【Hướng dẫn】Nâng cấp mạng 10G-25G-100G cho các Data Center

Tìm hiểu công nghệ 25G / 50G / 100G

Công nghệ 10G và 40G đã trưởng thành và chiếm lĩnh một thị trường rộng lớn trong suốt thập kỷ qua. Trong khi những năm gần đây, công nghệ 25G / 50G / 100G ngày càng được chú ý nhiều hơn và bắt đầu nổi bật trong các triển khai mạng trong tương lai. Các công nghệ Ethernet mới nổi này không chỉ đơn giản được thiết kế để thiết lập tốc độ mới cao hơn mà còn phục vụ cho các nhu cầu và sự phát triển cụ thể của thị trường. Bài đăng này sẽ giới thiệu một số công nghệ 25G / 50G / 100G chính để tìm hiểu những điều cần cân nhắc đằng sau.

Công nghệ 25G

Hướng đến các trung tâm dữ liệu đám mây, tiêu chuẩn 25G chính thức được phê duyệt vào năm 2016, chậm hơn vài năm so với các tiêu chuẩn 10G, 40G, 100G. Và ưu điểm chính của 25G nằm ở công nghệ SerDes (Serializer / Deserializer), được sử dụng trong truyền thông tốc độ cao để chuyển đổi dữ liệu nối tiếp sang giao diện song song và ngược lại, giảm thiểu số lượng chân I / O và kết nối liên kết.

Hầu hết các thiết bị chuyển mạch đều chạy SerDes với tốc độ xung nhịp khoảng 10Ghz, hỗ trợ tốc độ truyền 10Gb. Trong những năm gần đây, công nghệ SerDes đã phát triển lên 25GHz. Sự phát triển này dẫn đến sự khác biệt về hiệu quả và chi phí của việc triển khai 10G / 40G và 25G. Tận dụng làn SerDes 25GHz, 25G hỗ trợ một làn đơn với tốc độ 25Gbps, gấp 2,5 lần hiệu suất băng thông của 10G sử dụng một làn 10GHz. Khi nâng cấp từ 10G lên 25G, có thể tránh được việc quấn lại vì các thiết bị chuyển mạch 25G sử dụng bộ thu phát SFP28 tương thích với sợi LC 10G. Hơn nữa, 25G có khả năng cung cấp mật độ cổng chuyển mạch gấp 4 lần 40G, yêu cầu 4 làn 10GHz. Do đó, lộ trình di chuyển 10G-40G-100G chắc chắn là tốn kém chi phí trong khi khả năng mở rộng và hiệu quả kém hơn.

Công nghệ 50G

25G kích thích dự đoán về tốc độ truyền cao hơn trong ngành, do đó tiêu chuẩn 50G đã được ra mắt vào năm 2018 với kiến ​​trúc tương tự như tiêu chuẩn 400G / 200G để phục vụ như một giải pháp tốc độ cao tiếp theo để kết nối máy chủ và trung tâm dữ liệu. Việc triển khai 50G có thể tái sử dụng các thiết bị 25G trong mạng 100G hiện có để giảm chi phí. Vì lý do này, chi phí của 50G có thể bằng một nửa của 40G, nhưng hiệu suất có thể tăng 25%. Trong khi công nghệ quan trọng nhất để đạt được hiệu suất cao của 50G là PAM4 (điều chế biên độ xung bốn mức).

50G đạt 53.125 Gbit / s sau khi mã hóa FEC, không thể truyền qua giao diện điện trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu, do đó PAM4 được sử dụng để ánh xạ các cặp bit thành một biểu tượng duy nhất, tạo ra tốc độ truyền tổng thể là 26.5625 Gbaud cho 50 Gbit / s mỗi làn đường. PAM4 được sử dụng rộng rãi trong kết nối tín hiệu tốc độ cao, mang lại hiệu quả truyền dẫn cao hơn với chi phí thấp hơn so với đường truyền không trả về (NRZ) trước đó. PAM4 ở 50 Gbaud cung cấp đường dẫn đến 100G thông qua kiến ​​trúc 1 * 2 * 50 Gbaud chỉ yêu cầu một tia laser duy nhất nhưng đạt được tốc độ truyền tăng gấp 10 lần từ 10G lên 100G.

