以太网的创新使功率和速度对立起来

实现每秒1兆位以上的以太网速度意味着克服了光学、电力和网络架构的技术障碍。

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虽然到目前为止,向400G以太网的转变在很大程度上是一个超规模的电信网络事件,但这些用户以及数据中心客户的目标是最终向至少800Gbps甚至可能是1.6Tbps的方向转变。

虽然800Gbps似乎是以太网的理想目标,但实现下一个速度飞跃所需的光学、功率和架构等挑战似乎令人生畏。

需要加快速度2020欧洲杯预赛数据中心云服务是由许多因素驱动的,包括谷歌、Amazon和Facebook等公司的超大规模网络的持续增长,以及当前和未来网络将支持的更分布式的云、人工智能、视频和移动应用工作负载。

另一个驱动因素是,到2022年,全球IP流量预计将从2017年的每月177EB增长到396艾字节IEEE 802.3行业连接以太网带宽评估从2020年4月。该报告指出,潜在的因素,如不断增加的用户数量、不断增加的访问速率和方法,以及不断增加的服务,都表明对带宽的需求持续增长。

而且已经有大量的行业活动推动更快的以太网技术向前发展。例如,电气和电子工程师协会(IEEE)和IEEE标准协会在2020年底成立了IEEE 802.3超过400 Gbps以太网研究组。

Futurewei Technologies的杰出工程师John D’ambrosia表示:“超过400G以太网的道路是存在的,但要实现以太网速率的下一个飞跃,还需要考虑许多选项和物理挑战。声明在小组的形成。

同样在去年年底,光互连论坛(OIF)建立新项目包括800G Coherent项目在内的高速以太网。谷歌光网络技术技术主管、OIF副总裁Tad Hofmeister表示,这项工作旨在为校园和数据中心互连应用定义可互操作的800G相干线路规范,该规范基本上定义了高速开关设备长距离通信的方式。2020欧洲杯预赛

本周,D’ambrosia和Hofmeister与思科、Juniper、谷歌、Facebook和微软等行业领头羊的专家一起参加了以太网联盟技术探索论坛(TEF),探讨围绕下一代以太网速率设定的问题和要求。

超过400Gbps的一个主要挑战是驱动这些系统所需的功率。

“能源的增长速度是不可持续的。电力是需要解决的问题,因为它限制了我们建造和部署的能力,也限制了我们的星球能够维持的能力,”思科研究员Rakesh Chopra告诉TEF。“每位的功率一直在提高——我们可以将带宽提高80倍,但所需的功率增加了22倍。我们在网络上消耗的每一瓦特,就会减少我们可以部署的服务器。问题不在于你的设备有多小,而在于你能有多高效。”

Dell 'Oro集团高级总监Sameh Boujelbene表示,功率是400G以上速度的主要限制因素之一。“电力已经在影响超比例运算器如何实现更高的速度,因为他们需要等待不同的技术在现有的电力预算内有效工作,而这个问题只会随着速度的提高而加剧。”

微软Azure硬件系统集团(Azure hardware Systems Group)首席硬件工程师布拉德•布斯(Brad Booth)表示:“最大的问题是,我们是先在带宽还是电力上遇到瓶颈。”“如果我们继续使用今天使用的技术,我们的功率频段将会持平。当我们需要越来越多的能量时,我们就有了能量的限制。我们必须依赖正在建设的设施和我们支持的基础设施提供的服务。”

许多行业和研究机构喜欢达尔瓜布斯指出,其他公司正在研究如何在提高功率的情况下构建更大的带宽密度。

这就需要创造性的答案。Boujelbene说:“未来的数据中心网络可能需要光子创新和优化网络架构的结合。”

其中一个潜在的创新被称为共封装光学(CPO)正在开发博通公司但这仍是一个新兴领域。CPO目前将分离的光学和开关硅结合到一个封装中,以显著降低功耗。

Facebook的技术采购经理Rob Stone表示:“CPO在降低功耗方面迈出了一大步,为下一代系统扩展提供了电力和密度节约。”Stone还是以太网技术协会的技术工作组主席,该协会宣布完成了800GbE的规格。“我们需要的是一个标准支持的CPO生态系统,以便得到广泛采用。”

Facebook和微软正在合作开发一个CPO规范“通过降低光开关电接口的功耗来解决数据中心流量增长的挑战,”两家公司在其CPO网站上表示。“需要一个通用的、公开可用的系统规范来指导光学和开关供应商快速开发联合封装解决方案,并允许创建一个多样化的供应商生态系统。”

OIF也在研究Co-Packaging框架,该规范将包含应用程序空间和与一个或多个asic共同封装通信接口的相关技术考虑。Hofmeister表示,该规范的主要目标是为OIF或其他标准组织未来可能的工作确定互操作性标准的新机会。

专家说,CPO还有很长的路要走。“使用CPO架构、设计、部署和操作系统是一项极其困难的任务,因此,作为一个行业,我们必须在为时已晚之前开始行动,这是至关重要的,”思科的乔普拉在一份报告中写道最近的博客CPO。“今天,在服务提供商和网络规模的网络中,机架外的大多数连接是光的,而机架内的布线是铜的。随着速度的增加,最长的铜连接需要移动到光学。最终,硅封装的所有连接都将是光学的,而不是电的。”

Juniper网络公司的工程师David Ofelt说:“虽然提高速度越来越难,但我们能否像过去那样构建支持下一个速度和更高密度的系统还是一个悬而未决的问题。”“即使我们可以,也不清楚最终用户能否接受这个结果。”

Ofelt表示,支持更快以太网速率的技术将在许多年之后才能大量提供,并提供合适的包装和系统支持。“这不是一个标准是缓慢的事情,这是一个在规模上构建一个生态系统的现实,”他说。

这是提高速度的挑战之一集体可能是采用率相差很大。

例如,大多数企业客户将在未来2 - 5年内从10G移动到25G,对他们中的许多人来说,从50G移动到100G将是下一个速度。研究公司LightCounting的创始人兼首席执行官弗拉德·科兹洛夫(Vlad Kozlov)表示,人们对网络边缘无线技术的期望可能会改变。“在未来两到五年内,严重依赖数字服务或提供数字服务的公司将从100G增加到400G。800G或1.6T将是他们的下一个速度。然而,急需带宽的人工智能服务可能会在未来改变这种情况:大多数企业将需要更快的连接来传输监控其运营的视频。”

D’ambrosia告诉TEF,最终真正需要的是一个灵活的底层架构,以支持未来超过400Gbps的带宽需求。“有很多工作要做,而我们才刚刚开始。”

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