10/19/2012,現(xiàn)在服務(wù)器和交換機(jī)日漸成熟，使用直插電纜(DAC)、有源光纜(AOCs)和光收發(fā)器的40G 互連將耀世登場(chǎng)。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施終于迎來(lái)了它新一輪重要升級(jí)周期。

10G 面臨很多問(wèn)題
    一旦服務(wù)器升級(jí)，架頂式（top-of-rack）交換機(jī)的上行鏈路需要更高速度。但是從1G 到10G的過(guò)渡過(guò)程中充滿(mǎn)坎坷。過(guò)去，服務(wù)器供應(yīng)商自帶 1GbE RJ-45  LAN-on-motherboard 是免費(fèi)的。但是 現(xiàn)在一個(gè)雙端口 10GBASE-T價(jià)格不菲。Cat5e 差不多是免費(fèi)的，互連絕過(guò)去絕不是一個(gè)嚴(yán)重的成本問(wèn)題，而現(xiàn)在卻是。服務(wù)器公司出售 10G端口，可以安在可插拔的“子卡”上，這樣斷了后續(xù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者的后路，并壟斷著高價(jià)格。子卡可以和1G、10GBASE-T、2-4 SFP+ 端口和雙端口QSFP合用。將來(lái)還會(huì)跟100GCXP和CFP/2搭配使用。由于服務(wù)器公司在10G/40G升級(jí)上賺了大筆的錢(qián)，大家會(huì)問(wèn)這樣一個(gè)問(wèn)題：“服務(wù)器公司是否會(huì)回到LOM 模式，購(gòu)買(mǎi)者將不需要付錢(qián)？”我們的回答：會(huì)的。但是只是在過(guò)渡到40G之前！10GBASE-T在高功耗、尺寸和成本上都有問(wèn)題，所以，當(dāng)10GBASE-T廠商在開(kāi)發(fā)28-nm版本之時(shí)，使SFP+ DAC乘虛而入。這使整個(gè)行業(yè)格局發(fā)生了很大變化。但是DAC也有它的問(wèn)題。由于它電連接兩個(gè)不同的系統(tǒng)，不是所有的SFP+端口是相同的。LightCounting 預(yù)計(jì)2012年會(huì)有100萬(wàn) 10GBASET端口使用SFP+DAC，大約是50萬(wàn)個(gè)鏈路—幾乎是一個(gè)使用1GBASE-T大數(shù)據(jù)中心的所有鏈路。SFP+DAC 將會(huì)連接大約250萬(wàn)-350萬(wàn)個(gè)端口，連接服務(wù)器和架頂式交換機(jī)，距離小于7米。 SFP+AOCs近期有望浮出水面。而光收發(fā)器則典型地用來(lái)連接交換機(jī)，連接距離一直可達(dá)100米。LightCounting預(yù)計(jì)2012年10GSFP+SR和 LR光收發(fā)器的出貨量大約是6百萬(wàn)個(gè)。

    服務(wù)器-交換機(jī)的鏈路從1G更新到10G, 使得交換機(jī)上行鏈路要增加到40G，來(lái)連接TOR（Top Of Rack）交換機(jī)到EOR（End Of Row）交換機(jī)直到匯聚交換層。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商剛從經(jīng)濟(jì)危機(jī)的陰霾中站起，預(yù)算仍然緊張。"遞增式升級(jí)"是運(yùn)營(yíng)商的投資策略。增加“必需的”10G/40G鏈路是目前的投資。盡管“100G”似乎得到展會(huì)和媒體的高度關(guān)注，但是40G卻是未來(lái)2-3年賺錢(qián)的產(chǎn)品。數(shù)據(jù)中心才開(kāi)始需要4~6G,甚至還沒(méi)有到10G。所以，很多數(shù)據(jù)中心仍然處于過(guò)度、“必需要才升級(jí)”的狀態(tài)。盡管Google、Facebook、Microsoft 等所謂的10億美元超級(jí)數(shù)據(jù)中心使萬(wàn)人瞠目，但是它們并不代表數(shù)據(jù)中心主流。

    為追逐收發(fā)器商機(jī)，多個(gè)收發(fā)器供應(yīng)商搶先提供傳輸距離小于50米的40G QSFP SR 收發(fā)器和Ethernet  AOC。目前已經(jīng)有10家廠商宣布進(jìn)入該領(lǐng)域，還有更多供應(yīng)商正在計(jì)劃加入進(jìn)來(lái)！技術(shù)壁壘門(mén)檻低、成本敏感的Internet數(shù)據(jù)中心（尤其在中國(guó)的）很可能出現(xiàn)大宗購(gòu)買(mǎi)。LightCounting 預(yù)計(jì)收發(fā)器行業(yè)會(huì)實(shí)行傳統(tǒng)的割價(jià)戰(zhàn)：“讓我們都開(kāi)出跳樓價(jià)，看誰(shuí)能挺到最后流血倒地而死。”因此，40G SR 收發(fā)器很可能從今年的$250跌到明年與OEM完全兼容的$190以下的價(jià)格。我們甚至看到“插上-希望它能工作plug & hope they-play”的收發(fā)器，價(jià)格是$65—一分價(jià)錢(qián)一分貨！OEM 的Ethernet AOC 價(jià)格低于$190—這是一條包括尾部和光纖部分的整個(gè)鏈路的價(jià)格！但是在25G傳輸，多模光纖的傳輸距離看上去像25米。相似的情況， 在電路板上，其傳輸距離在10G是10-12英寸，在25G 縮小到4-6英寸, 會(huì)使EOMs變得很搶手，用于mid-board, 把機(jī)架內(nèi)部的電子器件連接起來(lái)。

