40G以太网的部署理由及市场潜力

2011-01-28 22:25:23来源: 51CTO

1月5日消息,40G以太网正成为不可阻挡的商业趋势。虽然10G以太网仍被广泛运用于数据中心,但CIO和IT经理们必须提前考虑未来需求(参见图1):高带宽应用,例如服务器虚拟化和云计算、数据中心光纤整合、以及最终用户对于更高性能计算的需求。对更快的数据传输速率的需求将不断增长并对网络生产效率和OPEX成本带来重要意义。

2010年6月,IEEE适时行动,正式采纳了IEEE标准802.3baTM,为40G以太网和100G以太网的发展铺平了道路。随着速度的提升,网络能够将新发现的10G以太网资源移动到接入层,让更强大的40G以太网设备处理聚合层及核心层的流量。分析师的预测和原始设备制造商的全力开发说明,40G以太网必将成为IT环境不可或缺的一部分,剩下的只是时间和方式问题。

40G以太网的部署理由及市场潜力
图1:驱动高速以太网需求的当前趋势

本白皮书将分析40G以太网的未来发展以及它对网络架构的影响,并为IT经理解释迁移到新的标准需要哪些准备工作。

40G以太网的商业现状

自1980年2月IEEE802标准委员会成立之时起,以太网在各个层面中的输送速度有了显著提升,间隔时间却大幅缩短。现在,距10G以太网标准的确立仅八年之后,IEEE就已经采纳了802.3ba,为40G以太网和100G以太网铺平了道路。

40G以太网的部署理由及市场潜力
图2:代表前沿部署趋势;大面积市场部署通常晚几年

如图2所示,接入层内的I/O数据传输速率每24个月翻一倍,而核心层传输速率大约每18个月翻一倍。40G以太网背后的主要驱动力是新一代高速、高需求计算应用和技术,其中包括虚拟服务器和云计算的扩展部署。截至2009年末,将近有五分之一的新服务器中实现虚拟化1。同时,经济形势带来的财务压力也让网络不得不寻找整合资源的方法,以便降低OPEX和总体拥有成本。

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图3:40G以太网和100G以太网的多模和单模实施成本

多模光缆40G以太网拥有四倍容量,且可经济地迁移至100G以太网(参见图3),显然是数据网络发展的下一目标。考虑到迫切程度的增加以及价格的降低等因素,市场调研公司Dell''Oro集团的分析师认为,到2013年,40Gbps光缆市场的成交金额将达到145亿美元2。

IT经理是否应暂缓部署40G以太网技术而等待100G以太网面市有一些争论,但鉴于40G以太网的设计灵活性和相对100G以太网的成本优势,这一问题很快沉寂。目前,40G以太网可以有效地部署在数据中心网络的聚合链路内。到2016年,40G以太网还将普遍应用于接入链路,实现图4所示的服务器连接。作为40G以太网的补充,100G以太网更适合电信服务提供商和数据中心核心链路。

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图4:40G以太网交换设备成为主流的预测时间表

对于有意保持竞争力的IT经理和CIO来说,40G以太网是增加所需带宽的最佳选择,但如果规划不当,网络运营商在面临升级需求时可能措手不及。

本文详细说明了全面评估、规划和指定40G以太网网络升级的过程。如图4所示,虽然距离40G以太网大面积普及尚需数年,但IT经理和CIO最好马上着手迁移规划。

40G以太网:详细情况

40G以太网和100G以太网是由IEEE802.3ba工作小组开发的以太网标准,支持每秒40和100Gb的以太网帧传送,同时确立了通过主干网络、铜缆布线、多模光缆和单模光缆通信的物理层规范。40G以太网/100G以太网标准的正式开发始于2008年1月,2010年6月正式获得批准。

40G以太网网络层的核心是一对经电缆(比如OM4或OM3光缆)连接的收发器。收发器继而插入网络服务器或各种组件,如网络接口卡和交换机等。

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图5:针对第1代部署规划的收发器尺寸

收发器:40G以太网收发器(图5)是按照几个标准尺寸开发的。CFP(C型可插入)收发器拥有12个10Gb/s发射通道和12个10Gb/s接收通道,只支持一个100G以太网端口或最多三个40G以太网端口。其尺寸较大,适合单模光缆,也可轻松地匹配多模光缆或铜缆。CXP尺寸的收发器也在每个方向上提供12个通道,但比CFP小很多,适合多模光缆和铜缆。QSFP(四通道小型可插入)与CXP尺寸相当,提供4个发射通道和4个接收通道,支持目前的40G以太网多模光缆和铜缆应用,未来也可能支持单模应用。QSFP还可能在通道速率增至25Gb/s后投入100GE应用。

