al" style="display: block;"> 40G以太網(wǎng)正成為不可阻擋的商業(yè)趨勢(shì)。雖然10G以太網(wǎng)仍被廣泛運(yùn)用于數(shù)據(jù)中心，但CIO和IT經(jīng)理們必須提前考慮未來需求（參見圖 1）：高帶寬應(yīng)用，例如服務(wù)器虛擬化和云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心光纖整合、以及最終用戶對(duì)于更高性能計(jì)算的需求。對(duì)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率的需求將不斷增長(zhǎng)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)效率和OPEX成本帶來重要意義。
圖1：驅(qū)動(dòng)高速以太網(wǎng)需求的當(dāng)前趨勢(shì)
2010年6月，IEEE適時(shí)行動(dòng)，正式采納了IEEE標(biāo)準(zhǔn) ，為40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)的發(fā)展鋪平了道路。隨著速度的提升，網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑿掳l(fā)現(xiàn)的10G以太網(wǎng) 資源移動(dòng)到接入層，讓更強(qiáng)大的40G以太網(wǎng)設(shè)備處理聚合層及核心層的流量。分析師的預(yù)測(cè)和原始設(shè)備制造商的全力開發(fā)說明，40G以太網(wǎng)必將成為 IT 環(huán)境不可或缺的一部分，剩下的只是時(shí)間和方式問題。
本文將分析40G以太網(wǎng)的未來發(fā)展以及它對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響，并為IT經(jīng)理解釋遷移到新的標(biāo)準(zhǔn)需要哪些準(zhǔn)備工作。
40G以太網(wǎng)的商業(yè)現(xiàn)狀
自1980年2月IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)成立之時(shí)起，以太網(wǎng)在各個(gè)層面中的輸送速度有了顯著提升，間隔時(shí)間卻大幅縮短。現(xiàn)在，IEEE已經(jīng)采納了，為40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)鋪平了道路。
圖 2：代表前沿部署趨勢(shì)；大面積市場(chǎng)部署通常晚幾年
如圖2所示，接入層內(nèi)的I/O數(shù)據(jù)傳輸速率每24個(gè)月翻一倍，而核心層傳輸速率大約每18個(gè)月翻一倍。40G以太網(wǎng)背后的主要驅(qū)動(dòng)力是新一代高速、高需求計(jì)算應(yīng)用和技術(shù)，其中包括虛擬服務(wù)器和云計(jì)算的擴(kuò)展部署。截至 2009 年末，將近有五分之一的新服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)虛擬化。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)形勢(shì)帶來的財(cái)務(wù)壓力也讓網(wǎng)絡(luò)不得不尋找整合資源的方法，以便降低 OPEX 和總體擁有成本。
圖 3：40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)的多模和單模實(shí)施成本
多模光纜40G以太網(wǎng)擁有四倍容量，且可經(jīng)濟(jì)地遷移至100G以太網(wǎng)（參見圖 3），顯然是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的下一目標(biāo)。考慮到迫切程度的增加以及價(jià)格的降低等因素，市場(chǎng)調(diào)研公司 Dell'Oro 集團(tuán)的分析師認(rèn)為，到 2013年，40Gbps光纜市場(chǎng)的成交金額將達(dá)到145億美元。
IT經(jīng)理是否應(yīng)暫緩部署40G以太網(wǎng)技術(shù)而等待100G以太網(wǎng)面市有一些爭(zhēng)論，但鑒于40G以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)靈活性和相對(duì)100G以太網(wǎng)的成本優(yōu)勢(shì)，這一問題很快沉寂。目前，40G以太網(wǎng)可以有效地部署在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的聚合鏈路內(nèi)。到 2016 年，40G以太網(wǎng)還將普遍應(yīng)用于接入鏈路，實(shí)現(xiàn)圖4所示的服務(wù)器連接。作為40G以太網(wǎng)的補(bǔ)充，100G以太網(wǎng)更適合電信服務(wù)提供商和數(shù)據(jù)中心核心鏈路。
對(duì)于有意保持競(jìng)爭(zhēng)力的IT經(jīng)理和CIO來說，40G以太網(wǎng)是增加所需帶寬的最佳選擇，但如果規(guī)劃不當(dāng)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在面臨升級(jí)需求時(shí)可能措手不及。
本文詳細(xì)說明了全面評(píng)估、規(guī)劃和指定40G以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的過程。如圖4所示，雖然距離40G以太網(wǎng)大面積普及尚需數(shù)年，但I(xiàn)T經(jīng)理和CIO最好馬上著手遷移規(guī)劃。
40G以太網(wǎng)：詳細(xì)情況
40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)是由IEEE 工作小組開發(fā)的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，支持每秒40和100Gb的以太網(wǎng)幀傳送，同時(shí)確立了通過主干網(wǎng)絡(luò)、銅纜布線、多模光纜和單模光纜通信的物理層規(guī)范。40G以太網(wǎng)/100G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的正式開發(fā)始于2008年1月，2010年6月正式獲得批準(zhǔn)。
