數據中心的40G100G 前景分析

　   隨著各類服務器、開關、布線和收發(fā)器最終進行相互整合，我們預測數據中心40Gb/s互聯(lián)產品將得到騰飛。

　　推遲了約6個月，英特爾終于發(fā)布了新一代"Romley"體系結構，每個微處理器能提供10個內核，PCI Express 3.0總線支持更快速的I/O。在服務器和開關已經發(fā)展成熟的條件下，因為數據中心基礎設施開始新一輪主要更新期，所以使用直連式電纜(DAC)、有源光纜(AOC)和光收發(fā)器的40G市場需求將上升。所以針對數據中心這一話題，訊石第十一屆光纖通訊市場暨技術專題研討會上，將針對這一話題展開討論，邀請有Finisar 研發(fā)副總Dr.Jiashu Chen對100G 技術的現在和未來進行闡述，LightCounting CEO 對全球光通信產業(yè)供應鏈盈利能力進行分析，將吸引來自全球各地光通訊行業(yè)人士參與，目前報名工作在緊張進行中。

　　10G困難重重

　　服務器一旦升級，需求更快速的架頂式開關上行鏈路。但是1G到10G的傳輸問題多多。在過去，包括千兆以太網(GbE) 和RJ-45板上局域網(LOM)等服務器是"免費的"——但是，今天雙端口10GBase-T的成本遠高于先前 "慷慨"所造成的成本。再者，以前Cat5e也差不多是免費的，所以互聯(lián)不會是一個嚴重的成本問題，但是今天它(互聯(lián))是(一個嚴重的成本問題)了。

　　服務器公司向可插拔"子卡(daughter cards)"供應10G端口，以消滅后續(xù)市場的競爭對手并確保公司享受高價。子卡具有不同的針對范圍：1G到10GBase-T和2個到4個SFP+端口，或將來100G CXP到CFP/2的雙端口QSFP。服務器制造商從10G/40G升級中獲取巨額利潤，但是我們回避了問題的本質--服務器公司會回到買家認為免費的LOM模式嗎？

　　同時，10GBase-T已經出現高功耗、尺寸和成本上的問題。這就打開了SFP+ DAC布線進軍之門，然而10GBase-T供應商開發(fā)28nm部件。該事件改變了整個行業(yè)的格局。但是DAC也有自己的問題，因為它"從電力"上連接兩個不同的系統(tǒng)，并且并不是所有的SFP+都是相似的。

　　LightCounting預測，2012年將實際有約100萬個10GBase-T端口，意味著約有500,000個連接點--基本上是，今天每個比較大型的單一數據中心就會有一個1GBase-T端口。SFP+ DAC的需求正在上升，約需求250萬到350萬個端口，多數是連接到服務器，連接到架頂式開關的數量不足700萬個。

　　SFP+ AOC即將在光纖終端模塊面市，光纖收發(fā)器通常用于連接距離超出7m的開關。LightCounting預測，2012年將出貨600萬個10G SFP+SR和LR光纖收發(fā)器。

　　40G成為"下一個寵兒"

　　將服務器-開關連接從1G升級到10G，迫使連接架頂式(top-of-rack)和列末(End-of-row)的開關上行鏈路以及所有的開關層調至40G。但是，盡管數據中心運營商從經濟危機中恢復，預算依然十分緊張，"遞增式升級(incremental upgrades)"是運營商所青睞的模式。增加"所需的"10G/40G連接是運營商目前的購買方案。

　　100G似乎成為了所有貿易展覽會的寵兒和各大媒體的頭條新聞，人們將在未來的兩到三年內投資40G。數據中心目前僅僅擊中了4G至6G的需求，從來不考慮10G，所以許多數據中心正處于需要升級的轉型階段。谷歌、Facebook和微軟等所謂的"百萬數據中心(Mega Data Centers)"每條花費10億美元，盡管它們十分吸引人的眼球，但是它們并不代表數據中心的主流。

　　將會出現追棒40G收發(fā)器商機的情況，在提供40G QSFP SR收發(fā)器和用于少于50m應用的以太網AOC方面，許多收發(fā)器供應商已經展開架勢。超過10家收發(fā)器公司已經宣布推出新款收發(fā)器和/或AOC，更多的供應商正在趕來搶奪商機。入行技術門檻較低，對成本十分敏感的互聯(lián)網數據中心(尤其是在中國)或在產能上實現全球崛起。

