EXFO|一文讀懂 數據中心向400G遷移，需要考慮哪些要素？

  ICC訊 5G、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和視頻點(diǎn)播等應用，推動(dòng)了帶寬需求的日益增長(cháng)。為支持這些技術(shù)和應用，數據中心正面臨巨大壓力，需要將其網(wǎng)絡(luò )升級到400G。因此，向400G遷移是數據中心運營(yíng)商的當務(wù)之急。

  從應對新的光模塊，到選擇能夠可靠高效地驗證網(wǎng)絡(luò )的400G測試儀，本期一文讀懂數據中心向400G遷移，需要考慮哪些要素？

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  數據中心內和數據中心之間的流量不斷增加

  數據中心管理的數據正在呈指數級增長(cháng)，這些數據在數據中心內（IDC）以及數據中心之間（DCI）傳輸。

  由于單個(gè)數據中心內有數以十萬(wàn)計的高速連接，因此在數據中心內完成400G升級是一項艱巨的任務(wù)。此外，數據中心采用可擴展的計算模型，這意味著(zhù)在設計這些數據中心的架構時(shí)，需要考慮到遲早會(huì )增加400G端口。

  每天都有新的數據中心被投入使用，這是因為企業(yè)希望數據中心除了發(fā)揮支持業(yè)務(wù)連接和災難恢復的“傳統”作用外，還能夠在日常運營(yíng)中提供負載均衡功能。數據中心數量持續增長(cháng)，包括在傳統城市中心之外突然出現的新設施。數據中心的數量越來(lái)越多，它們之間的距離也越來(lái)越遠，因此更加需要一種新技術(shù)，方便數據中心在越來(lái)越遠的距離上互連。這正是相干光學(xué)等新興技術(shù)可以大顯身手的地方。與已經(jīng)在數據中心環(huán)境中使用的ZR光模塊一樣，相干光模塊能夠支持速度更快（最高400G）、距離更遠（超過(guò)120公里）的連接。

  對于所有這些光模塊，靈活敏捷是向400G遷移取得成功的先決條件——這既適用于數據中心基礎設施，也適用于驗證和鑒定工具。

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  400G光模塊

  向400G的遷移正在有條不紊地進(jìn)行中，光模塊也成為數據中心領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。在這場(chǎng)追求更高速率的競賽中，可插拔光模塊發(fā)揮基礎和主導的作用?？刹灏喂饽K尺寸較小、功耗和成本較低，并能夠支持更多的速率，成為實(shí)現400G傳輸的推動(dòng)因素。

  此外，光模塊的類(lèi)型也非常多（見(jiàn)圖1）。即使在每一類(lèi)物理接口（如 QSFP-DD）中，也有不同“風(fēng)格”的光模塊（如覆蓋距離長(cháng)達10公里、覆蓋距離超過(guò)100公里的相干模塊），支持不同的速率（如25G、40G、100G、400G等），但每一個(gè)對于解決數據傳輸難題都不可或缺。管理和支持所有類(lèi)型的光模塊，并將它們集成到現有與下一代基礎設施中是一項復雜的任務(wù)，需要極高的技巧才能完成。

圖1：不同封裝形式的光模塊

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  新模塊不斷出現

  應對不斷涌現的新型可插拔光模塊、管理大量的光模塊、解決它們的互操作性問(wèn)題以及將它們集成到現有的基礎設施中是數據中心運營(yíng)商的首要任務(wù)。

  集成新型的物理接口（QSFP-DD、OSFP、?SFPx）以支持越來(lái)越高的數據速率讓數據中心運營(yíng)變得日益復雜。光模塊需要變得越來(lái)越小、功耗越來(lái)越低，這意味著(zhù)新型接口將不斷涌現。新型的光模塊包括 QSFP112。每個(gè)通道支持112G，這是光模塊技術(shù)的未來(lái)，而數據中心將需要進(jìn)行調整，以實(shí)施和測試這些類(lèi)型的光模塊。

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  檢測光模塊和清潔

  光纖連接器的重要性

  確保數量龐大的光纖和光模塊正常工作是一項重要且艱巨的任務(wù)。連接器被污染或光模塊硬件存在問(wèn)題是數據中心技術(shù)人員面臨的主要問(wèn)題。很多時(shí)候，技術(shù)人員因為沒(méi)有合適的測試工具，只得丟棄可能有故障的光模塊。當使用的可插拔光模塊成千上萬(wàn)時(shí)，這種簡(jiǎn)單的拆下并更換的策略成本很高，也很費時(shí)。如果不能將被污染的光纖連接器標記出來(lái)，可能導致不必要的長(cháng)時(shí)間網(wǎng)絡(luò )故障。技術(shù)人員會(huì )浪費時(shí)間來(lái)確定問(wèn)題根源（如路由器、光模塊或開(kāi)關(guān)），而問(wèn)題僅僅是光纖連接器被污染，很容易就可以清潔干凈（圖2）。