Công nghệ 100G

Để đáp ứng nhu cầu truyền tải tốc độ cao và phạm vi xa, tiêu chuẩn 100G đầu tiên đã được phê duyệt vào năm 2010 và những thay đổi to lớn đã được thực hiện trong những năm sau đó. Có vẻ như 100G đang dần chiếm vị trí của 40G trong các trung tâm dữ liệu do việc tuân thủ tiêu chuẩn tốt hơn, thống nhất giải pháp kỹ thuật, phát triển chuỗi công nghiệp, đặc biệt là lợi thế về tốc độ truyền cao hơn và khoảng cách xa hơn nhờ vào DWDM (DWDM (Dense Wave Division Multiplexing) ) công nghệ mà nó sử dụng.

Công nghệ 100G DWDM cho phép truyền dung lượng cao qua một bước sóng duy nhất trên khoảng cách xa hơn và nó đặc biệt được sử dụng cho truyền thông quang tốc độ cao. Bộ thu phát quang CFP / CFP2 / CFP4 DWDM kết hợp dành cho 100G MAN (Mạng khu vực đô thị) hoặc DCI (Kết nối trung tâm dữ liệu) lên đến 80 km hoặc liên kết đường dài hơn 1000 km, vận chuyển nhiều dịch vụ 10G / 40G / 100G để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với băng thông cao. Ngoài ra, việc sử dụng bộ phát đáp / muxponder 100G DWDM có thể tránh việc thiết kế lại kiến ​​trúc mạng trong khi vẫn đạt được khả năng truyền tải và chuyển đổi mượt mà giữa 10G, 40G, 100G, vì nó kết hợp các dịch vụ đa giao thức và đa tốc độ.

Mối quan hệ giữa 25G / 50G / 100G

25G / 50G / 100G hiện nay đều có ứng dụng rộng rãi trong các trung tâm dữ liệu đám mây và việc tích hợp chúng có thể đạt được nâng cấp mạng 10G-25G-50G-100G. Trong khi trước khi xuất hiện 25G và 50G, con đường di chuyển truyền thống là 10G-40G-100G, tốn kém hơn nhưng kém hiệu quả hơn. Ngược lại, nâng cấp từ 25G lên 100G có thể là một giải pháp tiết kiệm chi phí hơn. Dựa trên 25G, con đường di chuyển này có thể đạt được bằng các làn đường SerDes 4x25G hoặc 2x50G tận dụng các kiến ​​trúc lá và cột sống mới. Nó mang lại hiệu suất và hiệu suất truyền tải cao hơn, tiết kiệm cả CAPEX (chi tiêu vốn) và OPEX (chi phí hoạt động) thông qua khả năng tương thích ngược cao và tái sử dụng cơ sở hạ tầng cáp hiện có. Nhìn chung, đường dẫn di chuyển 25G-50G-100G cung cấp chi phí thấp hơn cho mỗi đơn vị băng thông bằng cách sử dụng đầy đủ các khả năng của cổng chuyển đổi và cũng đặt nền tảng cho việc nâng cấp thêm lên 200G và 400G.

Các công nghệ 25G / 50G / 100G mới nổi này đã thích ứng tốt với nhu cầu đa dạng của thị trường và lần lượt dẫn đầu xu hướng của ngành. Mọi người đều nhận được rằng 25G / 50G / 100G mỗi loại có lợi thế về chi phí và hiệu suất để áp dụng các công nghệ tiên tiến hơn so với 10G và 40G. Mặc dù nhu cầu không bao giờ dừng lại, do đó, sự phát triển của công nghệ cũng sẽ không ngừng tiến lên phía trước. Các nhà quản lý mạng luôn tìm kiếm sự cân bằng giữa tốc độ và công nghệ tái sử dụng để tìm ra giải pháp hiệu quả về chi phí. Hãy cùng chờ xem điều gì sẽ xảy ra trong thời gian tới.

