在私有云、公有云數(shù)據(jù)中心以及服務(wù)商對(duì)高寬帶需求的驅(qū)動(dòng)下，25G與100G普及率越來(lái)越高，200G/400G光學(xué)器件也從2019年開(kāi)始陸續(xù)生產(chǎn)出貨，這意味著網(wǎng)絡(luò)升級(jí)成為了發(fā)展必然的趨勢(shì)。到目前為止，大多數(shù)服務(wù)器供應(yīng)商已開(kāi)始為服務(wù)器提供25G光纖網(wǎng)卡作為I/O（輸入/輸出）的選擇，以太網(wǎng)的信號(hào)傳輸速率從早前的10G提升到25G、100G甚至更高。盡管目前1G、10G和40G占據(jù)著以太網(wǎng)端口市場(chǎng)的主要份額，但未來(lái)對(duì)25G和100G的需求將會(huì)比以往任何時(shí)候都要強(qiáng)烈，因?yàn)楦邘挷豢煞裾J(rèn)地正推動(dòng)著數(shù)據(jù)中心朝著更高擴(kuò)展性和靈活性的方向發(fā)展。本文將著重對(duì)比10G-40G-100G和10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑，以便幫助用戶(hù)為網(wǎng)絡(luò)升級(jí)提供更好的路徑選擇。

10G-40G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑

盡管100G以及更高速率是超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的下一個(gè)重要里程碑，但40G仍然可能會(huì)一直存在于市面上。傳統(tǒng)企業(yè)的三層架構(gòu)數(shù)據(jù)中心對(duì)密度要求較低且預(yù)算有限，因此可以直接在10G的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)40G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。

40G以太網(wǎng)概述

40G以太網(wǎng)開(kāi)發(fā)于2008年，2010年正式獲得批準(zhǔn)。40G以太網(wǎng)采用四個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道，每個(gè)通道的傳輸速率約為10Gbps，實(shí)現(xiàn)了40Gbit/s的以太網(wǎng)幀傳輸，具備更高效率和更低管理成本。40G在四通道小型可插拔（QSFP+）的器件上運(yùn)行，可支持高帶寬的應(yīng)用，如在線視頻點(diǎn)播。40G交換機(jī)在大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房中可作為匯聚或葉交換機(jī)使用，在中小型企業(yè)網(wǎng)中可作為核心或脊交換機(jī)。

如今，40G以太網(wǎng)快速發(fā)展，不少中小企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)會(huì)選擇其作為解決方案，但目前40G系列產(chǎn)品價(jià)格一直居高不下且業(yè)務(wù)能力有限，未來(lái)發(fā)展將會(huì)受到限制。而且由于100G以太網(wǎng)比40G以太網(wǎng)在技術(shù)解決方案的統(tǒng)一性、標(biāo)準(zhǔn)的跟進(jìn)以及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展等方面做得更加出色，不少運(yùn)營(yíng)商都直接跳過(guò)了40G以太網(wǎng)的部署，而選擇直接部署100G以太網(wǎng)。隨著100G以太網(wǎng)技術(shù)不斷地發(fā)展，100G系列產(chǎn)品價(jià)格也將逐漸降低，不久的將來(lái)會(huì)與40G系列產(chǎn)品價(jià)格處于同一水平。就目前市場(chǎng)情況而言，100G以太網(wǎng)占據(jù)了高速率網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，大大抑制了40G以太網(wǎng)的發(fā)展。

