康宁：驱动下一代数据中心的技术

4/17/2019,作者康宁光通信技术销售经理Clive Hogg，在过去十年中，技术的迅速发展不仅导致了数据的爆炸式增长，而且导致了前所未有的对数据中心的依赖。虚拟化、物联网设备和5G等颠覆性技术的出现，正整合成巨大的带宽，这就要求数据中心迅速发展，以满足不断升级的新需求，并支持对延迟敏感的通信。

   数据中心经营商需要引进新技术，并为未来的容量需求作出规划，以便为客户提供持续稳定的服务，并方便地满足客户不断增长的需求。确保数据中心的未来发展需要新技术的智能设计和启用。



目标考虑以确保未来的设计
   数据中心和企业网络设施目前正承受着不断的压力，要求它们为未来提供容量更高、可靠性更高、具有良好技术可靠性的系统。在满足这些需求方面，高数据速率可扩展性、降低路径和空间利用率、低延迟以及易于测试和安装都是至关重要的。
对产能的需求不断增加。由于没有为未来的容量需求进行规划，数据中心运营商面临着“死于接驳线”的风险，不断在同一空间增加容量的新光缆。这种做法在增加能力的同时，实际上降低了数据中心满足未来需要的长期能力。将来将没有房间或空间来增加更多的电缆，数据中心运营商将需要彻底检修该设施的整个电缆基础设施。

   数据中心运维人员需要通过数据中心内的接入点(POP ，point-of-presence)房间了解设施之间的吞吐量。在这种互连中，密度是关键，容量是必需的。重要的是要利用在一条线缆内提供高容量的选项。一根高芯数主干光缆 (HFC)可以由1728芯光纤组成，现在的极限密度光缆可以由3456芯光纤组成，在减少外部管道的使用的同时，提供了未来可用的容量。

下一代的技术是什么？
   展望未来，数据中心的经营商必须开始探索技术方案，以应付日益增长的容量需求。
垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)长期以来一直支持在数据中心低成本部署多模光纤。10G和25G通道可以通过QSFP (quad small form-factor pluggable)收发器并行运行，以有效地实现40G和100G链路，适用于4个独立的光纤通道传输。短波分复用(SWDM)和双向复用(BiDi)可以最大限度地利用OM3/4现有的基础设施，但是它们不支持多光纤通道的传输。400G的路线图是存在的，距离通常小于150米，通常将它们放在数据中心活动的服务器区域内。 

   当连接距离较大时，单模光纤提供了更好的选择。在单模光纤中有两种可用的收发器样式，单工和并行。密集或粗波分复用(DWDM, CWDM)可以提供高达10公里的高水平通信。虽然这些收发器的成本正在降低，但其成本仍是平行单模4通道(PSM4)的数倍，PSM4可提供长达2公里的距离。对于大型数据中心园区，PSM4是最受欢迎的选择，它要求提高设备连接光纤的数量，从而达到极值的光纤密度。

   在数据中心行业中，传统的3层交换模型正让位给2层的脊叶（Spine-and-leaf）架构。Spine-and-leaf架构有助于加快数据在网络中的物理链接之间的移动，显著减少访问数据时的延迟。每个脊柱交换机都连接到每个叶交换机，由于其高密度，在需要时可以方便地部署额外的电缆。对于云服务商来说，Spine-and-leaf架构越来越成为网络架构的选择，因为它是一个可大规模伸缩的、面向未来的基础设施。
 
   尽管spine-and-leaf架构提供了更智能、更快的系统，但迁移极大地增加了数据中心园区中服务互连所需的光纤数量。就在几年前，校园网的标准光缆是864芯，而今天，普通光缆已经是1728芯。甚至更高的光纤数，如3456芯，现在都敷设在标准管道系统内。极高密度的光缆提供更容易和更快的安装，个别纤芯发生故障时更快的光缆通道恢复，减少停机时间。
总之，这些技术使数据中心运营商能够优化连接密度，使下一代架构能够规划未来的容量。

现在实现这些技术有多重要?
   如果数据中心的管理人员不能采用现有的新技术或预先提供的服务，他们很快就会发现自己落后于竞争对手。通常，这不是安装现在实际的光缆，而是在数据中心内设置空间和管道的冗余。当您处于数据中心的规划和设计阶段时，考虑设备的预期寿命和端点容量非常重要。技术已显示出其迅速变化和增加需求的能力。电信公司提前计划，通常预测“第一天、第二天、第N天”，然后将其加倍，以解决未来的拥塞问题，这一概念对数据中心运营商也很重要。在迁移到更高速度时，考虑到电缆的寿命，并选择确保基础设施能够支持所有网络架构，速度达到400G，这将确保数据中心能够轻松地满足未来的需求。如果没有真正的理由拖延，那就不要拖延。