400G数据中心：致密化和区域互联架构 - 安防知识网

更高的带宽和容量需求推动越来越多的光纤部署。15年前，数据中心中大多数光纤主干网络的光纤芯数不超过96芯，且覆盖了各种冗余路由。而如今的光纤芯数则一般为144、288和864，互连线缆以及用于超大规模和大规模云数据中心的线缆正向3,456条光纤束迁移。部分光纤制造商如今还提供6,912芯的光缆，且7,776芯的光纤也已面世。

　　文/康普北亚区技术总监吴健

　　全新光缆结构设计实现密度提升

　　光纤芯数较多的线缆在管道中占据了宝贵的空间，因弯曲半径有限，较大的线缆直径就会带来性能上的挑战。为解决这些问题，线缆制造厂商正向着可卷曲式带状结构和200微米光纤的方向发展。传统带状光纤其整条线缆有12芯光纤束，而可卷曲式带状光纤则是并行光纤间断断续续地粘结在一起，从而可以卷曲、无需平放。平均而言，基于这种类型的设计可在两英寸的管道内容纳3,456条光纤束，而相同的空间内若采用扁平式光纤结构设计，则只能容纳1,728条。

　　200微米光纤保留了标准的125微米包层，与当前的和新兴的光学器件完全兼容。区别在于典型的250微米涂层缩减到了200微米。配合可卷曲式带状光纤使用时，因光纤直径变小，线缆设备制造商就能维持线缆尺寸不变，而光纤数量则可比传统250微米扁平式带状线缆增加一倍。

　　超大规模数据中心已部署了诸如可卷曲式带状光纤和200微米光纤之类的技术，以满足数据中心间不断增长的连接需求。在数据中心内，叶（LEAF）交换机到服务器的连接距离要短很多，密度要更高，主要考量因素是光模块的投资和运营成本。因此，许多数据中心一直使用的都是基于多模光纤的低成本

　　垂直腔面发射激光器（VCSEL）收发器。其他则采取混搭的方式，即在上层SPINE网状网络层中使用单模，而通过多模将服务器连接到第一层叶（LEAF）交换机。随着越来越多的设备采用400GE，与服务器的50G和100G光纤连接成为标准，网络管理员将需要通过这些方式来权衡成本和性能。

　　80 km的DCI空间：相干光技术与直接检测技术

　　随着向区域数据中心集群发展的趋势持续，对大容量低成本数据中心互连（DCI）链路的需求也日益凸显。全新IEEE标准提供各种低成本的方式，可提供即插即用的点对点部署。用于直接检测的收发器基于传统PAM4（四电平脉冲幅度调制），将能够提供长达40 km的链路，同时直接兼容最新的400G数据中心交换机。此外，还有其他一些针对传统DWDM传输链路类似功能的进展。

　　随着链路距离从40km增加到80km甚至更远，相干光系统能够为远程传输提供更强大的支持，有望占领大多数高速通信市场。相干光学器件克服了色散和偏振色散之类的限制，使其成为较长链路的理想技术选择。传统上，相干光学器件是高度定制化的（且价格昂贵），因此需要定制化的“调制解调器”，这一点与即插即用型光学模块相反。随着技术的进步，相干光解决方案的尺寸有望缩减，且部署成本有望降低。最终，相对成本差异可能会降低到较短链路也能受益于该技术的发展程度。

　　整体把控，持续向高速迁移

　　数据中心向着更高速度的迈进需要循序开展。随着应用程序和服务的发展，存储和服务器的速度也必须提高。采用模块化的方法来处理重复性的定期升级，有助于减少规划和落实更改所需的时间和成本。我们建议采用一种整体的方式，交换机、光学器件和光纤布线应作为一个协同的传输路径。最终，所有这些组件如何协同工作，将决定网络为全新和未来应用提供可靠且有效支持的能力。当今的挑战是400G，未来将会是800G和1.6T。虽然网络技术不断变化，但对高质量光纤基础设施的基本要求将持续。