奔向40GBASE-T的競(jìng)賽

自以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在近30年前首次發(fā)布以來(lái)，數(shù)據(jù)速率一直保持突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)勢(shì)頭。在我們生活的世界，高速網(wǎng)絡(luò)連接、24/7全天可用的網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)可置疑的可靠性已經(jīng)不再是我們生活中的一種選項(xiàng)――它們已成為不可或缺的必需品。與20世紀(jì)80年代10Mb/秒的早期數(shù)據(jù)速率相比，電氣和電子設(shè)備工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802.3ba委員會(huì)于2010年批準(zhǔn)的40與100G以太網(wǎng)(GbE)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。這種速度對(duì)于今天的部分組織而言已經(jīng)至關(guān)重要。據(jù)IEEE估計(jì)，在接下來(lái)的五年里，所有訪問交換鏈路的服務(wù)器都將具有40G性能，i 行業(yè)協(xié)會(huì)最近也發(fā)布了針對(duì)400GbE的“倡議書”(Call-For-Interest)。

在增加跨網(wǎng)絡(luò)訪問速度、提高流量速率等需求的背后，大數(shù)據(jù)分析、虛擬化與云計(jì)算等潮流，以及各種新興高帶寬應(yīng)用，如視頻點(diǎn)播、融合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及社交媒體都扮演著推波助瀾的角色。這些推動(dòng)力量絲毫沒有放緩跡象。例如，最近發(fā)布的旨在研究行業(yè)規(guī)則變化趨勢(shì)的康普企業(yè)調(diào)查表明，52%的IT專業(yè)人員相信，到2017年，半數(shù)以上的應(yīng)用將位于云環(huán)境內(nèi)。

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數(shù)據(jù)的最終歸宿――企業(yè)數(shù)據(jù)中心對(duì)這場(chǎng)數(shù)據(jù)海嘯的威力感受最深。例如，美國(guó)零售沃爾瑪每小時(shí)需要處理一百多萬(wàn)筆客戶交易――相當(dāng)于每分種處理16500多筆交易。因此，沃爾瑪數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)2.5千兆兆字節(jié)(petabytes)的估算也就不足為奇了。iv另一方面，思科預(yù)測(cè)全球數(shù)據(jù)中心的年IP流量將在2016年底前達(dá)到6.6澤字節(jié)(zettabytes)。

為跟上這一發(fā)展速度，線纜標(biāo)準(zhǔn)也必須快速調(diào)整，以支持更大帶寬、更低延遲率，同時(shí)降低整體成本、體積與能耗。多年以來(lái)，雙絞線以太網(wǎng)與RJ-45連接件已成為數(shù)據(jù)中心和商業(yè)建筑環(huán)境廣泛采用的高成本效益網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)。不過(guò)，在帶寬要求快速攀升的情況下，人們已經(jīng)開始思索這種技術(shù)還能在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)繼續(xù)滿足新需求的問題。

自10Mb以太網(wǎng)問世以來(lái)，部分業(yè)內(nèi)人士就預(yù)言了銅纜雙絞線的末日，他們認(rèn)為速度更快的以太網(wǎng)只能使用光纜。然而，從快速以太網(wǎng)到今天的10GbE連接，新雙絞線線纜標(biāo)準(zhǔn)源源不斷地浮出水面。最近，10GBASE-T成功克服了多項(xiàng)與能耗有關(guān)的難題，在服務(wù)器上行鏈路應(yīng)用中日益普及。隨著IEEE第二代40/100GbE標(biāo)準(zhǔn)工作的開展，10GBASE-T的普及速度有望加快，因?yàn)楦咚?0GbE鏈路將很快問世，以整合10GBASE-T連接。與此相應(yīng)，Crehan Research近日預(yù)測(cè)，在2015年之前，10GBASE-T部署將在數(shù)據(jù)中心取代10GbE光纜。

數(shù)據(jù)中心正面臨著前所未有的容量壓力。同一部物理服務(wù)器運(yùn)行十部或更多部虛擬機(jī)已非罕見，使高速鏈路成為確保所有應(yīng)用順暢運(yùn)行、不出現(xiàn)額外延遲、不降低服務(wù)器性能的必要條件。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，隨著越來(lái)越多的服務(wù)器移植至10GbE鏈路以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，40G上行鏈路速度將在2018年前成為服務(wù)器接口的配置要求。

雖然當(dāng)前技術(shù)完全能夠?qū)崿F(xiàn)40G傳輸速度，如光纜或雙絞同軸(Twinax)電纜，但這些解決方案在許多情況下都難稱完美。光纖收發(fā)器非常昂貴，雙絞同軸線只能用于七米以內(nèi)的短距離，在設(shè)備位于一部以上機(jī)架或兩部分離機(jī)架的情況下，這些解決方案就成為下策。此外，雙絞同軸電纜通常被開發(fā)為專門滿足數(shù)據(jù)中心特定功能需求的專有技術(shù)，因此在滿足新需求時(shí)靈活性不足。