10G-40G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑概述

10G-40G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑主要是利用前期部署的10G設(shè)備和布線系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，其中40G通過(guò)4個(gè)10G并行通道實(shí)現(xiàn)，100G通過(guò)10個(gè)10G并行通道實(shí)現(xiàn)。由于該網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑是基于10G單通道實(shí)現(xiàn)，因此在部署時(shí)需要大量的光纖跳線，從而導(dǎo)致布線更加復(fù)雜且成本更高。與此同時(shí)，當(dāng)想實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，40G QSFP+光模塊（如40G QSFP+ LR4光模塊）需要通過(guò)波分復(fù)用技術(shù)將4個(gè)10G通道集成到一條連路上進(jìn)行傳輸，尤其是對(duì)于用于超長(zhǎng)距離傳輸?shù)腝SFP+光模塊而言，如QSFP+ ER4光模塊，正因如此，QSFP+光模塊的成本一直居高不下，從而導(dǎo)致在選擇該網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑時(shí)成本偏高。

10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑

數(shù)據(jù)中心正以前所未有的速度擴(kuò)展，推動(dòng)了服務(wù)器與交換機(jī)之間連接對(duì)于更高帶寬的需求，為了迎合這一趨勢(shì)，接入網(wǎng)已逐步從10G升級(jí)為25G，這也為服務(wù)器與ToR交換機(jī)的連接提供了高密度、低成本和低功耗的解決方案。

25G以太網(wǎng)概述

自2014年25G被提出以來(lái)，谷歌、微軟、Arista 網(wǎng)絡(luò)、博通和Mellanox等公司一直推動(dòng)著25G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，意在實(shí)現(xiàn)25G架頂式服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。到目前為止，像25G網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、25G SFP28光模塊、25G DAC和25G AOC等25G系列產(chǎn)品已獲得越來(lái)越多的用戶(hù)認(rèn)可，且25G服務(wù)器也正在普及中，為100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)做準(zhǔn)備。其中，25G網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中通常作為T(mén)oR交換機(jī)或者葉交換機(jī)使用，以便連接服務(wù)器和終端設(shè)備。

25G以太網(wǎng)相當(dāng)于是10G以太網(wǎng)的升級(jí)版，兩者都采用了單通道SerDes技術(shù)，但25G以太網(wǎng)采用的通道速率是10G以太網(wǎng)通道速率的2.5倍，也就是說(shuō)25G以太網(wǎng)的帶寬是10G以太網(wǎng)的2.5倍，其性能更加優(yōu)越。由于25G SFP28光模塊與10G SFP+光模塊具備相同的尺寸和接口，25G交換機(jī)和10G交換機(jī)具有相同的端口密度，因此，25G以太網(wǎng)可在無(wú)需增加線纜布線的情況下增加鏈路帶寬，有助于降低系統(tǒng)功耗和成本。隨著25G的熱度持續(xù)高漲，25G在市場(chǎng)上迅速的擴(kuò)散，未來(lái)25G將為服務(wù)器與交換機(jī)之間的連接提供全面的解決方案。下圖展示了25G以太網(wǎng)從2014年到2018年以來(lái)的關(guān)鍵里程碑。

10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑概述

由上可知，25G以太網(wǎng)和10G以太網(wǎng)一樣采用的單通道技術(shù)，但25G以太網(wǎng)單通道的速率卻是10G以太網(wǎng)的2.5倍，因此在該網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑中，只需4個(gè)25Gb/s通道并行即可實(shí)現(xiàn)100G，這將大大節(jié)省光纖資源。在超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心中，25G服務(wù)器和100G交換機(jī)已逐漸普及，并且正在逐步替代早前的10G服務(wù)器和40G交換機(jī)。10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑雖然將吞吐量提高了2.5倍，但實(shí)際成本卻不高。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為了給更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)鋪平道路，如200G/400G等，25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑將會(huì)給未來(lái)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)升級(jí)提供有效路徑。該網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑具備以下三大優(yōu)勢(shì)：

采用4x25Gbit/s方式實(shí)現(xiàn)100G比10x10Gbit/s方式更加經(jīng)濟(jì)高效，隨著25G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)的普及化，未來(lái)25G SFP28和100G QSFP28光模塊的價(jià)格將持續(xù)降低。采用4x25Gbit/s方式部署網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功耗大大低于10x10Gbit/s的功耗，這也說(shuō)明25G運(yùn)行成本比10G低，更加具備優(yōu)勢(shì)。對(duì)于使用的光纖鏈路來(lái)說(shuō)，從10G升級(jí)到100G需要10條光纖鏈路，但25G卻只需要4條光纖鏈路即可，這樣大大節(jié)省了光纖資源。