40G以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的核心是一對(duì)經(jīng)電纜（比如OM4或OM3光纜）連接的收發(fā)器。收發(fā)器繼而插入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或各種組件，如網(wǎng)絡(luò)接口卡和交換機(jī)等。
圖 5：針對(duì)第 1 代部署規(guī)劃的收發(fā)器尺寸
收發(fā)器：40G以太網(wǎng)收發(fā)器（圖5）是按照幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸開發(fā)的。CFP（C型可插入）收發(fā)器擁有12個(gè)10Gb/s發(fā)射通道和12個(gè)10Gb/s 接收通道，只支持一個(gè)100G以太網(wǎng) 端口或最多三個(gè)40G以太網(wǎng)端口。其尺寸較大，適合單模光纜，也可輕松地匹配多模光纜或銅纜。CXP尺寸的收發(fā)器也在每個(gè)方向上提供12個(gè)通道，但比CFP小很多，適合多模光纜和銅纜。QSFP（四通道小型可插入）與CXP尺寸相當(dāng)，提供4個(gè)發(fā)射通道和4個(gè)接收通道，支持目前的40G以太網(wǎng)多模光纜和銅纜應(yīng)用，未來也可能支持單模應(yīng)用。QSFP還可能在通道速率增至25Gb/s后投入100GE 應(yīng)用。
圖 6：10G以太網(wǎng)和 40/100G以太網(wǎng)的布線選擇
電纜和連接件：如圖6所示，光纜和銅纜均可用于40G以太網(wǎng)布線。可支持的信道長(zhǎng)度取決于電纜和收發(fā)器類型。關(guān)于連接件， 標(biāo)準(zhǔn)中唯一明確指出的變化是在多模收發(fā)器上使用MPO型連接器，以便支持多芯并行光纖信道。
對(duì)于在40G或100G下運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心環(huán)境，通常推薦OM3和OM4多模光纜布線，兩者的距離支持比銅纜解決方案更廣泛的部署配置，且成本低于單模光纜解決方案。
圖 7：多模光纜10/40/100G以太網(wǎng)的以太網(wǎng)信道配線布局
IEEE 802.3以太網(wǎng)信道布局
并行光纖的使用
以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)上依靠雙工光纖布線，每個(gè)信道有一條光纖負(fù)責(zé)發(fā)射，另一條負(fù)責(zé)接收。但標(biāo)準(zhǔn)要求每個(gè)信道有多個(gè)流量通道。因此，40/100G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)使用了圖7中所示的并行光纖。40G以太網(wǎng)規(guī)范提倡12芯光纜布線解決方案，每個(gè)信道擁有4條專用發(fā)射光纖和4條專用接收光纖。中間四條光纖保持閑置。100G以太網(wǎng)解決方案規(guī)定使用24條光纖，分為兩個(gè)12芯陣列，一個(gè)陣列專用于發(fā)射，另一陣列專用于接收。每個(gè)陣列中，中間10條光纖用于傳輸流量，而兩端2條光纖閑置。
上圖說明了100G以太網(wǎng)的幾種不同接口，其中首選方案是單個(gè)24芯MPO連接件，或者也可用兩個(gè)12芯連接件構(gòu)成信道，連接件垂直或并排配置。
40G以太網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中的部署
新的40G以太網(wǎng)技術(shù)首先可能部署在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，如圖8所示。這有助于打破接入交換機(jī)與配線交換機(jī)連接層面上的瓶頸。
Dell'Oro集團(tuán)以太網(wǎng)交換機(jī)和企業(yè)電話市場(chǎng)調(diào)查部門主管Alan Weckel 表示："隨著企業(yè)開始在布線機(jī)柜內(nèi)部署客戶端交換機(jī)10G以太網(wǎng)上行鏈路，以及 10G以太網(wǎng)直接服務(wù)器連接，這些鏈路的聚合將形成網(wǎng)絡(luò)瓶頸，直到更高速度普及后才能打破。"
圖 8：整個(gè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的40/100G以太網(wǎng)部署
Weckel 解釋道：“例如，目前企業(yè)必須部署復(fù)雜的胖樹或生成樹架構(gòu)來聚合10G以太網(wǎng)，聚合器和被聚合端使用相同速度。我們相信，40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)對(duì)滿足數(shù)據(jù)中心不斷增加的帶寬需求至關(guān)重要。”
40G以太網(wǎng)最有吸引力的一大特點(diǎn)是應(yīng)用的廣泛性和設(shè)計(jì)的靈活性。考慮到生產(chǎn)效率的提升和OPEX的降低，正確遷移到40G以太網(wǎng)將帶來可觀的成本效益。
在遷移到40G以太網(wǎng)時(shí)，一些網(wǎng)絡(luò)可以繼續(xù)使用目前的10G以太網(wǎng)交換機(jī)底盤，僅需升級(jí)線路卡和收發(fā)器。部署CFP尺寸收發(fā)器后，可以靈活地從40G以太網(wǎng)遷移至100G以太網(wǎng)。
布線方面，OM3或OM4光纜最適合40G以太網(wǎng)或100G以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心環(huán)境，兩者主要差異在于最大跨距。在10G以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，OM3光纜的最大跨度可達(dá)300米，而OM4支持更長(zhǎng)的信道。在40G以太網(wǎng)或100G以太網(wǎng)環(huán)境中，按IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，OM3的最長(zhǎng)跨度可達(dá)100米，OM4 則為150米。對(duì)于接近150米的應(yīng)用，電纜應(yīng)通過低損耗連接件端接。