Nâng cấp mạng 10G-25G-100G cho các trung tâm dữ liệu trong tương lai

Được thúc đẩy bởi các yêu cầu về băng thông của các trung tâm dữ liệu đám mây công cộng và tư nhân và các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông, 100G đã có sự tiếp thu đáng kể, khiến việc nâng cấp mạng trở thành xu hướng cần thiết và tất yếu. Cho đến nay, phần lớn các nhà cung cấp máy chủ đã cung cấp 25 Gigabit Ethernet NIC làm tùy chọn I / O tiêu chuẩn trong máy chủ của họ, thúc đẩy chuyển đổi tốc độ Ethernet mới nhất từ ​​10G sang 25G, 100G và hơn thế nữa. Bài đăng này sẽ làm nổi bật con đường phát triển của 25G, sau đó đưa ra so sánh các con đường di chuyển mạng 10G-40G-100G và 10G-25G-100G để giúp người dùng đưa ra lựa chọn tốt hơn cho việc nâng cấp mạng.

Các trung tâm dữ liệu đang mở rộng với tốc độ chưa từng có, khiến nhu cầu về băng thông cao hơn giữa máy chủ và thiết bị chuyển mạch. Để đáp ứng xu hướng này, mạng và ngành công nghiệp Ethernet đang chuyển từ 10G sang 25G, mang lại lợi ích về mật độ, chi phí và điện năng đáng kể cho các kết nối máy chủ đến đầu-giá.

Lộ trình phát triển của 25G: Ethernet 25G phát triển như thế nào?

Kể từ khi 25GbE ban đầu được đề xuất vào năm 2014, mặc dù nhỏ hơn 40G, nó đã được các công ty như Google, Microsoft, Arista và Mellanox, v.v. chấp nhận và thúc đẩy cho mạng máy chủ hàng đầu. Các thiết bị chuyển mạch mạng 25G này thường được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch ToR hoặc thiết bị chuyển mạch lá để kết nối máy chủ và thiết bị đầu cuối. 25G Ethernet là một bản cập nhật gia tăng từ 10G Ethernet. 25G SFP28 hiệu suất cao sử dụng công nghệ 25G SerDes một làn hoạt động tương tự như 10G SFP +. Những lợi ích này cho phép chuyển đổi 25G hiện tạikiến trúc hỗ trợ tốc độ liên kết nhanh hơn 10G mà không tăng kết nối cáp / theo dõi, đồng thời bắt kịp với quỹ đạo tăng trưởng nhanh hơn và phong phú hơn của băng thông mạng, giúp giảm tiêu thụ điện năng và chi phí.

Đường dẫn di chuyển 10G-25G-100G

Tốc độ 25G kênh đơn gấp 2,5 lần hiệu suất truyền của 10G, trong khi trong mạng 100G, chỉ cần 4 mô-đun 25G kênh để đạt được chế độ 4 × 25Gb / s. Điều này sẽ giúp tiết kiệm đáng kể các liên kết cáp quang, nhưng con đường di chuyển này sẽ loại bỏ thiết bị 10G ban đầu trong hệ thống. Mặc dù vậy, máy chủ 25G và bộ chuyển mạch 100G đã trở nên phổ biến trong các trung tâm dữ liệu siêu cấp, dần thay thế các máy chủ 10G và bộ chuyển mạch 40G trước đây. Tốc độ di chuyển này đã tăng thông lượng tổng thể của hệ thống lên 2,5 lần với chi phí gia tăng nhỏ. Khi ngành công nghiệp Ethernet tiếp tục đổi mới và mở đường cho tốc độ mạng cao hơn như 200G và 400G, việc nâng cấp 25G-100G đã được phát triển như một lộ trình tất yếu cho các trung tâm dữ liệu trong tương lai.