命運(yùn)多變：40GBASE-T的優(yōu)勢(shì)

在歷史上，雙絞線以太網(wǎng)曾是成本效益最高的數(shù)據(jù)中心連接解決方案。這種方案是連接服務(wù)器與交換機(jī)的首選，因?yàn)樵谶@種連接中，連接的普遍性與易用性非常重要。由此，40GBASE-T研究開始起步，以針對(duì)現(xiàn)有的光纜或雙絞同軸解決方案創(chuàng)造更具成本效益的替代方案。數(shù)據(jù)中心采用40GBASE-T將為企業(yè)帶來(lái)極大優(yōu)勢(shì)，開啟創(chuàng)新的連接可能性，支持結(jié)構(gòu)化布線設(shè)計(jì)以及多種新型數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。低延遲連接也為應(yīng)用帶來(lái)了額外利益，如促進(jìn)虛擬機(jī)在整個(gè)數(shù)據(jù)中心的移動(dòng)。40GBASE-T有可能成為數(shù)據(jù)中心的主流服務(wù)器接入解決方案。

配備RJ-45連接的雙絞線因成本低和簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)而始終是IT專業(yè)人員的首選技術(shù)。這種技術(shù)自1980年代以來(lái)就成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此IT專業(yè)人員在這方面也擁有豐富經(jīng)驗(yàn)。

這就意味著，數(shù)據(jù)中心專業(yè)人員無(wú)需接受安裝或維護(hù)40GBASE-T基礎(chǔ)設(shè)施的再次培訓(xùn)，從而顯著減少部署時(shí)間與成本。

雙絞線的獨(dú)特之處還在于，它能通過(guò)自動(dòng)協(xié)商無(wú)縫支持多種以太網(wǎng)速率。與光纜或雙絞同軸電纜解決方案不同，雙絞線能夠自動(dòng)切換至不同數(shù)據(jù)速率，如從100MbE切換至10GbE。這種能力使雙絞線成為多面手，也使數(shù)據(jù)中心經(jīng)理得以高成本效益地逐步發(fā)展網(wǎng)絡(luò)。例如，IT經(jīng)理可以在數(shù)據(jù)中心序列末端安裝一部40GBASE-T交換機(jī)，為高度虛擬化且需要高速連接的多部服務(wù)器提供連接。另一方面，交換機(jī)剩余的端口還可連接至現(xiàn)有的1000BASE-T或10GBASE-T服務(wù)器，這些服務(wù)器可根據(jù)需求而逐步升級(jí)。

這就意味著數(shù)據(jù)中心向40GBASE-T的過(guò)渡無(wú)需全部推倒重來(lái)，可以采用循序漸近的方式，根據(jù)切實(shí)業(yè)務(wù)需求而逐步完成升級(jí)，因?yàn)榉?wù)器與交換機(jī)并非總是同時(shí)刷新。

最后，部署40GBASE-T連接還有助于緩解為實(shí)現(xiàn)40GbE數(shù)據(jù)速率而整合多部10GBASE-T鏈路的需求，從而減少數(shù)據(jù)中心的總運(yùn)營(yíng)支出(OpEx)。通過(guò)減少數(shù)據(jù)中心鏈路數(shù)量，IT經(jīng)理還能提高能源效率，進(jìn)而降低總擁有成本(TCO)。

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RJ-45：仍是40GBASE-T之王

隨著數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)繼續(xù)由1GbE發(fā)展為10GbE及更高，RJ-45的向后兼容性將更加重要。這種兼容性使數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)者得以根據(jù)變化的需求發(fā)展網(wǎng)絡(luò)，并在干擾與成本最小的情況下實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

在這個(gè)連電力插座標(biāo)準(zhǔn)都尚未統(tǒng)一的世界上，RJ-45連接器卻實(shí)現(xiàn)了如此高的普及率，而且還保持主導(dǎo)地位長(zhǎng)達(dá)30年之久，不禁令人稱奇。它的靈活性正是它實(shí)現(xiàn)這種地位的重要法寶。在整個(gè)生命周期中，這種連接器的形狀因數(shù)不斷變化，由支持1MHz頻率到支持2GHz頻率，由支持10Mb數(shù)據(jù)速率到支持40Gb數(shù)據(jù)速率。此外，作為通用型非專用技術(shù)，這些連接器還具有部署與維護(hù)非常簡(jiǎn)單且成本效益高的優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)構(gòu)化布線而非直接連接解決方案所帶來(lái)的好處也不容忽視。如果直接連接收發(fā)器出現(xiàn)故障，那么此收發(fā)器所在的整條鏈路都需要更換。結(jié)構(gòu)化布線的主要優(yōu)點(diǎn)之一在于，IT經(jīng)理能夠在出現(xiàn)硬件故障時(shí)輕松更換電纜，或改變電纜連接的端口。最后，BASE-T的“局域網(wǎng)喚醒”(Wake on LAN)功能還實(shí)現(xiàn)了出色的靈活性與能源效率，幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商關(guān)閉服務(wù)器，只在需要時(shí)再次開啟。在數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商想盡一切辦法減少能耗的今天，這種功能的重要性將日益顯現(xiàn)。