　　LightCounting預測，收發(fā)器行業(yè)將上演其傳統(tǒng)的價格爭斗--"讓我們自割喉嚨，看誰流血死到最后"。結果，40G SR模塊的價格降幅看似最大，從今天的約250美元降至190美元以下，以全部迎合明年OEM的要求。我們甚至看到有商家出價65美元，他們玩只要進入市場就有希望的游戲。(但是您將得到您所付出的!)OEM以太網AOC價格低于190美元--目的在于將兩端和光纖實現完全相連。

　　在距離約100m范圍內，唯一只有40G QSFP MSA能使用多模式光纖支持SR，或在10km范圍內，使用雙工單模光纖支持SR--都是使用相同的QSFP開關端口。ColorChip和Sumitomo等其他公司提供QSFP模塊;Oclaro (通過與Opnext并購)、NeoPhotonics、菲尼薩集團(Finisar)和InnoLight等公司提供較大型的CFP設備。與只有四個CFP端口相比，QSFP在每條線卡上允許36個端口。電壓為32伏，LightCounting表示他們更愿意把CFP稱為"輕巧型煎鍋(Compact Frying Pan)";這盡管在電信領域十分流行，但是在數據通信領域卻不流行!OEM的價格幅度從2000美元到3000美元，主要是根據數據中心或電信的表現情況來定。

　　實行100G的情況更加復雜

　　行業(yè)里很多人認為，數據中心急需要數以萬計的100G中等距離達到的連接，以支持服務器虛擬化、大數據、智能手機、平板電腦和甚至軟件網絡中即將出現的"洪水災害"。10通道CXP主要是由大型核開關公司用于收發(fā)器和AOC領域。在4x25G的25G信號下，多模式噪聲尖峰導致多模式收發(fā)器的達到范圍降到50至70m;所以這些組件需要求前向糾錯(FEC)，和/或達到125m同等水平。

　　100G 2km存在的問題

　　事實已經證明，在超出100m的范圍發(fā)送100G是十分困難的，開發(fā)時間遠長于先前的預期。IEEE 40/100G High Speed Study Group在七月份召開會議，將研究時間再往后推6個月，以解決所遇到的技術問題。

　　對于到達更長距離的問題，工程師正在努力將所有的光學和電子學融入到新的MSA包中，并滿足所有功率、尺寸、電子和光學的要求。該目標是可以實現的--但是成本和功率依然是大家所熟知的難題。CFP/2并不是一個已經完成的部分!很多爭論依然集中在下一代MSA的zCXP vs CFP/2上，因為Molex 和 TE Connectivity一直都在支持zCXP。同時，Luxtera、 Kotura和LightWire/思科(Cisco)等硅電子公司生產能將所有需要的光學和電子學融入到QSFP中。

　　調整好25G至28G線性速率對IEEE來說十分重要，因為這是眾多協(xié)議的融合點：26G的InfiniBand EDR、25G的以太網、24G的SAS 4.0、28G的光纖通道(Fibre Channel)和28G的電信。

　　目前，在經濟上，100m至600m范圍的問題上沒有其他的選擇;隨著數據中心越來越強大，這將成為IEEE領域中爭論的熱點和中心。每外延1m，收發(fā)器OEM的成本范圍從1000美元(1個CXP)到14000美元(1個以電信為中心的CFP)!我們通常所指的距離為2km，在有接線板和不干凈連接器的有損耗數據中心的環(huán)境下，實現該距離的應用實際是將距離轉化為400m和600m之間，光預算約為4-5 dB。為了實現10km的距離，連接需要6 dB。正在研發(fā)新一代激光器和CMOS電子(而不是SiGe)，但是Mother Nature阻礙了我們行業(yè)發(fā)展的腳步。

　　結語

　　在未來的幾年中，將發(fā)展英特爾的Romley服務器體系結構、后續(xù)硅收縮、PCI Express 3.0、連接架頂式10G上行鏈路和交換基礎設施40G上行鏈路。在未來的3年內，人們將投資轉移到支持40G連接上，但是大家都可以看到下一站是100G。IEEE將會解決技術層面的問題，100G基礎設施技術將在2014年年底開始實施。對于這個行業(yè)來說，處理好這些事情十分重要，因為100G的應用時間將會比較長久。