10GBase

在过去两年中,数据中心能耗问题被高度关注。美国环保署(EPA)公布了一项数据:2000~2006年,美国数据中心能耗增加了一倍,其中2006年电能消耗占全国的1.5%。换言之,这相当于500万个美国家庭消耗的电量。更令人担忧的是,EPA报告指出,到2011年,数据中心能耗很可能再翻一番。

数据中心的能耗增长来源于几方面:存储扩容、数据处理加速以及应用刀片服务器以支持虚拟化。刀片服务器的应用在减少数据中心服务器数量的同时,也会明显消耗更多的电能。

目前,数据中心采用10G的50 m激光优化多模光纤(OM3),可以减少能源消耗和二氧化碳的排放。10GBase-SR的光纤连接,可以使得数据中心采用端口高密度的网络设备,降低电力和制冷要求。此外,与10GBase-T的铜缆连接相比,光纤布线可以减少占用的通道空间,从而提高制冷效果。

2 OM3光纤

OM3光纤对于10G光网络非常关键。这种优化的光纤具有850nm激光波长,最小有效模式带宽为2000MHz km。OM3光纤的最小有效模式带宽,支持10G数据传输到300m,而Cat.6A仅限于100m。专家指出,激光优化光纤提供迁移路径以支持更高传输速率,例如16G和32G的光纤信道和100G以太网,而Cat.6/Cat.6A在10G外没有迁移。

3 10G网络设备和冷却 光的优势

和10GUTP铜缆设备相比,10G光纤交换网络设备和服务器适配卡,消耗电能更少。铜缆的高插入损耗和电子数字信号的去噪电路,意味着其能耗必然比低损耗的光纤交叉连接要高。

10GBase-SRSFP的光收发设备,每个端口最大消耗功率为1W,而10GBase-T的铜口交换机,每个端口最大消耗功率为8W~10W。SFP+底架线卡可支持48端口,而10GBase-T卡一般具有6~8个端口。10GBase-SR服务器适配卡支持300m传输时消耗的功率低于9W,而10GBase-T卡传输30m,就消耗24W功率。专家指出,Cat.6A或7类双绞线的10GBase-T传输可以拓展到100m,但是电力成本也随之提高。

在提供相同带宽情况下,10G光系统比铜系统需要的交换机和线卡少很多(如图1所示),这就使得网络设备和制冷能耗减少。一个48端口的光线卡等于6个8端口线卡。10GBase-SR服务器适配卡支持300m传输时消耗的功率低于9W。光适配器所需电力来源于服务器的PCI-Express插槽,而不需要外部电源。2007年1月,以太网适配器可以支持10GBase-T。在最大30m传输距离情况下,适配器卡功率仅低于25W。因为PCI-Express插槽最多支持25W,铜适配器卡在用于更远距离传输时,就需要额外的电源支持。10G铜适配器卡的高电力和冷却要求导致了很高的运营成本。

图1

硅芯的发展要求降低10G铜产品的电力消耗。主要的一流交换机厂商在2009年以前,不会提供10GBase-T的商业产品;而芯片厂商继续寻找电力消耗和散热问题的解决办法。行业内对10GBase-T的期望是最低电能消耗达到每端口4W或5W,而在三到五年之内,这是难以实现的。

高密度光纤和小半径线缆,提高了底板通道空间的利用率,有利于布线和冷却。如果是架空路由,使用光缆也能优化通道使用。一个直径为0.7英寸的光缆含有216芯光纤,支持108个10G的光回路。而108根铜缆的直径总共为5英寸。10G铜绞线的物理设计,导致了跳线面板和网络设备缆线的管理问题。较大的Cat.6A外径,影响了管道尺寸和填充率,同时由于弯曲半径增加,也存在着缆线的管理问题。由于空气冷却的堰塞效应和对通风系统的影响,通道中密布的铜缆增加了网络设备发生故障的可能性。而光缆可以提供更好的系统密度和线缆管理,使空气流通阻塞降至最小,提高制冷效率,如图2所示。

图210G铜设备的低端口密度和大量铜缆导致了通道拥挤和线缆难以管理

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