隨著技術(shù)的進(jìn)步，視頻流、人工智能和數(shù)據(jù)分析等特定行業(yè)應(yīng)用正越來越多地推動(dòng)提高數(shù)據(jù)速度和大量帶寬需求。400G技術(shù)及其下一代光模塊通過創(chuàng)新服務(wù)帶來全新的用戶體驗(yàn)，一次可實(shí)現(xiàn)更快、更多的數(shù)據(jù)處理。

面臨數(shù)據(jù)流量問題的大型數(shù)據(jù)中心和企業(yè)采用400G解決方案來改善運(yùn)營(yíng)工作流程并確保更好的經(jīng)濟(jì)效益。下面簡(jiǎn)要概述了400G的興起、部署該技術(shù)的挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

400G數(shù)據(jù)中心的興起

多個(gè)數(shù)據(jù)中心向400G的快速過渡正在改變網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建方式。這種下一代技術(shù)的一些關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素是云計(jì)算、視頻流、人工智能和5G，它們推動(dòng)了對(duì)高速、高帶寬和高度可擴(kuò)展的解決方案的需求。智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、社交媒體和其他即服務(wù)模式產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)也在加速這一400G轉(zhuǎn)型。

升級(jí)到400G數(shù)據(jù)中心的主要好處是增加了高端部署所需的數(shù)據(jù)容量和網(wǎng)絡(luò)能力。該技術(shù)還提供更多的功率、效率、速度和成本節(jié)約。單個(gè)400G端口比四個(gè)單獨(dú)的100G端口便宜得多。同樣，通過提供高密度、可靠和低成本的每比特部署，提高的數(shù)據(jù)速度允許縱向擴(kuò)展和橫向擴(kuò)展。

400G 的工作原理

在我們了解部署挑戰(zhàn)和解決方案之前，讓我們首先了解400G的工作原理。首先，400G以太網(wǎng)鏈路的實(shí)際線速或數(shù)據(jù)傳輸速度為425Gbps。額外的25位建立一個(gè)前向錯(cuò)誤連接 (FEC) 過程，該過程檢測(cè)并糾正傳輸錯(cuò)誤。

400G采用4級(jí)脈沖幅度調(diào)制（PAM4）來組合更高的信號(hào)和波特率。與當(dāng)前的不歸零 (NRZ) 信號(hào)相比，這將數(shù)據(jù)速率提高了四倍。借助PAM4，運(yùn)營(yíng)商可以針對(duì)不同的外形尺寸（即OSFP和QSFP-DD）實(shí)施4個(gè)100G通道或8個(gè)50G通道。這種光模塊架構(gòu)支持通過并行光纖或多波長(zhǎng)傳輸高達(dá)400Gbit/s的速率。

部署挑戰(zhàn)和解決方案

設(shè)備之間的互操作性

400G部署引入的PAM4信令會(huì)在400G端口和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間產(chǎn)生互操作性問題。也就是說，現(xiàn)有的NRZ交換機(jī)端口和光模塊不能與PAM4互操作。在網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、存儲(chǔ)和其他設(shè)備之間部署網(wǎng)絡(luò)分支連接時(shí)，這一挑戰(zhàn)普遍存在。

400G光模塊通過4個(gè)100G通道或8個(gè)50G通道在電氣和光學(xué)接口上使用PAM4信號(hào)發(fā)送和接收。然而，傳統(tǒng)的100G光模塊設(shè)計(jì)在電氣和光學(xué)方面的4個(gè)25G NRZ信號(hào)通道上。這兩者根本無法互操作，需要基于光模塊的解決方案。

一種這樣的解決方案是100G光模塊，它在光端支持100G PAM4，在電端支持4X25G NRZ。該光模塊在光模塊齒輪箱內(nèi)執(zhí)行NRZ和PAM4調(diào)制之間的重新定時(shí)。這些光模塊的示例是QSFP28 DR和FR，它們可以與傳統(tǒng)100G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完全互操作，以及QSFP-DD DR4和 DR4+分支光模塊。后者是并行串聯(lián)模塊，接受MPO-12連接器，連接到LC連接器以連接FR或DR光模塊。

過多的鏈路抖動(dòng)

鏈路抖動(dòng)是由于光連接上的一系列錯(cuò)誤或故障而在數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生的故障。發(fā)生這種情況時(shí)，兩個(gè)光模塊都必須執(zhí)行自動(dòng)協(xié)商和鏈路訓(xùn)練(AN-LT)，然后數(shù)據(jù)才能再次流動(dòng)。如果頻繁發(fā)生鏈路抖動(dòng)，即每分鐘數(shù)次，則會(huì)對(duì)吞吐量產(chǎn)生負(fù)面影響。

雖然在成熟的光學(xué)技術(shù)中鏈路抖動(dòng)很少見，但它們?nèi)匀粫?huì)發(fā)生，并且通常是由配置錯(cuò)誤、電纜損壞或光模塊故障引起的。對(duì)于400GbE，由于光模塊或交換機(jī)的發(fā)熱和設(shè)計(jì)問題，可能會(huì)出現(xiàn)鏈路抖動(dòng)。正確選擇光模塊、交換機(jī)和電纜有助于解決此鏈路抖動(dòng)問題。

光模塊可靠性

一些光模塊制造商面臨著保持在設(shè)備功率預(yù)算范圍內(nèi)的挑戰(zhàn)。這會(huì)導(dǎo)致熱量問題，從而導(dǎo)致光纖對(duì)齊挑戰(zhàn)、數(shù)據(jù)包丟失和光學(xué)失真。當(dāng)為40GbE設(shè)計(jì)的舊QSFP光模塊外形尺寸用于400GbE時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)光模塊可靠性問題。

類似的挑戰(zhàn)也出現(xiàn)在400GbE系統(tǒng)中使用的較新模塊中，例如QSFP-DD和CFP8封裝。一種解決方案是在將光模塊部署到高要求環(huán)境之前對(duì)其進(jìn)行壓力測(cè)試，還建議在選擇過程中優(yōu)先考慮光模塊設(shè)計(jì)。

在您的數(shù)據(jù)中心部署400G

為了跟上網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備、用戶和應(yīng)用程序數(shù)量不斷增加的步伐，需要更快、更高容量和更具可擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)。400G滿足了這些需求，是面臨網(wǎng)絡(luò)容量和效率問題的數(shù)據(jù)中心和大型企業(yè)的最佳解決方案。在您的數(shù)據(jù)中心或組織中成功部署400G技術(shù)取決于您對(duì)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)需求的清晰表達(dá)。

升級(jí)您的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施有助于緩解從速度和帶寬挑戰(zhàn)到成本限制的瓶頸。但是，充分利用您的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)取決于部署程序和流程，這可能意味著解決共同挑戰(zhàn)并在必要時(shí)尋求幫助。