一,数据中心与下一代以太网
自从2002年IEEE802.3ae 标准正式出台以后,以太网络的速度得到了极大的发展,比如阿姆斯特丹和东京互联网核心交换节点的流量已经突破600Gbps,尽管10G bps的传输速率已经极大的发挥了普通多模光纤和双绞线的潜力。但是随着网络应用的发展,特别是现在网络视频,手机智能化等多种业务快速发展的今天,10GBase已经体现出局限性。2009年11月中旬,Intel开始发售10GBase-T网卡。可以预见,随着IEEE802.3az标准的成熟以及芯片技术的提高,10GBase-T的功耗会进一步降低。将来PC服务器甚至是普通电脑都会采用10Gbps以太网络。
所以在2006年10G Base-T 标准出台后,IEEE根据网络发展的趋势,于当年6月就成立了HSSG(Higher Speed study Group)研究小组。并于2007年12月批准了PAR(Project Authorization Request)发展下一代网络40G/100G以太网标准。按照计划下一代标准IEEE 802.3ba 将于2010年6月份出台。40G与100G目前看来,将来的应用主要集中在数据中,当服务器大范围采用10GBase-T的时候,核心交换的速度必须随之有一个大幅的提升。同时数据中心中的FCOE,iSCSI等技术使得SAN/LAN网络融合成为趋势,这也对以太网络的速率提出了更高的要求。而且现在以太网还面临像Infiniband这样最高可以支持120G传输的技术的竞争压力,所以新标准的出台已经迫在眉睫。
当前在核心交换机市场,已经有相当多的交换机厂商宣布他们的交换机背板已经支持100G的标准,Juniper等厂商已经开始推广100G以太网的接口板;在终端市场,40G以太网的网卡也已经开始发售,如Mellanox 于2009年9月推出ConnectX-2 EN 40G PCIe网卡,支持IEEE Draft P802.3ba/D2.0 40GBASE-CR4, -SR等协议。与Mellanox垄断infiniband芯片不同,IEEE 802.3ba芯片的竞争会更激烈,将来产品的价格优势会很明显。
40G和100G以太网到底是什么,简单的说就是将以太网的速率提高到40Gbps/100G bps。其中会牵涉到MAC参数,物理层,和管理部分的变化。本文主要介绍802.3ba 的物理基础部分,因为目前标准仍然处在草案(D3.0)阶段,没有最后定稿,所以本文介绍的可能会与将来出台的标准有细微的差别。但是基础的物理链路已经不会有大的变化,所以我们现在新建数据中心时,为了考虑将来的升级问题,就有必要对下一代网络有一个的大致的了解。
二,40G/100G与布线系统
通常来讲我们要提高传输速率大致有几条途径:1)更高效率的编码方式;2)更大的传输带宽;3)多路传输(复用)。
在万兆时代,OM3 与Cat6A的应用大大增加了传输的带宽,再加上芯片技术的提高和DSP处理能力的增强使得编码能够更有效率,最终使万兆以太网能够得以推广。但是到了万兆之后,首先介质的传输带宽增加不明显,OM4对OM3和Cat7A 对Cat6A都只增加了2倍多的带宽,如果要达到100G的传输速率,就必须在其他方面取得突破。但是靠提高编码效率的方式来提高带宽面临两大瓶颈:1) 编码效率的提高多是利用电磁波传输,光传输的编码效率很难大幅提高。2)编码效率的提高直接导致处理成本的增加,要求更昂贵的设备。还有一些其他的因素如时间的紧迫性,防止技术的垄断性等多方面的要求,导致了目前主要的研究方向在并行与复用系统。采用该方案最大的好处就是可以直接借鉴过去的标准,减少新元器件的开发和研制,加速新标准的推出,降低系统的成本。就像现在多核CPU大行其道一样。
目前40G/100G 以太网的标准主要有以下几个: