發布日期：2022-07-15 點擊率：48
圖1：驅動高速以太網需求的當前趨勢
2010年6月，IEEE適時行動，正式采納了IEEE標準 ，為40G以太網和100G以太網的發展鋪平了道路。隨著速度的提升，網絡能夠將新發現的10G以太網 資源移動到接入層，讓更強大的40G以太網設備處理聚合層及核心層的流量。分析師的預測和原始設備制造商的全力開發說明，40G以太網必將成為 IT 環境不可或缺的一部分，剩下的只是時間和方式問題。
本文將分析40G以太網的未來發展以及它對網絡架構的影響，并為IT經理解釋遷移到新的標準需要哪些準備工作。
40G以太網的商業現狀
自1980年2月IEEE 802標準委員會成立之時起，以太網在各個層面中的輸送速度有了顯著提升，間隔時間卻大幅縮短。現在，IEEE已經采納了，為40G以太網和100G以太網鋪平了道路。
圖 2：代表前沿部署趨勢；大面積市場部署通常晚幾年
如圖2所示，接入層內的I/O數據傳輸速率每24個月翻一倍，而核心層傳輸速率大約每18個月翻一倍。40G以太網背后的主要驅動力是新一代高速、高需求計算應用和技術，其中包括虛擬服務器和云計算的擴展部署。截至 2009 年末，將近有五分之一的新服務器中實現虛擬化。同時，經濟形勢帶來的財務壓力也讓網絡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以太網和100G以太網的多模和單模實施成本
多模光纜40G以太網擁有四倍容量，且可經濟地遷移至100G以太網（參見圖 3），顯然是數據網絡發展的下一目標。考慮到迫切程度的增加以及價格的降低等因素，市場調研公司 Dell'Oro 集團的分析師認為，到 2013年，40Gbps光纜市場的成交金額將達到145億美元。
IT經理是否應暫緩部署40G以太網技術而等待100G以太網面市有一些爭論，但鑒于40G以太網的設計靈活性和相對100G以太網的成本優勢，這一問題很快沉寂。目前，40G以太網可以有效地部署在數據中心網絡的聚合鏈路內。到 2016 年，40G以太網還將普遍應用于接入鏈路，實現圖4所示的服務器連接。作為40G以太網的補充，100G以太網更適合電信服務提供商和數據中心核心鏈路。
對于有意保持競爭力的IT經理和CIO來說，40G以太網是增加所需帶寬的最佳選擇，但如果規劃不當，網絡運營商在面臨升級需求時可能措手不及。
本文詳細說明了全面評估、規劃和指定40G以太網網絡升級的過程。如圖4所示，雖然距離40G以太網大面積普及尚需數年，但IT經理和CIO最好馬上著手遷移規劃。
40G以太網：詳細情況
40G以太網和100G以太網是由IEEE 工作小組開發的以太網標準，支持每秒40和100Gb的以太網幀傳送，同時確立了通過主干網絡、銅纜布線、多模光纜和單模光纜通信的物理層規范。40G以太網/100G以太網標準的正式開發始于2008年1月，2010年6月正式獲得批準。
40G以太網網絡層的核心是一對經電纜（比如OM4或OM3光纜）連接的收發器。收發器繼而插入網絡服務器或各種組件，如網絡接口卡和交換機等。
圖 5：針對第 1 代部署規劃的收發器尺寸
收發器：40G以太網收發器（圖5）是按照幾個標準尺寸開發的。CFP（C型可插入）收發器擁有12個10Gb/s發射通道和12個10Gb/s 接收通道，只支持一個100G以太網 端口或最多三個40G以太網端口。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尺寸的收發器也在每個方向上提供12個通道，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，提供4個發射通道和4個接收通道，支持目前的40G以太網多模光纜和銅纜應用，未來也可能支持單模應用。QSFP還可能在通道速率增至25Gb/s后投入100GE 應用。
圖 6：10G以太網和 40/100G以太網的布線選擇
電纜和連接件：如圖6所示，光纜和銅纜均可用于40G以太網布線。可支持的信道長度取決于電纜和收發器類型。關于連接件， 標準中唯一明確指出的變化是在多模收發器上使用MPO型連接器，以便支持多芯并行光纖信道。
對于在40G或100G下運行的數據中心環境，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以太網的以太網信道配線布局
IEEE 802.3以太網信道布局
并行光纖的使用
以太網標準傳統上依靠雙工光纖布線，每個信道有一條光纖負責發射，另一條負責接收。但標準要求每個信道有多個流量通道。因此，40/100G以太網標準使用了圖7中所示的并行光纖。40G以太網規范提倡12芯光纜布線解決方案，每個信道擁有4條專用發射光纖和4條專用接收光纖。中間四條光纖保持閑置。100G以太網解決方案規定使用24條光纖，分為兩個12芯陣列，一個陣列專用于發射，另一陣列專用于接收。每個陣列中，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以太網的幾種不同接口，其中首選方案是單個24芯MPO連接件，或者也可用兩個12芯連接件構成信道，連接件垂直或并排配置。
40G以太網在網絡中的部署
新的40G以太網技術首先可能部署在數據中心內，如圖8所示。這有助于打破接入交換機與配線交換機連接層面上的瓶頸。
Dell'Oro集團以太網交換機和企業電話市場調查部門主管Alan Weckel 表示："隨著企業開始在布線機柜內部署客戶端交換機10G以太網上行鏈路，以及 10G以太網直接服務器連接，這些鏈路的聚合將形成網絡瓶頸，直到更高速度普及后才能打破。"
圖 8：整個數據中心網絡中的40/100G以太網部署
Weckel 解釋道：“例如，目前企業必須部署復雜的胖樹或生成樹架構來聚合10G以太網，聚合器和被聚合端使用相同速度。我們相信，40G以太網和100G以太網對滿足數據中心不斷增加的帶寬需求至關重要。”
40G以太網最有吸引力的一大特點是應用的廣泛性和設計的靈活性。考慮到生產效率的提升和OPEX的降低，正確遷移到40G以太網將帶來可觀的成本效益。
在遷移到40G以太網時，一些網絡可以繼續使用目前的10G以太網交換機底盤，僅需升級線路卡和收發器。部署CFP尺寸收發器后，可以靈活地從40G以太網遷移至100G以太網。
布線方面，OM3或OM4光纜最適合40G以太網或100G以太網數據中心環境，兩者主要差異在于最大跨距。在10G以太網網絡中，OM3光纜的最大跨度可達300米，而OM4支持更長的信道。在40G以太網或100G以太網環境中，按IEEE802標準，OM3的最長跨度可達100米，OM4 則為150米。對于接近150米的應用，電纜應通過低損耗連接件端接。