So sánh các con đường di chuyển: Tại sao nên nâng cấp 10G lên 25G?

Trước khi thông số kỹ thuật 25GbE được phát hành, lộ trình nâng cấp 10G-40G chủ yếu được chấp nhận như một lựa chọn cho các doanh nghiệp, nhà cung cấp dịch vụ và trung tâm dữ liệu để mở rộng quy mô vượt quá 10GbE. Tuy nhiên, với sự xuất hiện của 25GbE, lộ trình nâng cấp 25G-100G đã có thêm động lực. Sự khác biệt giữa đường dẫn nâng cấp 25G và 40G là gì? Tôi có nên nâng cấp 10G lên 25G không?

Có thể dễ dàng nhận thấy rằng có một số lợi thế rõ ràng trong quá trình di chuyển 10G-25G-100G so với đường dẫn 10G-40G-100G:

Ưu điểm 1: Giảm chi phí

Lộ trình di chuyển 25G-100G có thể tiết kiệm cả CapEx (chi tiêu vốn) và OpEx (chi phí hoạt động) thông qua khả năng tương thích ngược, để bảo vệ đầu tư và di chuyển liền mạch với thiết kế giá đỡ nhất quán và tái sử dụng cơ sở hạ tầng cáp hiện có, tránh những thay đổi phức tạp và tốn kém.

Ưu điểm 2: Tiết kiệm điện năng

Công nghệ SerDes 25G một làn được sử dụng trong kết nối Ethernet 100G đến 25G tương tự như trong kết nối 40G đến 10G, nhưng hiệu suất được tăng lên 2,5 lần, do đó giảm đáng kể điện năng và chi phí trên mỗi gigabit. Tiết kiệm điện năng này sẽ dẫn đến yêu cầu làm mát thấp hơn và chi phí hoạt động cho các nhà khai thác trung tâm dữ liệu. Bằng cách sử dụng lại cơ sở hạ tầng cáp hiện có, 25G Ethernet cho phép di chuyển mạng liền mạch để tránh những thay đổi phức tạp và tốn kém.

Ưu điểm 3: Mật độ cao hơn

25G Ethernet cung cấp mật độ cổng và hệ thống cao hơn so với giải pháp 40G tương đương. Đường di chuyển mạng 25G-100G (4x25G làn) cung cấp chi phí thấp hơn cho mỗi đơn vị băng thông bằng cách sử dụng đầy đủ các khả năng của cổng chuyển mạch khi so sánh với đường dẫn nâng cấp 40G-100G. kết nối 25G Ethernet.

Cân nhắc thêm về việc chọn đường dẫn nâng cấp mạng 100G

Điều kiện quan trọng nhất khi lên kế hoạch nâng cấp mạng là xem xét quy mô kinh doanh và khả năng mở rộng trong tương lai. Đối với một số công ty hàng đầu và khổng lồ, nâng cấp từ 25G lên 100G là cách tối ưu, vì 25G có những lợi thế rõ ràng có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của mạng và mang lại lợi ích lâu dài. Trong khi đối với một số doanh nghiệp vừa và nhỏ được triển khai với mạng 40G, không cần phải háo hức theo đuổi lộ trình di chuyển 10G-25G-100G nếu mạng hiện tại có thể đáp ứng đủ nhu cầu của bạn vì việc chạy thêm các kết nối bằng cách mua thêm thiết bị chuyển mạch và hệ thống cáp có thể là một vấn đề lớn Giá cả.

Nhu cầu về tốc độ và hiệu suất Ethernet cao hơn không bao giờ ngừng đối với các trung tâm dữ liệu trong tương lai. Bằng cách cung cấp nhiều băng thông hơn và mật độ cổng cao hơn với mức tiêu thụ điện năng và chi phí giảm, lộ trình nâng cấp mạng Ethernet 10G-25G-100G lật ngược kết nối 10G-40G-100G truyền thống để cải thiện hiệu quả trung tâm dữ liệu, do đó đặt nền tảng để nâng cấp thêm lên 200G và 400G.