自从2002年IEEE802.3ae 标准正式出台以后,以太网络的速度得到了极大的发展,比如阿姆斯特丹和东京互联网核心交换节点的流量已经突破600Gbps,,尽管10G bps的传输速率已经极大的发挥了普通多模光纤和双绞线的潜力.但是随着网络应用的发展,特别是现在网络视频,智能化等多种业务快速发展的今天,,10GBase已经体现出局限性.2009年11月中旬,Intel开始发售10GBase-T.可以预见,随着IEEE802.3az标准的成熟以及芯片技术的提高,10GBase-T的功耗会进一步降低.将来PC甚至是普通都会采用10Gbps以太网络.
所以在2006年10G Base-T 标准出台后,,IEEE根据网络发展的趋势,于当年6月就成立了HSSG(Higher Speed study Group)研究小组.并于2007年12月批准了PAR(Project Authorizatf42e20dc1d1f57341d6f46ac98185 Request)发展下一代网络40G/100G以太网标准.按照计划下一代标准IEEE 802.3ba 将于2010年6月份出台.40G与100G目前看来,将来的应用主要集中在数据中,当服务器大范围采用10GBase-T的时候,核心交换的速度必须随之有一个大幅的提升.同时数据中心中的FCOE,CSI等技术使得SAN/LAN网络融合成为趋势,这也对以太网络的速率提出了更高的要求.而且现在以太网还面临像Infiniband这样{zg}可以支持120G传输的技术的竞争压力,所以新标准的出台已经迫在眉睫.
当前在核心交换机市场,已经有相当多的交换机厂商宣布他们的交换机背板已经支持100G的标准,Juniper等厂商已经开始推广100G以太网的接口板;在终端市场,40G以太网的网卡也已经开始发售,如Mellanox 于2009年9月推出Connec EN 40G PCIe网卡,,支持IEEE Draft 2.3ba/D2.0 40GBASE-CR4, -SR等协议.与Mellanox垄断infiniband芯片不同,IEEE 802.3ba芯片的竞争会更激烈,,将来产品的价格优势会很明显.
40G和100G以太网到底是什么,简单的说就是将以太网的速率提高到40Gbps/100G bps. 其中会牵涉到MAC参数,物理层,和部分的变化.本文主要介绍802.3ba 的物理基础部分,因为目前标准仍然处在草案(D3.0)阶段,没有{zh1}定稿,所以本文介绍的可能会与将来出台的标准有细微的差别.但是基础的物理链路已经不会有大的变化,所以我们现在新建数据中心时,为了考虑将来的升级问题,就有必要对下一代网络有一个的大致的了解.
二,40G/100G与布线系统
通常来讲我们要提高传输速率大致有几条途径:1)xxx率的编码方式;2)更大的传输带宽,;3)多路传输(复用).
在万兆时代,OM3 与Cat6A的应用大大增加了传输的带宽,再加上芯片技术的提高和DSP处理能力的增强使得编码能够更有效率,最终使万兆以太网能够得以推广.但是到了万兆之后,首先介质的传输带宽增加不明显,OM4对OM3和Cad1b0265106fc09b15bc7be954d93A 对Cat6A都只增加了2倍多的带宽,,如果要达到100G的传输速率,就必须在其他方面取得突破. 但是靠提高编码效率的方式来提高带宽面临两大瓶颈:1) 编码效率的提高多是利用电磁波传输,光传输的编码效率很难大幅提高.2)编码效率的提高直接导致处理成本的增加,要求更昂贵的设备.还有一些其他的因素如时间的紧迫性,防止技术的垄断性等多方面的要求,导致了目前主要的研究方向在并行与复用系统.采用该方案{zd0}的好处就是可以直接借鉴过去的标准,减少新元器件的开发和研制,加速新标准的推出,降低系统的成本.就像现在多核514d19913463efe75773aac73689其道一样.
目前40G/100G 以太网的标准主要有以下几个:
注:E: Extra long Reach; L: long Reach; S: Short Reach,; C:Aem09f203b48ace5d33411fa1bc7cd8fc
根据上表中的实现方式,,可以分成3个部分,,单模光纤,,多模光纤和铜缆/背板.先来看一下单模的传输方式.单模光纤理论上带宽是无限的,07b77cbbb795062f86613cccf209研究初期讨论过有两种基于SMF的实现方法,1)串行 2)WDM波分复用.如果采用串行40G方式,成本大约是WDM的6倍,同时功耗也大大高于WDM,而且部分新元器件需要重新开发,这会极大的影响到标准的按时发布和市场的推广,而WDM已经是成熟技术,所以经过委员会的激烈讨论和xx,WDM以微弱优势胜出({lx1}2票).所以目前基于单模光纤的40G/100G采用WDM的波分复用方式实现,4*10G或者4*25G.
无论是现在的波分复用方式还是将来可能会出现的串行方式,都仍然是在1对单模光纤内传输双工系统,对布线系统没有特殊的要求,,所以目前的单模光纤已经能够满足将来的需求.