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图6:10G以太网和40/100G以太网的布线选择

电缆和连接件:如图6所示,光缆和铜缆均可用于40G以太网布线。可支持的信道长度取决于电缆和收发器类型。关于连接件,802.3ba标准中唯一明确指出的变化是在多模收发器上使用MPO型连接器,以便支持多芯并行光纤信道。

对于在40G或100G下运行的数据中心环境,通常推荐OM3和OM4多模光缆布线,两者的距离支持比铜缆解决方案更广泛的部署配置,且成本低于单模光缆解决方案。

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图7:多模光缆10/40/100G以太网的以太网信道配线布局

IEEE802.3以太网信道布局

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并行光纤的使用

以太网标准传统上依靠双工光纤布线,每个信道有一条光纤负责发射,另一条负责接收。但802.3ab标准要求每个信道有多个流量通道。因此,40/100G以太网标准使用了图7中所示的并行光纤。40G以太网规范提倡12芯光缆布线解决方案,每个信道拥有4条专用发射光纤和4条专用接收光纤。中间四条光纤保持闲置。100G以太网解决方案规定使用24条光纤,分为两个12芯阵列,一个阵列专用于发射,另一阵列专用于接收。每个阵列中,中间10条光纤用于传输流量,而两端2条光纤闲置。

上图说明了100G以太网的几种不同接口,其中首选方案是单个24芯MPO连接件,或者也可用两个12芯连接件构成信道,连接件垂直或并排配置。

40G以太网在网络中的部署

新的40G以太网技术首先可能部署在数据中心内,如图8所示。这有助于打破接入交换机与配线交换机连接层面上的瓶颈。

Dell''Oro集团以太网交换机和企业电话市场调查部门主管AlanWeckel表示:"随着企业开始在布线机柜内部署客户端交换机10G以太网上行链路,以及10G以太网直接服务器连接,这些链路的聚合将形成网络瓶颈,直到更高速度普及后才能打破。"

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图8:整个数据中心网络中的40/100G以太网部署

Weckel解释道:"例如,目前企业必须部署复杂的胖树或生成树架构来聚合10G以太网,聚合器和被聚合端使用相同速度。我们相信,40G以太网和100G以太网对满足数据中心不断增加的带宽需求至关重要。"

40G以太网最有吸引力的一大特点是应用的广泛性和设计的灵活性。考虑到生产效率的提升和OPEX的降低,正确迁移到40G以太网将带来可观的成本效益。

在迁移到40G以太网时,一些网络可以继续使用目前的10G以太网交换机底盘,仅需升级线路卡和收发器。部署CFP尺寸收发器后,可以灵活地从40G以太网迁移至100G以太网。

布线方面,OM3或OM4光缆最适合40G以太网或100G以太网数据中心环境,两者主要差异在于最大跨距。在10G以太网网络中,OM3光缆的最大跨度可达300米,而OM4支持更长的信道。在40G以太网或100G以太网环境中,按IEEE802标准,OM3的最长跨度可达100米,OM4则为150米。对于接近150米的应用,电缆应通过低损耗连接件端接。

从10G以太网升级至40G以太网还有许多替代途径。要为您的网络做出最佳选择,需要考虑下列关键问题:

确认部署40G以太网物理层比聚合10G以太网信道更有效时,哪些因素起决定作用?

哪些硬件或布线,如有的话,需要更换或重新配置?

各种40G以太网传输替代方案有何功能?

马上行动,打造面向未来的网络

迁移规划的推迟,可能让您在评估和选择最佳迁移途径的过程中出现纰漏。尽管从10G以太网升级至40G以太网的过程应该相对顺利,但当今的网络管理员必须进行长远的考虑。这意味着,不仅要让原有系统完美转换到40G以太网环境,也要预见到转换过程是否影响100G以太网及更高技术的最终迁移。只有及时和全面地考虑这些问题并制定实施计划,IT人员才能打造面向未来的网络。

请记住,预先计划过程不表示立即购买。802.3ba规范已经就位,网络规划可以放心进行,不用担心IT环境发生剧变。

关键字:以太网  部署  理由  市场

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0128/article_3313.html
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