TEF2021：400GE以上速度的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

ICC訊（編譯：Nina）在2021年1月的最后一周，以太網(wǎng)聯(lián)盟（The Ethernet Alliance），一個(gè)專(zhuān)注于以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)步的全球聯(lián)盟，舉行了它的旗艦技術(shù)探索論壇（Technology Exploration Forum，TEF）。Dell'Oro分析師Sameh Boujelbene在該論壇上就下一代以太網(wǎng)速度的市場(chǎng)需求提出了自己的看法。在這次活動(dòng)中，與會(huì)者還聽(tīng)取了來(lái)自系統(tǒng)制造商、器件供應(yīng)商和最終用戶(hù)的聲音。以下是分析師Sameh Boujelbene從這次活動(dòng)中獲得的一些重要收獲。

1. 加速的工作負(fù)載和Memory Disaggregation將推動(dòng)對(duì)400GE以上速度的需求

會(huì)上討論的一個(gè)主要話題是，哪些應(yīng)用會(huì)推動(dòng)對(duì)400GE以上速度的需求。一些大型Hyperscaler--比如谷歌、微軟和臉書(shū)--表示他們數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶寬需求呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能（AI）等加速的工作負(fù)載的出現(xiàn)進(jìn)一步加劇了帶寬需求。

圖源：TEF2021-Facebook: Co-packaged Optics in the Datacenter

Memory Disaggregation是另一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能施加巨大壓力的應(yīng)用。當(dāng)然，許多其他應(yīng)用和趨勢(shì)也在推動(dòng)IP流量的增長(zhǎng)，比如連接設(shè)備數(shù)量的增加、高分辨率4K視頻的增長(zhǎng)、機(jī)器對(duì)機(jī)器的連接、移動(dòng)性等。

2. 800GE和1.6TE都將有一席之地

隨著100G SerDes的上市，從基于8個(gè)50G SerDes通道的400GE遷移到基于8個(gè)100G SerDes通道的800GE似乎是一個(gè)合乎邏輯的步驟。然而，將速度從400GE倍增至800GE是否可以滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求，尤其是Hyperscaler的帶寬需求？還是參考上一代的從100GE到400GE，直接從400GE轉(zhuǎn)換到1.6TE會(huì)更有意義？Sameh Boujelbene在她的演講中根據(jù)最終用戶(hù)的需求展示了800GE的潛在用例，思科的Rakesh Chopra也提出了類(lèi)似的用例。

圖源：Dell'Oro Group

兩位演講者都同意，以太網(wǎng)交換機(jī)的速度將繼續(xù)分化，行業(yè)將同時(shí)需要800GE和1.6GE。這是一個(gè)時(shí)間上的問(wèn)題：1.6TE需要的200G SerDes目前仍在開(kāi)發(fā)中，而800GE可用的100G SerDes未來(lái)五年將大量出貨。

3. 功耗是400GE以上速度的主要挑戰(zhàn)之一

業(yè)界在滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求方面做得相當(dāng)不錯(cuò)。在過(guò)去的12年中，該行業(yè)交付了七代交換芯片，從每芯片容量640Gbps到25.6Tbps，并很快會(huì)到51.2Tbps。這一進(jìn)展表明，在短短的十年間，帶寬容量增加了約80倍。不幸的是，與此同時(shí)，功耗也急劇上升，在同一時(shí)期內(nèi)增長(zhǎng)了20倍以上。功耗的增加是由交換機(jī)層級(jí)（SerDes、Optics、Fans）以及網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的各種組件驅(qū)動(dòng)的。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)中的層數(shù)直接影響功耗。

由于數(shù)據(jù)中心的功耗預(yù)算有限，因此在不拉平功耗曲線的情況下，網(wǎng)絡(luò)速度無(wú)法無(wú)限提高。提醒一下，云服務(wù)提供商并不是通過(guò)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)來(lái)賺錢(qián)，而是通過(guò)在其服務(wù)器上運(yùn)行應(yīng)用程序來(lái)賺錢(qián)。因此，在每個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)，他們的目標(biāo)是使部署的服務(wù)器數(shù)量最大化，而這由功耗預(yù)算決定。換句話說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)功耗越大，可以部署的服務(wù)器數(shù)量越少。

4. 需要使用共封裝光學(xué)器件（CPO）來(lái)降低功耗

CPO是一項(xiàng)新技術(shù)，與可插拔光學(xué)器件相比，它有望降低功耗。但是，CPO面臨一些挑戰(zhàn)，比如可維護(hù)性、缺乏混合和匹配光學(xué)器件的靈活性，以及缺乏標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，如果業(yè)界要升級(jí)到102.4Tbps芯片，CPO幾乎是不可避免的。一些受到功耗預(yù)算限制更大的Hyperscaler計(jì)劃從51.2Tbps就開(kāi)始部署CPO。他們?cè)?1.2Tbps下采用CPO的另一個(gè)動(dòng)機(jī)是，希望在CPO成為替代可插拔光學(xué)器件的唯一選擇之前，盡早駕馭學(xué)習(xí)曲線。

5. 未來(lái)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可能需要改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

除了CPO，400GE以上速度可能還需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少層數(shù)來(lái)降低功耗。但是，要保持相同數(shù)量的連接服務(wù)器，同時(shí)減少網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，則必須增加交換機(jī)基數(shù)。

圖源：TEF2021-Cisco: Impact of Switch Radix

不幸的是，較高的交換機(jī)基數(shù)也可能導(dǎo)致復(fù)雜的布線和較低的鏈路利用率。Dell'Oro將密切關(guān)注Hyperscaler將如何在網(wǎng)絡(luò)層數(shù)和交換機(jī)基數(shù)之間進(jìn)行權(quán)衡。分析師希望Hyperscaler根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和功耗預(yù)算做出不同的選擇。

多年來(lái)，看著行業(yè)中的技術(shù)挑戰(zhàn)如何轉(zhuǎn)變?yōu)樾逻M(jìn)入者或現(xiàn)有玩家打破現(xiàn)狀的機(jī)會(huì)總是令人激動(dòng)。隨著速度超過(guò)400GE，從生態(tài)系統(tǒng)的角度來(lái)看市場(chǎng)如何適應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和架構(gòu)將如何演進(jìn)，同樣令人興奮。

原文鏈接：https://ethernetalliance.org/blog/2021/02/16/tef-2021-the-road-beyond-400-gigabit-ethernet-opportunities-and-challenges/