全面解读华为新一代400GE数据中心交换机

2020-07-30 09:15

作为带动经济增长、对冲疫情影响，以及赋能千行百业、助力经济社会高质量发展的重要手段，加快新型基础设施建设已成我国立足当前、着眼未来的重大战略部署，并首次被写入两会政府工作报告之中。数据中心、智算中心等算力基础设施作为“新基建”的主要方向之一，也备受全社会关注。

在数据中心升级改造过程中，对网络提出了支撑千行百业业务快速创新，承载海量数据联接的迫切诉求。从100GE迁移到400GE、由SDN向“＋智能”的运维进一步演进，成为数据中心网络未来发展的必由之路。

在7月24日的华为数据通信创新技术峰会活动上，华为数据通信产品线总裁胡克文面向全球发布了华为CloudEngine 16800新一代400GE数据中心交换机，基于业界领先的新平台、新光接口和新智能，实现了数据中心网络的智能超宽、智能联接和智能运维，使能“新基建”各领域高效协同，加快行业数字化转型步伐。

数据中心网络加速迈向新时代

今年以来，“新基建”浪潮席卷大江南北，为全社会、全行业的网络化、数字化、智能化转型注入澎湃动力，牵引万物互联的智能时代加速到来。在新型基础设施中，数据中心作为算力引擎以及数据中枢，相当于智能世界的大脑，重要性毋庸置疑。

随着智能时代的到来，数据中心网络面临三大挑战。胡克文指出，首先是数据流量激增，导致带宽不足。5G、VR／AR、自动驾驶、物联网、人工智能等层出不穷的数字化应用，教育、医疗、办公等用户线上与线下的结合，在影响和改变人们生活生产方式的同时，也带来了新一轮的数据增长。IDC《世界的数字化——从边缘到核心》调研报告指出，到2025年，全球每年产生的数据将增至175ZB，复合年增长率高达61％。按照这样的增长趋势，现有100GE的带宽很快就将难以为继。

其次是算力损失严重。要将数据充分利用起来、挖掘出其中的价值，算力是关键。但传统以太网0．1％的丢包率，导致AI算力只能发挥50％，这在算力本身就存在严重供需不平衡的当前尤其显得触目惊心。

最后是运维自动化需求高涨。随着部署场景的多样化、承载的应用越来越多，网络的规模和复杂度也与日俱增，运维工作逐渐超出了人力所及。SDN只解决自动发放的问题，规划／校检／故障定位仍有赖于人工，数据中心网络亟需全面自动化的新智能运维方案。

正如移动通信已经进入以5G NR技术为代表的5G时代，数据中心网络也迎来了代际更替，在经历了虚机时代和云计算时代后，加速迈向智能IP时代。新一代数据中心网络需具备400GE智能超宽、零丢包智能联接和自动驾驶网络（ADN）的智能运维三大特征——核心节点至少支持768x400GE，满足未来5－10年演进诉求；智能无损自动优化，零丢包低时延，100％发挥AI算力；意图驱动网络全自动部署，智能运维实现故障处理全自动闭环。

新平台、新光接口、新智能

正如胡克文所言，“创新是华为之魂，在每一代产品上都追求极致创新”。作为此次深圳活动上的一大主角，华为CloudEngine 16800新一代400GE数据中心交换机在平台、光接口和运维体系方面均作出了跨时代的创新，从而满足了智能超宽、智能联接和智能运维的诉求。

首先，面向智能超宽的诉求，CloudEngine 16800新一代400GE数据中心交换机的新平台硬件方面在极致工艺、高速信息传输损耗、单位Gbit功耗等领域取得技术突破，实现单机提供业界最大的768端口400GE交换容量；软件方面在自动化配置、路由协议和智能数据分析等功能取得技术突破，提升设备集成度和网络可视化，满足智能时代数据中心算力倍增和超大规模组网的需求。在算力云等场景因为新一代400GE大规模组网降低了业务通信复杂度，带来算力收益大幅提升。