    40G QSFP MSA 得天獨(dú)厚，配合多模光纖可以支持短距離（SR）--100米，與雙芯單模光纖配合，可以支持10km—一切都在同一個(gè)QSFP 交換機(jī)端口內(nèi)。像ColorChip, Sumitomo和其它別的公司生產(chǎn)LR4QSFP. Opnext, NeoPhotonics, Finisar, InnoLight 等生產(chǎn)更大的 CFP。QSFP 可以每線(xiàn)卡插36-44個(gè)端口，而CFP在32W只能插2個(gè)。在LightCounting 我們親切地稱(chēng)“緊湊煎鍋”， 它雖然在電信很普及，但是卻不在數(shù)據(jù)通信中！OEM價(jià)格從$2,000到$3,000不等，取決于數(shù)據(jù)中心或電信的需求。

    數(shù)據(jù)中心亟需上萬(wàn)個(gè)100G 中等傳輸長(zhǎng)度的鏈接來(lái)支持來(lái)自信息爆炸式需求。行業(yè)會(huì)議上對(duì)此大肆鼓噪。這些流量需求來(lái)自服務(wù)器虛擬化、大數(shù)據(jù)、智能手機(jī)、平板電腦甚至軟件界定的網(wǎng)絡(luò)（SDN）。大型核心交換機(jī)公司主要把10-Channel CXP 用于多模（multi-mode ）方面， 與收發(fā)器和AOC共同協(xié)作。在為4x25G 的25G傳輸中，多模噪聲尖峰有可能造成威脅，使多模收發(fā)器的距離降到25-50米，可能會(huì)需要FEC和/或均衡化來(lái)達(dá)到125米。這會(huì)使25-125米距離的收發(fā)器價(jià)格升高。與2km SMF收發(fā)器的價(jià)格拉近。

長(zhǎng)距離100G的問(wèn)題
     超過(guò)100米的100G產(chǎn)品證明相當(dāng)難以實(shí)施，這聽(tīng)起來(lái)令人沮喪。并且比起先預(yù)期開(kāi)發(fā)的時(shí)間要長(zhǎng)。IEEE 40G/100G 高速調(diào)研組在七月份開(kāi)過(guò)會(huì)。把調(diào)研時(shí)間又延遲了6個(gè)月來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于更長(zhǎng)距離的產(chǎn)品，工程師們艱苦鉆研，試圖把所有的光器件和電子器件放入一個(gè)MSA組件中，并滿(mǎn)足所有的功耗、尺寸、電和光的指標(biāo)。這是可以實(shí)現(xiàn)的，但是以多大成本和功耗來(lái)實(shí)現(xiàn)仍然是一個(gè)未決問(wèn)題。CFP/2不是唾手可得的！Molex和TE Connectivity 支持zCXP——還是CFP/2, 所以有很多爭(zhēng)論圍繞著是zCXP還是CFP/2 適用于下一代，不過(guò)專(zhuān)家估計(jì)市場(chǎng)上這兩種產(chǎn)品都有。硅光子公司如Luxtera、Kotura、LightWire/Cisco 聲稱(chēng)他們能夠把它放入一個(gè)QSFP! IEEE 小組制定正確的25-28G 產(chǎn)品速率通用規(guī)范，這至關(guān)重要。因?yàn)樗呛芏鄥f(xié)議的獨(dú)一匯合點(diǎn)-Infiniband EDR 在26G、Ethernet在25G、SAS 4.0 在24G、Fibre Channel 在28G 和電信在28G。這樣的結(jié)果是將會(huì)使得將來(lái)產(chǎn)品單位體積（unit volume）變得很多，因?yàn)榫€(xiàn)路速率除了Ethernet以外，還跨越數(shù)據(jù)中心中的很多協(xié)議。