上面提到的OM4 光纤目前的EMB为4700Mhz·KM,虽然多模光纤的EMB可以{zg}做到acce8a1ee86157941dc3cfc1
100G 的传输
40G 的传输
多模光纤和单模光纤不同,,对带宽是有限制的.在上一代10GBase-SR标准中OM1与O7318d2286a7a1faaae0182fb9aee2 光纤都是可以采用的,,只是O3f941a60ddcc5b9fe8e886e2a47c 光纤只能支持33米的距离.到了新一代标准中只有OM3 和OM4两种类型的光纤可以采用,可支持的传输距离分别为100米和125米.设定这个距离主要出于两个方面的考虑:1)根据统计表明,数据中心内的骨干光纤链路88%小于100米,94%小于125米,{bfb}小于300米,,100米已经基本够用.2)成本和实现难度较小,方案比较稳妥,,因为并行传输对传输的衰减等指标要求很高.但是目前关于距离这部分的争议仍然很大,有多家研究机构提出,采用一些方法可以让OM3支持150米以上,OM4支持250米以上的距离,也许将来的标准在这方面会有变化.
所以如果现在要新建一个数据中心,要考虑升级到下一代网络,{zh0}的选择就是采用OM3 或OM4光缆,配合MPO/MTP连接器加预连接的解决方案,这样至少在升级网络的时候,,原有的光纤布线系统还能够继续使用.
基于铜缆和背板的传输方式因为不在综合布线的范畴内,,所以本文不做详细介绍.基本上也都采取多路并行的传输方式.另外CR与KR的传输距离非常近,只有在最核心的部分才会采用.
也许有人会问到基于双绞线的1074fcfab6487943c1fa4074
我们知道香农公式可以用来描述给定带宽和信噪比的极限速率.
C为速率,W为带宽,S/N为信噪比,假设我们要在4对双绞线上运行40Gbps的双工传输(10Gbps每线对),传输带宽1Ghz.从公式可以推算出,S/N为1023.也就是说要在4对双绞线上传输40Gbps,信噪比至少要达到30.1dB,相比10GBase-T的18.8dB极限信噪比,提高了近12dB.这样的要求只有采用双屏蔽的7A类系统才能达到.而且功耗会相当高.
考虑到目前IEEE至少要2年以后才会开始基于双绞线的下一代以太网,而一个标准从开始研究到成熟至少需要4-5年,从标准成熟到网卡设备成熟又需要4-5年.所以目前采用6A类系统的水平布线,可以说已经xx能够满足现在和将来相当长一段时间内的需求,基本上在数据中心内的整个生命周期里都不会有升级的需求.
三 成本问题
在考虑使用哪种网络的时候,,成本始终都是一个重要的因素.那么40G与100G以太网的成本如何呢?是否会上升到无法接受的地步呢?一般情况一个完成的光链路,可以大致分为3个部分:4d0ffeaf00be2b7752bd4142377ef0e29e4a81c052e3f389
如果把2009年的10G-SR系统的费用设为1,初期40G-SR的费用在3.5/3.6(OM3/OM4),基于单模光纤的40G-LR将是7.1, 将来随着32nm芯片技术的成熟,40G-SR系统的费用将降低到1.8左右.
100G以太网的费用情况如下:
初期基于多模的100G系统的费用在8.4以上,基于单模的还没有一个比较明确的预估,不过估计至少在多模100G的基础上增加8倍.到2015年,,估计基于多模的100G能够降低一半的费用.
四 布线系统对下一代网络的准备
现在电信已经开始普及光纤到楼甚至光纤到户.比如到2012年,上海电信的城市光网计划将使300万用户达到100M的带宽,用户对流量的要求会比当前大.到时随着IEEE802.3ba标准的成熟,以及设备成本的降低,40G/100G以太网将会很快得到应用.布线系统的寿命一般都高于网络设备,所以在系统升级的时候需要尽可能的减少布线系统的改动,能够大大减少升级的时间,节约费用.通过上面的介绍,我们建议在数据中心内,超长链路部分仍然采用单模光纤,在中短距离的核心链路上,采用高密度MPO-MPO预连接OM3/OM4 光缆的解决方案.并且预留部分光纤为升级备用.水平布线采用Cat6,甚至CaA类系统.这样既能满足现在的需求,又能为将来升级预留,同时不会带来明显的整体成本的增加.
文:罗森伯格亚太电子有限公司产品经理 周炜
参考文献
[1] Schelto VanDoorn "40GbE Host Controller Economics", 2007
[2] Paul Kolesar "The Case for Extended Reach MM Objectives", 2008
[3] Paul Kolesar "The Case for Extended Reach MM Objectives", 2008
[4] "40/100 Gb/s Ethernet Over Multi-mode Optical Fiber",;, 2009
详解综合布线系统的需求分析 下一代数据中心的Ethernet(40G/100G)的.. 详解综合布线系统的需求分析 智能电网时代,,数字化变电站任重道远 构筑防御气象灾害坚实屏障 智能家居:星星之火何时燎原 被困乘客讲述上海地铁碰撞惊魂时刻 科学研究迎来信息化时代生物谷 上海地铁相撞 看我国轨道安防系统现状 画面分割器 00adb8004db4b014ed662d6ed68bf厂家 专业计算机机房建设方案 "一字隔离线缆和十字隔离线缆比较"拜.. 亲手体验了康宁先进的光纤压接技术,决.. 朱晓波:新时期金融数据中心机房的需求.. 陈延安:智能化技术应该在建筑节能的领域.. 王琰:汉军门禁一8edca484aff317c3a78c538269b6在轨道交通的.. 卢永平:线缆性能和布线管理是机场布线.. 刘晓:中国石油数据中心规划设计