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑比較：10G-40G-100G VS 10G-25G-100G

在25G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前，企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商等數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方式一般是采用10G-40G，伴著25G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布，25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的方式以低成本、低功耗和高密度等優(yōu)勢(shì)獲得了更多的應(yīng)用，促進(jìn)了100G以太網(wǎng)快速發(fā)展。

經(jīng)過(guò)對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)10G-25G-100G相對(duì)于10G-40G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑而言明顯存在優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：

10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑可有效節(jié)省資本支出和運(yùn)營(yíng)支出。與40G不同的是，25G是10G的升級(jí)版，與10G擁有相同的設(shè)計(jì)，可重復(fù)使用的布線基礎(chǔ)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫升級(jí)，有效避免昂貴且復(fù)雜的布線系統(tǒng)更改。10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑具備更低功耗。25G-100G連接時(shí)采用的單通道25G SerDes技術(shù)，與10G-40G連接時(shí)使用的單通道10G SerDes技術(shù)相似，但其性能卻提高了2.5倍，有效降低了每千兆位的功耗和成本，這意味著有效降低數(shù)據(jù)中心的散熱要求和運(yùn)營(yíng)支出。10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑具備更高的端口密度。與10G-40G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑相比，10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑通過(guò)充分利用交換機(jī)端口提供了較低的單位帶寬成本，因此從40G直接升級(jí)到100G的成本高于從25G升級(jí)到100G的成本。

100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑選擇建議

在計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)升級(jí)時(shí)，應(yīng)注重業(yè)務(wù)的規(guī)模以及未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。

對(duì)于行業(yè)領(lǐng)先的巨頭公司而言，從25G升級(jí)到100G是最佳方法。因?yàn)?5G存在明顯優(yōu)勢(shì)，可滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求。而且一些大企業(yè)和大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心為了確保網(wǎng)絡(luò)實(shí)用性，滿(mǎn)足長(zhǎng)期發(fā)展的要求，都愿意付出高成本換取高性能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

對(duì)于某些中小企業(yè)而言，則可不必放棄現(xiàn)在部署的40G而急于追求100G。因?yàn)楫?dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備（如服務(wù)器）并不一定支持25G，在這種情況下，您就需要替換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和布線時(shí)所用的光模塊、線纜等，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)成本增加。簡(jiǎn)而言之，選擇10G-25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑可能意味著需要支付額外的費(fèi)用。若是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)能夠滿(mǎn)足您現(xiàn)有的需求且預(yù)算有限，那么建議您可保留現(xiàn)有的40G，然后在此基礎(chǔ)上升級(jí)網(wǎng)絡(luò)。但，如果您正在計(jì)劃優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)或部署新網(wǎng)絡(luò)，那么考慮到未來(lái)業(yè)務(wù)的發(fā)展以及以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，建議您選擇10G-25G-100G。

總結(jié)

未來(lái)數(shù)據(jù)中心對(duì)更高速率和性能的需求將會(huì)永不停歇?；仡欉^(guò)去幾年25G的演進(jìn)之路，您會(huì)發(fā)現(xiàn)25G的出現(xiàn)是下一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬和信道容量擴(kuò)展的里程碑。25G-100G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)通過(guò)提供更高的帶寬和端口密度，降低功耗和成本，顛覆了傳統(tǒng)的10G-40G網(wǎng)絡(luò)，提高了數(shù)據(jù)中心效率，為200G/400G的升級(jí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但無(wú)論您選擇哪種路徑進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，都需根據(jù)實(shí)際的情況而定，因此網(wǎng)絡(luò)管理員在做出選擇前可優(yōu)先參考一些專(zhuān)業(yè)建議。