSNR 利用多調(diào)制在可及的 OSNR 條件下達(dá)到最大容量，具有 200G 16QAM, 100G QPSK 和 40G QPSK；助力 DCI 從城域走向海底電纜。目前我們已經(jīng)推出了 LightSpeed 系列產(chǎn)品，包括 LightSpeed III–Ultra FlexCoherent，每光纖 70Tbps– 破紀(jì)錄的性能，每線卡 6.4Tbps；每波長(zhǎng) 400G 或以上的成本攔腰對(duì)折。LightSpeed II–Flex Coherent DSP 是 業(yè)界首個(gè) 28nm 單芯片， 200/100/40G 相 DSP， 最先上市的 200G 16QAM SoC；每比特成本降 50%；LightSpeed I Industry’s first DSP 是業(yè)界首個(gè)單芯片 40/50G 相干 DSP?！?/p>
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