数据中心互连部分光纤部署的机遇与挑战

2019-07-25 08:45

数据中心互连应用已经成为网络领域中一个重要且快速增长的部分。本文将探讨这种增长的几个原因，包括市场变化、网络架构变化和技术变化。

数据的巨大增长推动了数据中心园区的建设，尤其是超大型数据中心的建设。现在，一个园区里的几栋建筑都必须用足够的带宽连接起来。为了保持单个园区内数据中心之间的信息流动，需要多大带宽？每个数据中心今天可以以高达200 Tbps的容量向其他数据中心传输，而未来需要更高的带宽（见图1）。

图1 概念园区布局。DCI要求和距离是独一无二的，

带宽需求可高达100 Tbps甚至200 Tbps。

是什么推动了园区建筑之间如此巨大的带宽需求？

首先，东西向通信量的指数增长受到设备对设备通信的支持。第二个趋势与采用更平坦的网络架构有关，例如脊叶网络或CLOS网络。其目标是在园区内拥有一个大型网络结构，因此需要在设备之间建立大量的连接。

传统上，数据中心构建在由核心交换机、汇聚交换机和接入交换机组成的三层拓扑结构上。虽然成熟且广泛部署，但传统的三层体系结构已不再满足超大规模数据中心园区环境不断增加的工作负载和时延需求。作为响应，今天的超大型数据中心正在迁移到脊叶架构（见图2）。在脊叶架构中，网络分为两个阶段。脊阶段用于聚合数据包并将其路由到最终目的地，叶阶段用于连接主机端和负载平衡连接。

理想情况下，每个叶交换机都会扇出到每个脊交换机，以最大限度地提高服务器之间的连接，因此，网络需要高进制脊核心交换机。在许多环境中，大型脊交换机连接到更高级别的脊交换机，通常称为园区或聚合离子脊交换机，以将园区中的所有建筑连接在一起。由于这种更平坦的网络结构和采用高进制交换机，我们期望看到网络变得更大、更模块化和更可扩展。

图2 脊叶结构以及高进制交换机需要数据中心结构中的大量互连。

如何以最具成本效益的方式提供最佳的连接？

业界已经评估了多种方法，但普遍的模式是在大量的光纤上以较低的速率传输。要使用此方法达到200 Tbps，每个数据中心互连需要超过3000芯光纤。当您考虑将每个数据中心连接到单个园区中的每个数据中心所需的光纤时，密度很容易超过10000芯光纤！

一个常见的问题是，何时使用DWDM（密集波分复用收发器）或其他技术来增加每根光纤的吞吐量，而不是不断增加光纤的数量？目前，长达10公里的数据中心互连应用通常使用CWDM （粗波分复用）1310nm收发器，与DWDM系统的1550nm传输波长不匹配。因此，在数据中心之间使用高芯数光缆来支持大规模互连。

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