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          用“OTN處理器+相干DSP”實(shí)現(xiàn)1.6Tbps+ 數(shù)據(jù)中心互聯(lián)平臺

          作者:王瑩 時(shí)間:2016-06-28 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            數(shù)據(jù)中心離不開光傳輸網(wǎng)絡(luò)(),而芯片則是底層的硬件。從芯片角度如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)(DCI)?日前,在北京舉行的“2016中國光網(wǎng)絡(luò)研討會”上,公司產(chǎn)品市場經(jīng)理和ClariPhy亞太區(qū)高級總監(jiān)介紹了從器件角度看的DCI挑戰(zhàn),并推出以處理器和相干DSP為核心技術(shù)開發(fā)出的新一代平臺設(shè)備。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201606/293269.htm

          DCI快速增長

            針對中國互聯(lián)網(wǎng)用戶的數(shù)據(jù)顯示,每分鐘有大量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。實(shí)際上,消費(fèi)者和企業(yè)的云業(yè)務(wù)時(shí)時(shí)刻刻都在推動著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

            數(shù)據(jù)中心(DC)的架構(gòu)包括存儲設(shè)備、服務(wù)器以及大量的交換設(shè)備。和外界互聯(lián)主要有兩種通道:1.去互聯(lián)網(wǎng);2.去另一個(gè)數(shù)據(jù)中心,即數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)(DCI)。DCI是本文關(guān)注的內(nèi)容。

            Facebook(臉書)曾觀測了數(shù)據(jù)中心24小時(shí)流量,統(tǒng)計(jì)表明,其中58%是內(nèi)部交換,18%是數(shù)據(jù)中心之間的交換(如圖1)。這18%是很可觀的。一般超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心(DC之間 / 東-西向互聯(lián))約有20萬服務(wù)器,相當(dāng)于960Tbps DCI帶寬。而傳統(tǒng)的電信運(yùn)營商/服務(wù)商的兩個(gè)局端設(shè)備之間流量只有25Tbps。相比之下,數(shù)據(jù)中心的流量是普通電信流量的40倍!這說明數(shù)據(jù)中心之間的流量激增劇烈。

            推動DCI發(fā)展的因素主要是分布式數(shù)據(jù)中心的崛起。數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)分為三步。1.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心,一般建在大樓里;2.大型倉庫規(guī)模數(shù)據(jù)中心,例如這兩年貴州正在興建的大型數(shù)據(jù)中心;3.下一步是城域范圍的分布式數(shù)據(jù)中心,其邏輯上是單個(gè)巨無霸數(shù)據(jù)中心。而分布式數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需要大量的光傳輸帶寬。

            那么,ICP(網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容服務(wù)商)DCI的市場到底有多大?據(jù)Ovum等公司分析,到2019年,光傳輸設(shè)備市場規(guī)模預(yù)計(jì)在150億美元市場規(guī)模。其中數(shù)據(jù)中心會占到15%。所以DCI會占可觀的比例(如圖2)。

          DCI的需求

            1.DC內(nèi)部的冷卻要求。

            數(shù)據(jù)中心(DC)的規(guī)模動輒上萬、幾十萬服務(wù)器/交換機(jī),功耗越來越高,因此,散熱非常重要。數(shù)據(jù)中心大多遵循“熱通道和冷通道”的結(jié)構(gòu)布局。為此,DC機(jī)架上的光傳輸設(shè)備必須與散熱結(jié)構(gòu)對應(yīng)。

            2.數(shù)據(jù)中心的連接通常有兩種方法:暗光纖和租用線。

            暗光纖相當(dāng)于利用光纖電纜線構(gòu)建私有專網(wǎng),因此ICP(互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商)需要自己購買光傳輸設(shè)備,ICP也需要運(yùn)行維護(hù)自己的網(wǎng)絡(luò)。不過,暗光纖并非隨處可得,與地區(qū)/環(huán)境有關(guān),例如在北美,城域和長距離均有穩(wěn)定的保障;在中國,城域有可能,長距離基本沒戲。

            租用線相當(dāng)于向傳統(tǒng)CSP(通信服務(wù)提供商)購買波長或以太網(wǎng)傳輸服務(wù)。

            通常情況下,ICP會同時(shí)兼用暗光纖和租用線兩種方式。

            3.DC間需要物理層加密。

            自從斯諾登“棱鏡門”事件以后,ICP強(qiáng)制推出新的加密政策以防止數(shù)據(jù)外泄,即數(shù)據(jù)在離開DC的任何時(shí)候要進(jìn)行物理層加密,這驅(qū)動了DWDM平臺的加密需求。