活动上，华为与泰尔实验室联合宣布，新一代旗舰级数据中心交换机CloudEngine 16800满框768个400GE在蛇形组网下转发性能通过了严格检测，完成256字节包L2线速转发无丢包。这是目前业界最大规模的400GE测试，充分彰显了CloudEngine 16800业界领先的400GE性能。

其新光接口基于光器件在多层集成电路、信号处理智能光引擎和智能故障预测方面的技术突破，实现400GE光模块传输能耗降低15％，传输距离提升5倍和90％光链路风险主动识别，确保算力永续。

面向智能联接的诉求，华为CloudEngine 16800新一代400GE数据中心交换机包含独创智能无损算法，实现网络零丢包，可提升数据计算效率27％，数据存储效率30％，保障业务体验。同时，实现计算、存储和业务三张网合一，可降低TCO 30％。当前全球已有超100家数据中心完成零丢包智能无损网络的部署。

面向智能运维的诉求，它基于新智能运维，实现了业界唯一L3级数据中心全生命周期自动驾驶网络，并在1分钟故障感知、3分钟故障定位和5分钟故障修复的智能运维能力上实现未知故障提前预测，将故障自动定位率提升到98％，降低OPEX 43％。

引领时代背后的黑科技

追求创新需要持续而庞大的投入作为底气。华为此前发布的年报显示，其2019年的研发费用支出达到人民币1317亿元，约占全年收入的15．3％，近十年累计投入的研发费用超过6000亿元；从事研究与开发的人员约9．6万名，约占公司总人数的49％。这样的“舍得”，使得这家公司的“武器库”异常充沛。

那么在CloudEngine 16800新一代400GE数据中心交换机这样一款引领时代的设备的背后，又有哪些黑科技“武器”支撑？让我们来探究一下。

从100GE到高密400GE，首先考验的是信号高速传输能力。400GE接口设备内互连信号速率是53Gbps，信号的频率每翻一倍，PCB线路板信号衰减就会增大20％以上，传统的电路板由于采用的是普通铜箔材料及制造工艺问题，当信号传输速率提升时损耗和高频干扰非常严重，存在速率极限。华为采用新型亚微米无损材料及高分子键合技术的制作工艺，将电信号的传输效率提升30％，满足100GE到400GE甚至800GE全生命周期兼容和能力演进。

在能效方面，华为提出业界首个双路输入智能切换的电源模块，采用磁吹灭弧和大励磁技术实现ms级快速切换，21个电源模块就可实现原来40个模块所达到的供电能力和可靠性，电源空间节省50％。同时，在线路板上采用矩阵磁和高频磁技术，能够在两个拇指大小的空间内提供1600W供电能力，使得单位空间的供电效率提升了90％。

超高密并不能依靠简单的硬件堆叠实现，散热是必须解决的问题，也与整张网络的表现息息相关。CloudEngine 16800新一代400GE数据中心交换机从单板和系统两个层级双管齐下予以解决。单板散热方面，芯片会产生热量，如何将这些热量均匀导出单板并散发出去是散热设计的关键。CloudEngine 16800采用独有的碳纳米导热垫和VC相变散热技术，散热效率较业界提升4倍，整机可靠性提升20％。整机散热方面，华为采用了业界首创的混流风扇，使得整机散热效率达到最佳。与业界相比，平均每比特数据的功耗降低50％，相当于每台每年节省32万度电，约合26万元电费，减少碳排放250余吨。加上其独有的磁导率马达，静音导流环噪音降低6dB，真正做到了绿色节能。

在全球数据中心交换机厂商中，华为已连续七年复合增长率第一，发展势头强劲，市场份额亦已位居中国第一、全球前三。其数据中心网络还曾两次荣获Gartner“客户之选”荣誉称号，该奖项标志客户的真实反馈。而此次CloudEngine 16800新一代400GE数据中心交换机的推出，更是开启了数据中心网络拥抱400GE的潮流、引领了一个全新的代际。在接下来的时间里，CloudEngine 16800将有怎样的出色表现，又将如何助力“新基建”、带来更多商业场景创新，值得我们期待。

作者：C114通信网蒋均牧