新一代数据中心不可忽视DAC高速铜缆直连线解决方案

8/4/2014,不断创新的网络技术和层出不穷的网络应用推动着网络飞速发展，作为信息数据集中交换处理和网络设备存放的数据中心，一直面临着高带宽，高可靠性和低延时的挑战。根据IDC产业发展研究报告，截止到2011年，全球IDC市场保持平稳增长的趋势，整体市场规模达到222.6亿美元，增速为21.5%，其中亚太等新兴市场成为带动整个行业增长的最大动力，未来2-3年，亚太地区将进入数据中心部署和升级的高增长期。在国内，很多传统的数据中心都是按照90年代的标准建设的，在结构的可靠性、能耗和制冷系统都不能满足扩展和升级的需要，面临高能耗和高运营成本问题。同时，数据中心运营商刚刚脱离经济危机，比以往更加重视成本和预算，在不断增加的业务量的压力下，数据中心正在寻求合适有效的方法，以更加经济型的方式进行升级扩容，面对上述的IDC的市场趋势以及传统数据中心所面临的种种问题，数据中心接入层从千兆走向万兆将是不可逆转的大的趋势。

10G SFP+ DAC电缆崭露头角
      SFP （Small Form-factor Pluggables）是GBIC（Gigabit Interface Converter）的升级版本，体积比GBIC模块减少一半，功能上与GBIC基本一致，实现千兆位电信号转换为光信号的功能。而10G模块经历了从300Pin，XENPAK，X2，XFP的发展，最终实现了用和SFP一样的尺寸传输10G的信号，这就是SFP+。SFP+凭借其小型化低成本等优势满足了设备对光模块高密度的需求，从2002年标准推行了，到2010年已经取代XFP成为10G 市场主流。SFP由多家厂商共同制定的协议MSA进行规范，SFP+ 遵从的协议：IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432。

      用于网卡之间互连的电缆组件（含两端接口模块）称作直接连接电缆----- Direct Attach Cables(DAC). DAC电缆组件主要应用于以太网10G交换机的堆叠连接，TOR交换机和服务器互连，光纤通道设备互连，InfiniBand设备互连以及服务器/存储设备之间的互连。
SFP+ DAC也被称为10GSFP+铜，10GBASE-CR或SFP+，10GBASE-CX1，或10GbE铜SFP电缆。直接连接，采用的是无源式双轴电缆组件，并直接连接到SFP+模块。 SFP+直接连接具有一个固定长度的电缆，通常3，5或7米的长度，使用体积不大电缆的和小尺寸的SFP+模块，具有低功率，低成本和低延时的优势。

SFP+ DAC直连电缆
      过去，服务器厂商在主板上采用自带的RJ45的端口基本上是免费的，而现在10G端口价格不菲，可插拔的端口模块成了不可忽视的成本障碍。目前，10G以太网数据中心主流服务器网卡有三种：10G Base-CR SFP+网卡，这种光网卡需要配合10G SFP+ DAC（Direct Attach Cable）直连铜缆组件连接。另外还有10G Base-T铜网卡和10G Base-SR光网卡。使用这三种网卡的链路根据当前的技术发展状态，从整体成本和功耗进行比较，光链路成本是铜链路的1.3倍左右。10GBase-T铜网卡使用的是RJ45接口，目前市场上批量销售的网卡相对功耗较大，目前许多用户还在观望之中，期待10G Base-T功率能有较大幅度的降低。

      TIA942-A-1标准草案附录中已经提到数据中心架构的新的发展趋势，与更加扁平化的大二层网络架构（Fabric）相配套。传统的HDA已经和EDA融合，采用TOR的架构已经是虚拟化数据中心的方向之一，接入层交换机放置在每台机柜上方，减少每台机柜与列头柜之间的布线，但是每台机柜服务器密度提高了，服务器与接入交换机的互连数量增加，距离缩短，延迟也大大缩小，在这种架构下，10G SFP+ DAC直连方式能体现出成本与功耗低的优势，而对于无源的DAC直连线7米以下的距离限制将不再是问题。

如何看待40G QSFP DAC电缆
      服务器端口速率从1Gbps提升到10Gbps，接入层上行到核心的主干链路提升到40Gbps/100Gbps是网络要实现无阻塞全线速的基础，从2011年起，各大厂家已经相继推出MSA规范的40G甚至100G接口的交换机。每台交换机上行至少有4-8个40G端口，向下为至少24个10G端口。以前很多人认为40G只是100G的过渡阶段，目前在整体大环境下，数据中心建设成本的紧缩，而且 40G光链路成本相比较铜链路，已经不止10G链路的3-4倍。100G光链路成本更高，最初采用WDM技术的的4x25Gbps的100G收发器是10G收发器的250倍，特别是超过10km的100G单模光链路成本更是让人望而却步。虽然现在成本逐步下降，相对价格仍然居高，至少成本降至40G的2-3倍，10G的5-6倍，才能真正进入100G的时代。因此，至少未来3年内，40G将成为以太网服务器端口的主流趋势。以太网联盟在2010年6月发布的《40G以太网和100G以太网技术概述》中针对物理层介质：单模光纤，OM3和OM4多模光纤，背板，铜缆以及相应的接口做了技术分析，并给出了相应的要求，如双工速率，传输距离，误码率，最大/最小数据帧。

      针对40G传输速率的QSFP+（Quad Small Form-factor Pluggable）接口模块应运而生，QSFP+可插拔模块以每通道10Gbps的速度支持四个通道的数据传输最高可达40Gbps。QSFP+适用于高密度，高速的I/O；多通道互连；存储网络设备互连；交换路由设备互连。QSFP+同样由MSA规范，遵从的协议IEEE 802.3ba，SFF-8436，QDR InfiniBand。 

40GQSFP+转4x10GSFP+ DAC直连铜缆
  　 40GQSFP+转4x10GSFP+ DAC直连铜缆可将TOR接入层交换机下行40G端口方便转换成4个10G通道连接到柜内服务器端口，将与前述10G SFP+直连铜缆在服务器机柜内的应用。而40GQSFP+ DAC直连铜缆将应要应用于数据中心接入层网络到核心网络的主干链路，但由于40GQSFP+ DAC直连铜缆最长距离不超过7米，对于一般数据中心主干链路来说，由于长度的限制比较难以应用，由于40GQSFP+ DAC直连铜缆的成本优势，将可以部分思考应用于集装箱式的数据中心以及设备间的高速堆叠。对于主干链路在当前的技术状况下，更多的将需要采用支持更长距离的并行多模光纤链路。

结束语：
      10GSFP+以及40GQSFP+转4x10GSFP+ DAC 直连电缆在接入层网络与服务器之间的传输应用已经规模化部署，第三方市场调研机构预测，到2015年，支持10G及以上的DAC直连铜缆市场份额将从2010年2800万美元增加到15亿美元，DAC直连铜缆将在未来2-3年将呈现一个较大幅度的增长，在未来万兆服务器端口应用中将有30%-40%左右的市场份额。而40GQSFP+ DAC直连铜缆由于距离的限制，将会应用于特定的数据中心或设备堆叠以及工业领域内，数据中心的主干在今后较长时间内仍将由光纤作为主导。TIA与ISO标准化组织已经在开发基于40G铜缆支持100米的解决方案，对于铜缆40G的标准化的发展我们仍需拭目以待。


来源万兆通网站