需要記住的是，安裝者與客戶對(duì)于雙絞線和RJ-45連接都有著豐富經(jīng)驗(yàn)和堅(jiān)定信心。雖然距離40GBASE-T的最終部署仍有數(shù)年時(shí)間，但是得知這種技術(shù)即將問世并與RJ-45連接搭配使用，將促使企業(yè)組織在今天部署雙絞線解決方案的時(shí)候著眼于未來(lái)。在這方面采取正確措施，將有助于組織從產(chǎn)品和支持兩個(gè)角度對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施成本進(jìn)行有效管理。

定義新標(biāo)準(zhǔn)

雖然40GBASE-T擁有明顯的優(yōu)勢(shì)，但從初期批準(zhǔn)到商業(yè)實(shí)施之間的道路并非總是一帆風(fēng)順。10GBASE-T的推出也是如此，它的部署之路所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于預(yù)期。出現(xiàn)這種延遲的原因部分在于，IEEE規(guī)定新10GBASE-T標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)支持至少100米的距離，從而帶來(lái)了一大技術(shù)難題，特別是與收發(fā)器電子元件有關(guān)的難題。在全球經(jīng)濟(jì)衰退以及能耗問題初步顯現(xiàn)的背景下，技術(shù)上的問題可能會(huì)影響10GBASE-T的初期市場(chǎng)普及。后幾代的10GBASE-T電子元件解決了這個(gè)能源問題，但I(xiàn)EEE仍在熱衷于確保40GBASE-T的推出過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)同樣的延遲。

因?yàn)槌跗?0GBASE-T應(yīng)用可能僅局限于數(shù)據(jù)中心，傳統(tǒng)的雙絞線以太網(wǎng)100米鏈路長(zhǎng)度也就不再重要。針對(duì)這個(gè)問題，TIA TR42.7銅纜布線子委員會(huì)發(fā)起了一項(xiàng)針對(duì)數(shù)據(jù)中心布線的調(diào)查，以確保鏈路長(zhǎng)度目標(biāo)滿足數(shù)據(jù)中心實(shí)際設(shè)計(jì)要求。

此外，行業(yè)還希望40GBASE-T的電子元件復(fù)雜度處于和10GBASE-T大致相近的水平，同時(shí)擴(kuò)展帶寬，以支持40 Gb/秒速率。參加過(guò)去年IEEE 802.3新一代BASE-T全體會(huì)議的行業(yè)專家(包括美國(guó)康普)討論了開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)以提高雙絞線性能、支持高速以太網(wǎng)的可能性。最近幾個(gè)月，40GBASE-T在證明數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的生命力方面又邁出了一步。例如，康普最近在IEEE 802.3 NGBASE-T研究小組會(huì)議上利用原型8類RJ-45連接器與銅纜雙絞線驗(yàn)證了一項(xiàng)概念證明解決方案，證明了40GBASE-T信道的可行性。這項(xiàng)概念證明研究表明，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商可以使用8類銅纜支持40 GBASE-T。

業(yè)內(nèi)人士協(xié)助開發(fā)40GBASE-T的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保其得到支持，并以高成本效益的方式完成部署。新標(biāo)準(zhǔn)將以支持10GbE連接的研究成果為基礎(chǔ)，減少開發(fā)新型交換機(jī)與服務(wù)器電子元件(支持40GBASE-T連接)的時(shí)間。該標(biāo)準(zhǔn)還將支持得到廣泛使用的RJ-45連接器。

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線纜類別之“戰(zhàn)”

7A類電纜能否在未來(lái)支持40GbE速度?

