400G数据中心部署挑战及解决方案

随着技术的进步,视频流、人工智能和数据分析等特定行业应用正越来越多地推动提高数据速度和大量带宽需求。400G技术及其下一代光模块通过创新服务带来全新的用户体验,一次可实现更快、更多的数据处理。

面临数据流量问题的大型数据中心和企业采用400G解决方案来改善运营工作流程并确保更好的经济效益。下面简要概述了400G的兴起、部署该技术的挑战以及可能的解决方案。

400G数据中心的兴起

多个数据中心向400G的快速过渡正在改变网络的设计和构建方式。这种下一代技术的一些关键驱动因素是云计算、视频流、人工智能和5G,它们推动了对高速、高带宽和高度可扩展的解决方案的需求。智能设备、物联网、社交媒体和其他即服务模式产生的大量数据也在加速这一400G转型。

升级到400G数据中心的主要好处是增加了高端部署所需的数据容量和网络能力。该技术还提供更多的功率、效率、速度和成本节约。单个400G端口比四个单独的100G端口便宜得多。同样,通过提供高密度、可靠和低成本的每比特部署,提高的数据速度允许纵向扩展和横向扩展。

 

400G 的工作原理

在我们了解部署挑战和解决方案之前,让我们首先了解400G的工作原理。首先,400G以太网链路的实际线速或数据传输速度为425Gbps。额外的25位建立一个前向错误连接 (FEC) 过程,该过程检测并纠正传输错误。

400G采用4级脉冲幅度调制(PAM4)来组合更高的信号和波特率。与当前的不归零 (NRZ) 信号相比,这将数据速率提高了四倍。借助PAM4,运营商可以针对不同的外形尺寸(即OSFP和QSFP-DD)实施4个100G通道或8个50G通道。这种光模块架构支持通过并行光纤或多波长传输高达400Gbit/s的速率。

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部署挑战和解决方案

设备之间的互操作性

400G部署引入的PAM4信令会在400G端口和传统网络设备之间产生互操作性问题。也就是说,现有的NRZ交换机端口和光模块不能与PAM4互操作。在网络中的服务器、存储和其他设备之间部署网络分支连接时,这一挑战普遍存在。

400G光模块通过4个100G通道或8个50G通道在电气和光学接口上使用PAM4信号发送和接收。然而,传统的100G光模块设计在电气和光学方面的4个25G NRZ信号通道上。这两者根本无法互操作,需要基于光模块的解决方案。

一种这样的解决方案是100G光模块,它在光端支持100G PAM4,在电端支持4X25G NRZ。该光模块在光模块齿轮箱内执行NRZ和PAM4调制之间的重新定时。这些光模块的示例是QSFP28 DR和FR,它们可以与传统100G网络设备完全互操作,以及QSFP-DD DR4和 DR4+分支光模块。后者是并行串联模块,接受MPO-12连接器,连接到LC连接器以连接FR或DR光模块。

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过多的链路抖动

链路抖动是由于光连接上的一系列错误或故障而在数据传输过程中发生的故障。发生这种情况时,两个光模块都必须执行自动协商和链路训练(AN-LT),然后数据才能再次流动。如果频繁发生链路抖动,即每分钟数次,则会对吞吐量产生负面影响。

虽然在成熟的光学技术中链路抖动很少见,但它们仍然会发生,并且通常是由配置错误、电缆损坏或光模块故障引起的。对于400GbE,由于光模块或交换机的发热和设计问题,可能会出现链路抖动。正确选择光模块、交换机和电缆有助于解决此链路抖动问题。

光模块可靠性

一些光模块制造商面临着保持在设备功率预算范围内的挑战。这会导致热量问题,从而导致光纤对齐挑战、数据包丢失和光学失真。当为40GbE设计的旧QSFP光模块外形尺寸用于400GbE时,通常会出现光模块可靠性问题。

类似的挑战也出现在400GbE系统中使用的较新模块中,例如QSFP-DD和CFP8封装。一种解决方案是在将光模块部署到高要求环境之前对其进行压力测试,还建议在选择过程中优先考虑光模块设计。

在您的数据中心部署400G

为了跟上网络中设备、用户和应用程序数量不断增加的步伐,需要更快、更高容量和更具可扩展性的数据基础架构。400G满足了这些需求,是面临网络容量和效率问题的数据中心和大型企业的最佳解决方案。在您的数据中心或组织中成功部署400G技术取决于您对数据和网络需求的清晰表达。

升级您的网络基础设施有助于缓解从速度和带宽挑战到成本限制的瓶颈。但是,充分利用您的网络升级取决于部署程序和流程,这可能意味着解决共同挑战并在必要时寻求帮助。

原创文章,作者:TOMOYO,如若转载,请注明出处:https://www.gigalight.com/cn/bbs/technical-3006.html

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