圖2：通過(guò) EXFO 的 FIP-500 光纖端面檢測器看到的清潔和被污染的連接器（LC 雙工和 MPO）

  在400G網(wǎng)絡(luò )中，檢測和清潔光纖連接器尤其重要。對高速傳輸而言，光纖或連接器出現任何問(wèn)題可能造成嚴重故障，從而顯著(zhù)影響服務(wù)性能。配備合適的工具來(lái)檢查和清潔連接器非常重要。但任務(wù)并沒(méi)有就此結束，使用自動(dòng)化工具來(lái)驗證光模塊的功率、寄存器內存和光模塊溫度也非常重要（圖3）。這些數據為技術(shù)人員提供了完整的連接狀況，幫助減少排障時(shí)間。

圖3：光模塊通過(guò)使用 EXFO 的 iOptics 進(jìn)行的檢測

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  相干光學(xué)

  如上所述，新的光模塊不斷涌現，它們采用各種封裝形式，支持更高的速率。這讓情況變得更加復雜，因為既要有進(jìn)一步擴展以支持更高速率的能力，又要能夠管理現有的模塊。可插拔相干光模塊是最新出現的光模塊類(lèi)型之一（見(jiàn)圖2）。

  相干光模塊出手相助！這些新的光模塊有望降低單位比特的傳輸成本、采用更加簡(jiǎn)化的架構（IP over DWDM）、實(shí)現更長(cháng)的傳輸距離并能夠與現有的路由器和開(kāi)關(guān)互操作，因此對于成功拓展400G硬件在 DCI 和城域網(wǎng)中的應用至關(guān)重要（圖4）。相干光模塊（如ZR、ZR+等）備受數據中心青睞，因為它們有助于在數據中心之間實(shí)現長(cháng)距離互連——可達120 km甚至更遠。

圖4：可插拔光模塊的優(yōu)點(diǎn)

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  驗證AOC和DAC線(xiàn)纜

  有源光纜（AOC）和直連高速線(xiàn)纜（DAC）是用于服務(wù)器機架內高速鏈路的主要布線(xiàn)技術(shù)，由于它們具有許多潛在優(yōu)勢，因此正被廣泛部署于高性能計算和數據中心應用內。AOC 組件的出現是為了取代銅纜技術(shù)，并提供一種經(jīng)濟高效的方式，將架頂（TOR）交換機和骨干聚合交換機連接起來(lái)，以支持400G及更高的傳輸速率。如果沒(méi)有適當的測試措施（測試功耗和光功率水平、確定線(xiàn)纜溫度等），驗證線(xiàn)纜可能會(huì )成為數據中心管理人員面臨的一大挑戰。

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  在數據中心內測試400G

  考慮到向400G遷移以及升級所需的一切，數據中心需要配備相應的測試解決方案，使其能夠在最短的時(shí)間內可靠地測試和驗證盡可能多的400G鏈路。

  借助 EXFO 的雙端口400G測試解決方案 FTBx-88480，數據中心運營(yíng)商可以通過(guò)一款測試解決同時(shí)驗證兩條鏈路，速率高達400G。該解決方案配備112G電通道，可測試現有的光模塊，并支持未來(lái)出現的下一代光模塊。

  EXFO 的開(kāi)放式光模塊系統（OTS）采用可更換的測試模塊，數據中心的技術(shù)人員只需要直接在數據中心內更換 OTS 模塊，便可以測試多種類(lèi)型的光模塊和速率。OTS 采用面向未來(lái)的設計，這意味著(zhù)在出現新的光模塊時(shí)，可使用新的 OTS 模塊，不再需要更換整個(gè)解決方案，從而節省成本并且對環(huán)境更加友好。

  在光纖方面，EXFO 的 FIP-500 是全自動(dòng)的光纖端面檢測器，提供簡(jiǎn)單易用的光纖端面檢測功能。而自動(dòng)、智能的測試應用 iOptics 可提供一種精準、高效的方法來(lái)測試有故障的光模塊以及有故障的 AOC 和 DAC 線(xiàn)纜。