有些人認(rèn)為，7A類電纜能夠在未來(lái)支持40GbE速度。不過(guò)，7A電纜僅局限于1GHz頻率和PHY，而業(yè)內(nèi)專家指出，支持40GBASE-T傳輸將需要1.5-2GHz范圍內(nèi)的更高帶寬。截止到目前，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的工作表明，支持40GBASE-T還需要比7A類電纜帶寬更高的解決方案。

.此外，7A類電纜還支持三種不同類型的連接器，這三種連接器都不與RJ-45連接器互操作或向后兼容。它們?cè)跀?shù)據(jù)中心使用時(shí)還需配備混合跳線與設(shè)備線，使操作更為困難、更易出錯(cuò)，同時(shí)還減慢了數(shù)據(jù)中心移動(dòng)、增加、變化(MAC)的速度。

IEEE已經(jīng)明確表示，考慮到數(shù)據(jù)中心面積的限制，40GBASE-T需要一種小巧、高密度的布線解決方案。

出于這些因素，布線行業(yè)已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，認(rèn)為8類電纜是支持40GBASE-T的未來(lái)之路。最近在墨西哥伊斯塔帕(Ixtapa)召開的ISO/IEC第三工作小組會(huì)議上，委員會(huì)公布了Class I和Class II信道的研發(fā)工作，這兩種信道都用于1600 MHz，還將對(duì)2000 MHz進(jìn)行進(jìn)一步研究。委員會(huì)還同意協(xié)調(diào)8類的40GBASE-T命名約定，對(duì)不同構(gòu)造進(jìn)行部分改變(如：8.1類用于支持Class I的F/UTP部件，8.2類于支持Class II的S/FTP部件)。

演變或滅絕

隨著外界對(duì)數(shù)據(jù)中心的要求快速增加，能否靈活適應(yīng)未來(lái)要求對(duì)于數(shù)據(jù)中心經(jīng)理而言已至關(guān)重要。為解決這個(gè)問題，數(shù)據(jù)中心通常在某個(gè)部分部署較高帶寬解決方案，前提是這些系統(tǒng)向后兼容現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。

有些組織尚沒有使數(shù)據(jù)中心為未來(lái)做好準(zhǔn)備，這些組織將在三至五年內(nèi)面臨整體升級(jí)的需要，從而造成大量停機(jī)時(shí)間。正因?yàn)槿绱?，?shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商應(yīng)注意避免為了減少初期資本支出而增加基礎(chǔ)設(shè)施在整個(gè)生命周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)支出。購(gòu)買優(yōu)質(zhì)設(shè)備也有助于減少數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)的持續(xù)維護(hù)和技術(shù)支持需求。與此類似，媒介多元化也為保證數(shù)據(jù)中心可靠性做出了重要貢獻(xiàn)。

40GBASE-T：增加智能的價(jià)值

數(shù)據(jù)中心各個(gè)鏈路的帶寬增加，連接故障造成的成本也隨之增加。各條線纜即將傳送大量數(shù)據(jù)，意味著即使一條鏈路出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)中心的整體性能也會(huì)受到嚴(yán)重影響。不幸的是，近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度快速升級(jí)，為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了更多潛在的降級(jí)點(diǎn)與故障點(diǎn)――從跳線被意外拔出，到軟件假警報(bào)阻止所有網(wǎng)絡(luò)流量。因此，企業(yè)必須擁有工具，以主動(dòng)跟蹤及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心活動(dòng)。企業(yè)正在迅速意識(shí)到，過(guò)去使用的低效網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與故障追蹤方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

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問題的答案在于“智能基礎(chǔ)設(shè)施解決方案”(Intelligent Infrastructure solutions)，這個(gè)系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)管理工具與用于連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳統(tǒng)被動(dòng)型結(jié)構(gòu)化布線基礎(chǔ)設(shè)施之間的缺失環(huán)節(jié)。智能技術(shù)可以對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)層實(shí)施更高效的實(shí)時(shí)監(jiān)控，幫助IT專業(yè)人員與網(wǎng)絡(luò)經(jīng)理更快地消除盲點(diǎn)，探測(cè)及定位網(wǎng)絡(luò)缺陷，以確保網(wǎng)絡(luò)安全，持續(xù)跟蹤網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有移動(dòng)、增加或變化。

隨著數(shù)據(jù)中心單獨(dú)鏈路的數(shù)據(jù)速率不斷增加，IT經(jīng)理也需要充分利用手頭的資產(chǎn)，因此每一條連接都變得格外珍貴。為做到這一點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的智能解決方案還可協(xié)助改進(jìn)整體運(yùn)營(yíng)效率，幫助數(shù)據(jù)中心了解哪些資源可用、可以支持何種數(shù)據(jù)速率，以及是否需要維護(hù)、哪些端口可用、可以輕松移動(dòng)哪些系統(tǒng)等。

40GbE數(shù)據(jù)速率與智能基礎(chǔ)設(shè)施提供的優(yōu)化相結(jié)合，將打造強(qiáng)大合力，幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商與企業(yè)IT總監(jiān)確保其IT系統(tǒng)在久遠(yuǎn)的未來(lái)具有最小的風(fēng)險(xiǎn)和最高的性能。

為做到這一點(diǎn)，現(xiàn)在就必須著手制定未來(lái)規(guī)劃。