数据中心网络高密100G设备前景浅析

10/28/2014,　100G来的如此之快，让人赞叹!纵观全球，100G端口出货量在最近这两年，年年翻翻，在2013年全球100G销售收入达到了24.7亿美金，较2012年增长172%，美国和中国的100G网络部署喷井。2013年堪称100G技术的“中国商用元年”，自此100G市场规模持续高涨，整个100G市场收入逼近整体网络市场的15%。

　　国内厂商华为、烽火以及中兴通讯占尽先机，在运营商的各类100G设备集中采购中都有所斩获，100G已经成为运营商骨干网改造的必选技术。在国际市场上华为、阿朗、Ciena保持领先，其它网络厂家也是虎视眈眈。随着骨干网100G建设如火如荼地开展，为一些大型数据中心也提供了100G接入的可能，所以已经有越来越多的新建数据中心瞄准了100G，让人所料不及的是40G才兴盛没有几年，一下子就过渡到了100G上来，本文将述说一下高密100G设备的技术演进路线，对未来发展做下前瞻。

　　100G技术上已经解决了有无的问题，早期的100G设备端口非常大，在一个标准的网络设备板卡上只能放两个端口，即2个端口的100G板卡，每个100G端口插槽足有10厘米长，伸直五个手指都可以插进去。很快人们攻克了100G技术难题，将100G光模块的大小缩小到了和10G的XFP光模块大小差不多，这样市场上很快出现了4口、6口以及8口100G的板卡。从目前市面上已经发布过的产品可以看到：思科Nexus 7000支持6口100G板卡，华为CE12800支持8口100G板卡，H3C S12500-X支持8口100G板卡，这些是目前100G端口密度最高的三款产品，华为的CE12812整机可以提供96个100G端口的全线速高速转发，H3C的12516-X整机可以提供128个100G端口的全线速高速转发，这样的设备网板要为每块板卡提供800G的背板带宽才能线速。即便如此，各个设备商依然在不断研发更高密度的100G板卡，只有先推出更高密度的板卡，才能在100G的市场上占到先机，市场对高密100G的板卡也似求贤若渴。

　　然而推出更高密度的100G板卡面临着不小的技术难度。

　　首先，就是如何在一个板卡上放更多的100G端口。网络设备的板卡长度大小基本都是固定的，数据中心里的机柜都有标准的规格大小，这样网络设备的板卡不能随意设计长短，而100G光模块的大小也是固定的，这样在板卡上能放多少个100G端口是可想而知的，目前的100G光模块大小和10GXFP差不多，在一个板卡上放16口基本已经是极限了。要知道当10GSFP+光模块推出时，很快就出现了48端口10G板卡，所以目前主要受制于100G光模块尺寸过大，而无法设计更高密度的100G板卡。光模块厂商也在加紧公关，目前已经有了尺寸和10GSFP+相仿的100G光模块，各个网络厂商也在加紧开发48端口的100G板卡。

　　其次，要满足48端口100G板卡全线速转发，那么需要4800G的背板带宽，相比目前的800G要提升6倍，为了支持这样的板卡网卡要全部重新设计才行，目前的网板没有这样高速的背板带宽。目前主流的网板和板卡都是单端口40G互连，现在的技术已经可以实现板卡与网板间的单端口100G互连，这样如果一个网络设备配置4块网板的话，每个网板和板卡连接12个100G端口就可以。如果一个网络设备配置6块网板的话，每个网板和板卡连接8个100G端口就可以。为了提升网板的转发带宽，需要进一步缩小网片的大小，以便在网板上可以放置更多的网片。

　　再次，目前一块转发芯片最大的能力也只能提供8个100G端口，所以在一个48端口100G板卡上至少要放置6片以上的转发芯片，这样的板卡设计结构将会更加复杂和拥挤。芯片过密就要考虑通风散热问题，所以48端口100G板卡的散热问题也是一大难点。

　　由此可见，高密100G板卡面临着不少的技术难题，要逐一进行攻克。从100G技术本质上来讲，不存在无法解决的难题，只是这些难题解决时间长短的问题。各个网络设备厂商都在24口、48口高密100G板卡上投入重兵，相信这类高密100G板卡设备不久将会面市。从以往网络高密板卡演进的过程中可以看到，比如以前的10G端口板卡，先出现2口，然后4口、8口、24口直到现在的48口。受到板卡尺寸的大小限制，48口是设计的极限，而光模块在尺寸上也不能再进行缩小，尺寸再小手工拔插、操作起来都已经不便，因此48口是单板卡包含端口数量的设计极限，不会再往上增加了。高密100G板卡的端口数量极限也会是48个，相信在不久的将来这样的网络设备就会商用上市，必将引起市场的轰动。

　　一旦单板卡端口密度达到48的极限，这样的100G板卡能够顺利推向市场的话，，那么下一阶段网络设备商也必然将精力投入到400G板卡的研究之中。比如中国电信骨干网最大传输带宽预计将达到38TB/S，这样需要5个80波100G系统，这样的高速网络传输系统过于复杂，再难有质的提升，因此400G/1T都是运营商所乐于见到的，可以减缓骨干网的传输压力。实际上，400G的光网络产品已经在实验室中实验，只是还存在一些技术难题而无法商用，在一些运营商的骨干网也开展了一些400G的实验。阿朗和华为都已经建设了400G的试验网，在后100G的时代角逐400G和1T的市场。一般数据中心的网络带宽发展都会滞后于运营商网络的发展，因为数据中心网络出入口都要接在运营商的骨干网上，数据中心的出入口带宽再大，若骨干网带宽较低，这样并不能提升数据中心的网络性能。所以，数据中心对400G的需求远没有运营商那样热切，不过100G都来了，400G还会远吗?当然不会。

　　以太网技术的传输理论极限基于现有的技术分析是1T，未来能否突破这个还不好说，但是400G/1T一定会是高速以太网的发展趋势。也许当传输速度达到1T，还会出现更高的传输速度技术来替代以太网技术，向着10T、100T等更高的端口速度发展。人类智慧可以创造一切，未来的网络必然会向着越高越快的方向进发，没有最高只有更高。

来源企业网D1NET