隨著技術(shù)的進步，視頻流、人工智能和數(shù)據(jù)分析等特定行業(yè)應(yīng)用越來越多地推動更高的數(shù)據(jù)速度和海量帶寬需求。400G 技術(shù)及其下一代光收發(fā)器通過創(chuàng)新服務(wù)帶來全新的用戶體驗，一次可以處理更快、更多的數(shù)據(jù)。
受數(shù)據(jù)流量問題困擾的大型數(shù)據(jù)中心和企業(yè)采用 400G 解決方案來改進運營工作流程并確保更好的經(jīng)濟性。下面簡要概述了 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)中心的興起
多個數(shù)據(jù)中心向 400G 的快速過渡正在改變網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和構(gòu)建方式。這種下一代技術(shù)的一些關(guān)鍵驅(qū)動因素是云計算、視頻流、人工智能和 5G，它們推動了對高速、高帶寬和高度可擴展解決方案的需求。智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、社交媒體等As-a-Service模式產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)也在加速這場400G的轉(zhuǎn)型。
升級到 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)還提供更多的功率、效率、速度和成本節(jié)約。單個 400G 端口比四個單獨的 100G 端口便宜得多。同樣，通過提供高密度、可靠和低成本的每比特部署，增加的數(shù)據(jù)速度允許方便的縱向擴展和橫向擴展。
400G 的工作原理
在查看部署挑戰(zhàn)和解決方案之前，讓我們先了解 400G 的工作原理。首先，400G 以太網(wǎng)鏈路的實際線路速率或數(shù)據(jù)傳輸速度為 425 Gbps。額外的 25 位建立一個前向錯誤連接 (FEC) 程序，用于檢測和糾正傳輸錯誤。
400G采用4級脈沖幅度調(diào)制（PAM4）結(jié)合更高的信號和波特率。與當(dāng)前的不歸零 (NRZ) 信號相比，這將數(shù)據(jù)速率提高了四倍。借助 PAM4，運營商可以針對不同的外形規(guī)格（即 OSFP 和 QSFP-DD）實施 4 條 100G 通道或 8 條 50G 通道。這種光學(xué)收發(fā)器架構(gòu)支持通過并行光纖或多波長傳輸高達(dá) 400 Gbit/s 的數(shù)據(jù)。
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 信令在 400G 端口和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間產(chǎn)生了互操作性問題。也就是說，現(xiàn)有的 NRZ 交換機端口和收發(fā)器不能與 PAM4 互操作。在網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、存儲和其他設(shè)備之間部署網(wǎng)絡(luò)分支連接時，這種挑戰(zhàn)是普遍存在的。
400G 收發(fā)器使用 4 通道 100G 或 8 通道 50G 在電氣和光學(xué)接口上使用 PAM4 信令進行傳輸和接收。然而，傳統(tǒng)的 100G 收發(fā)器是在電氣和光學(xué)側(cè)的 4 條 25G NRZ 信號通道上設(shè)計的。這兩者根本無法互操作，需要基于收發(fā)器的解決方案。
一種此類解決方案是100G 收發(fā)器，它在光端支持 100G PAM4 ，在電端支持 4X25G NRZ。該收發(fā)器在收發(fā)器齒輪箱內(nèi)執(zhí)行 NRZ 和 PAM4 調(diào)制之間的重新定時。這些收發(fā)器的示例是 QSFP28 DR 和 FR，它們與傳統(tǒng) 100G 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完全互操作，以及 QSFP-DD DR4 和 DR4+ 分線收發(fā)器。后者是并聯(lián)系列模塊，接受帶有分線的 MPO-12 連接器到 LC 連接器以連接 FR 或 DR 收發(fā)器。
過多的鏈接襟翼
鏈路抖動是由于光纖連接上的一系列錯誤或故障而在數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生的故障。發(fā)生這種情況時，兩個收發(fā)器都必須執(zhí)行自動協(xié)商和鏈路訓(xùn)練 (AN-LT)，然后數(shù)據(jù)才能再次流動。如果鏈路抖動頻繁發(fā)生，即每分鐘幾次，它會對吞吐量產(chǎn)生負(fù)面影響。
雖然鏈路抖動在成熟的光學(xué)技術(shù)中很少見，但它們?nèi)匀粫l(fā)生，并且通常是由配置錯誤、電纜損壞或收發(fā)器故障引起的。對于 400GbE，由于收發(fā)器模塊或交換機的熱量和設(shè)計問題，可能會出現(xiàn)鏈路抖動。正確選擇收發(fā)器、交換機和電纜可以幫助解決此鏈路抖動問題。
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)。這會導(dǎo)致熱量問題，從而導(dǎo)致光纖對齊困難、數(shù)據(jù)包丟失和光學(xué)失真。當(dāng)為 40GbE 設(shè)計的舊 QSFP 收發(fā)器外形規(guī)格用于 400GbE 時，經(jīng)常會出現(xiàn)收發(fā)器可靠性問題。
400GbE 系統(tǒng)中使用的更新模塊也遇到了類似的挑戰(zhàn)，例如 QSFP-DD 和 CFP8 外形規(guī)格。一種解決方案是在將收發(fā)器部署到要求苛刻的環(huán)境之前對其進行壓力測試。還建議在選擇過程中優(yōu)先考慮收發(fā)器設(shè)計。
在您的數(shù)據(jù)中心部署 400G
為了跟上網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備、用戶和應(yīng)用程序數(shù)量不斷增加的步伐，需要速度更快、容量更大且可擴展性更強的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。400G滿足了這些需求，是面臨網(wǎng)絡(luò)容量和效率問題的數(shù)據(jù)中心和大型企業(yè)的最優(yōu)解決方案。在您的數(shù)據(jù)中心或組織中成功部署 400G 技術(shù)取決于您對數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)需求的明確表達(dá)程度。
升級您的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施有助于緩解從速度和帶寬挑戰(zhàn)到成本限制的瓶頸。但是，充分利用您的網(wǎng)絡(luò)升級取決于部署程序和過程。這可能意味著解決共同的挑戰(zhàn)并在必要時尋求幫助。
經(jīng)驗法則是尋求 IT 專家的專業(yè)幫助，他們將指導(dǎo)您完成 400G 升級過程。IT 專家將幫助您選擇最好的收發(fā)器、電纜、路由器和交換機來使用，甚至對您的整個網(wǎng)絡(luò)進行全面的風(fēng)險分析。這樣，您就可以根據(jù)您的網(wǎng)絡(luò)需求和客戶需求進行適當(dāng)升級。