    目前，對(duì)于傳輸距離100米-600米，還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)上行得通的100G解決方案（除非是或許可以用2個(gè)40G和2個(gè)10G收發(fā)器）。 當(dāng)數(shù)據(jù)中心變的更大的時(shí)候，這是一個(gè)熱點(diǎn)，也是IEEE爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。 每額外增加1米，會(huì)使收發(fā)器OEM價(jià)格從CXP的 $1,000 竄到電信中心CFP的$16,000! 通常聲稱(chēng)傳輸2公里的，其實(shí)只能傳輸400-600米， 在一個(gè)有損耗的數(shù)據(jù)中心環(huán)境下， 用插線(xiàn)面板和臟的連接器，只能得到4-5 dB，10公里鏈接就需要6dB。下一代激光器和代替SiGe的CMOS 電子器件正在開(kāi)發(fā)中，但是，CMOS電子更難開(kāi)發(fā)。

    40G 和100G是數(shù)據(jù)中心的兩個(gè)主要的“形式”。短距離收發(fā)器（SR4），使用多模光纖，可以傳輸大約100米。使用單模光纖，長(zhǎng)距離收發(fā)器（LR4）可以傳輸100米到10公里。這個(gè)所謂的、還沒(méi)有正規(guī)術(shù)語(yǔ)的“nR4”正在問(wèn)鼎2km 4dB問(wèn)題。 SR 收發(fā)器在數(shù)據(jù)中心通常用來(lái)連接計(jì)算機(jī)叢 和各種交換機(jī)層。數(shù)個(gè)SR收發(fā)器與OM4光纖合用，可以傳輸大約300米。 但是在125-200米， 轉(zhuǎn)換使用單模光纖, 收發(fā)器和光纖能帶來(lái)利益回報(bào)；甚至在25G傳輸，也能帶來(lái)收益。

    40G通常在QSFP 或 QSFP MSA中， 通常以4個(gè) 10G 通道布放。SR 收發(fā)器使用8個(gè)多模光纖（一個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)方向）、VCSEL 激光器和QSFP MSA。 LR 4收發(fā)器使用邊發(fā)射激光器、多路傳輸4個(gè)10G 通道到兩個(gè)單模光纖上，這個(gè)單模光纖可以在CFP MSA 中傳輸10km, 不久也可以在CFP/2和QSFP 28 MSA上達(dá)到這個(gè)距離了。在40G，SR4和LR4 都可以用于同一個(gè)QSFP交換機(jī)接口，沒(méi)有任何問(wèn)題——只要插入，就可以運(yùn)行——可以達(dá)到1米—10公里，沒(méi)有任何問(wèn)題。（但是在100G還不行）
    100G SR10使用20個(gè)多模光纖、VCSELs和CXP MSA。100G LR4 使用CFP和2根單模光纖。雖然承諾傳輸100米， 但是SR10 CXP 收發(fā)器通常用來(lái)連接大型匯聚層和核心交換機(jī)，距離小于50米，因?yàn)?，?dāng)距離變的更長(zhǎng)時(shí)， 20 根多模光纖會(huì)很很貴， 因?yàn)槎嗄９饫w比單模光纖貴大約3倍。 只有在2012年，數(shù)個(gè)收發(fā)器公司陸續(xù)宣布開(kāi)發(fā)出CXP 100G SR 收發(fā)器。而40GQSFP 收發(fā)器和AOCs自從2008年就問(wèn)世了。再往后， 4x25G QSFP SR收發(fā)器有可能驚現(xiàn)于10x10G CXP 收發(fā)器市場(chǎng)。
結(jié)論
   未來(lái)幾年，Intel的Romley 新服務(wù)器架構(gòu)和其后的硅光子技術(shù)、PCIExpress 3.0、10G上行鏈路到架頂式（Top-of-rack）交換機(jī)，40G上行鏈路等技術(shù)應(yīng)用于交換基礎(chǔ)設(shè)施。40G是未來(lái)3年賺錢(qián)之所在。但是人人都可以看到與mid-board 光器件一起，100G將是下一個(gè)技術(shù)熱潮。IEEE將會(huì)解決技術(shù)問(wèn)題。100G基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)在2014年末量產(chǎn)。大家要清楚地認(rèn)識(shí)這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)?00G將會(huì)持續(xù)很久。
    由于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展進(jìn)化到新模式，收發(fā)器互連也跟著進(jìn)步。人們說(shuō)：盈利不大的時(shí)候，改變線(xiàn)速和MSA, 迷惑每個(gè)人，而后，大清洗，再周而復(fù)始。    

    加速到25G會(huì)使這個(gè)行業(yè)大洗牌，因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)變得越來(lái)越復(fù)雜。低成本制造行不通了。跳躍到25G ASICs 會(huì)使很多前面板（front panel）收發(fā)器轉(zhuǎn)變?yōu)榘惭b在mid-board處的嵌入式光模塊.（EOM），這也改變這個(gè)行業(yè)的運(yùn)作模式和游戲規(guī)則。
    Brad Smith 是高速互連市場(chǎng)調(diào)研公司LightCounting的資深副總裁。本文是剛剛出版的“數(shù)據(jù)中心中40G和100G互連”和“嵌入式光模塊”報(bào)告中的節(jié)選。