            另一個(gè)要求是SDN的控制與管理。當(dāng)前每個(gè)設(shè)備商會有網(wǎng)管系統(tǒng),都有特殊的接口。普通電信運(yùn)營商用自己的網(wǎng)管系統(tǒng)。互聯(lián)網(wǎng)ICP客戶不僅有北向接口,還有南向接口。這要求設(shè)備內(nèi)部之間支持開放性的標(biāo)準(zhǔn)。因此對DCI端口協(xié)議和端口速率提出要求,預(yù)測如圖3所示。10G以太網(wǎng)會繼續(xù)成為連接DC交換機(jī)的主流速率和協(xié)議;40GE僅限于少數(shù)ICP(比如Microsoft/Azure);100G端口今年才在市場出現(xiàn),因?yàn)镼SFP28模塊的供給困難限制了早期的推廣;不同垂直市場的DC要求更多的協(xié)議,例如金融/政府偏向光纖通道,因此會喜歡采用光模塊;海底電纜采用OTU4,中小企業(yè)采用POS/STM-64。因此,要求針對DCI優(yōu)化的光傳輸設(shè)備需要支持DC光模塊。

          相干光傳輸是100G及以上傳輸?shù)氖走x

            目前,業(yè)界一致公認(rèn)相干光是100G及以上傳輸?shù)氖走x,可以在100G和超100G上實(shí)現(xiàn)最低總擁有成本(TCO)。方法是關(guān)鍵器件采用DSP,因?yàn)榛贑MOS的DSP可對光纖噪聲損耗進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償;可免去昂貴的色散補(bǔ)償模塊(DCM);而且可以方便網(wǎng)絡(luò)管理,支持多種傳輸方式,靈活的架構(gòu)適合光纖長度的變化;采用新DSP可擴(kuò)展到每波長400G或更高,用更大的容量來降低每比特成本;另外,可以節(jié)省成本,和電信網(wǎng)絡(luò)用的是同樣的技術(shù);未來是單光纖(L+C波段)從10Tbps升級到70Tbps的唯一選擇。 相干WDM光模塊演進(jìn)趨勢如圖4所示。

            超大規(guī)模DC的趨勢和要求促使OEM(原始設(shè)備生產(chǎn)商)開發(fā)出新一代DCI優(yōu)化平臺,其特點(diǎn)是:支持DC客戶端光模塊(QSFP、QSFP28等);支持由前向后的空氣流通;支持交直流供電;控制層軟件最小化甚至沒有;開放的API和OS(Linux、SDN北向API等)。

            在產(chǎn)品規(guī)格方面,客戶端速率有10G、40G和100G。WDM線路側(cè)速率:相干100G和200G。尺寸是與服務(wù)器類似的1~2RU。另外,DCI特殊性能是加密和便于SDN控制的LLDP。

          OTN是DCI首選的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

            為何數(shù)據(jù)中心互聯(lián)選擇OTN做網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?好處是可以從1G擴(kuò)展到100G或更高;具有針對波長的OAM管理(快速故障隔離和保護(hù)倒換);低延時(shí),透明承載所有業(yè)務(wù);用匯聚高效地利用100G波長;節(jié)省成本(因?yàn)楹碗娦胚\(yùn)營商采用的是同樣的技術(shù));讓線速/滿帶寬加密成為可能。

            DCI流量在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)可利用OTN交換的好處是:1.給運(yùn)營商帶來創(chuàng)收機(jī)會;2.可帶來新的應(yīng)用,例如數(shù)據(jù)中心之間的帶寬點(diǎn)播;3.白天,DC間開啟最小帶寬(保證業(yè)務(wù)支持),夜間,DC間開啟最大帶寬(緩存數(shù)據(jù)庫鏡像等),以享受更低電費(fèi)的帶寬費(fèi)。

            OTN交換是如何做到這些的?主要是用G.HAO動態(tài)調(diào)整ODUflex的大小。公司的DIGI系列芯片是支持G.Hao方案的OTN 處理器。

          相干DSP + OTN 處理器可以滿足DCI要求

            由于ICP對傳輸?shù)囊笈c運(yùn)營商不同,因此OEM需要以O(shè)TN處理器和相干DSP為核心技術(shù)開發(fā)出為DCI優(yōu)化的新一代平臺設(shè)備。和ClariPhy可助力1.6Tbps+ 優(yōu)化的DCI平臺。Microsemi有高密度的單芯片Nx10/40/100G OTN處理器——DIGI4,不僅每端口功耗減半,還具備OTN加密功能。ClariPhy公司的LightSpeed II作為業(yè)界第一款40/100/200G FlexCoherent DSP已經(jīng)量產(chǎn)。

          本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第6期第77頁,歡迎您寫論文時(shí)引用,并注明出處。



          關(guān)鍵詞: Microsemi OTN Kevin So Andrew Qiu 201607

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