Новый стандарт связи IEEE 802.3bs: 200 и 400 Гбит для датацентров

Скорости передачи данных непрерывно возрастают, возрастают и объемы передаваемых данных. Всего 10 лет назад многие интернет-провайдеры подключали несколько абонентов к коммутаторам с входящими интерфейсами Fast Ethernet 100 Мбит и этого было более, чем достаточно, даже при использовании локальной сети.

На сегодня подавляющее число абонентов, как и 10 лет назад, подключены на скорости 100 Мбит. Конечно, скорость доступа к сети Интернет возросла в десятки раз, со скромных 128 и даже 64 Кбит/сек до скорости в 100 Мбит.

В больших городах некоторые провайдеры уже сейчас предлагают своим клиентам скорости, превышающие 100 Мбит, например – 300 Мбит. Все это стало возможным благодаря развитию оптоволоконных сетей. Немалую роль в этом сыграла xPON, которая сделала оптику доступной широкому потребителю.

С ростом скорости подключения к сети Интернет, возрастает не только загрузка внешних каналов и магистралей провайдеров, но и нагрузка внутри самих датацентров, где размещены серверы и сервисы.

Прогресс не стоит на месте. Пока производители налаживают массовый выпуск устройств для работы с сетями 10G, ученые и инженеры работают над созданием технологий, которые смогут обеспечить будущий рост сетевой инфраструктуры.

Потребность в больших скоростях

Такие гиганты как Facebook и Google еще несколько лет назад заявили о своей потребности в технологиях, способных обеспечить скорость передачи данных на скорости в 400 Гбит.

В 2012-м году, на совещании группы IEEE было высказано мнение, что скорость в 400 Гбит достижима «уже сейчас», а вот для 1 Тбит потребуется немного иная технология. Таким образом, разработка стандарта 400 GbE была утверждена в качестве основной цели для сетей нового поколения. В более активную фазу разработка перешла в 2013-2014 годах. Чуть позже, в мае 2016-го была поставлена дополнительная цель – получение 200 GbE.

Последующие несколько лет ассоциация стандартов IEEE потратила на разработку стандартов, обеспечивающих скорость передачи данных в несколько сотен гигабит. В разработке принимали участие такие известные компании как Google, Intel, Verizon Communications и даже Калифорнийский Университет.

Состоянием на начало 2016 года модульные платформы от Cisco и Juniper уже поддерживали несколько интерфейсов 100 GbE и 400 GbE.

План развития 200 Гбит-400Гбит

Рис.1. Карта развития 200 Гбит-400Гбит

.

На текущий момент проект включает в себя 200 Гбит по одномодовому (SM) волокну и 400 Гбит через оптические носители. В частности, речь идет следующих стандартах:

  • IEEE P802.3cc – 25 Гбит;
  • IEEE P802.3cd – 50/100/200 Гбит;
  • IEEE P802.3bs – 200 и 400 Гбит;

В рамках проекта IEEE 802.3bs предполагалось, что скорость в 400 Гбит (400 GbE) будет достигнута путем мультиплексирования 8 потоков по 50 Гбит каждый. Собственно, этот подход и стал катализатором появления стандарта IEEE 802.3cd.

Чуть более года назад один из представфителей IEEE, Марк Новелл в интервью для издания Network World заявил, что работа над проектом будет завершена в конце 2017 года. Большинство изданий настолько увлеклось приготовлением к новогодним праздникам и самим процессом празднования, что попросту упустили из виду важное событие – официальное утверждение нового стандарта IEEE 802.3bs, которое состоялось 6 декабря 2017 года.

Исходя из заявлений представителей IEEE, более скоростных стандартов стоит ожидать не ранее, чем после 2020-го года. Так что на сегодняшний день IEEE 802.3bs является самым скоростным стандартом передачи данных в мире, теперь уже официально.

IEEE 802.3bs

Что ж, давайте посмотрим, что нам может предложить новый стандарт IEEE 802.3bs. Как уже упоминалось ранее, стандарт предлагает 200 и 400 Гбит, при этом доступно несколько вариантов доставки указанных скоростей на разные расстояния:

  1. 200 GbE
  • не менее 500 м через SMF: спецификация 200GBASE-DR4 предполагает для достижения указанной скорости использование 4-х полос одномодового SM-волокна. В качестве системы кодирования используется 200GBASE-R, доступно 4 уровня амплитудной модуляции;
  • не менее 2 км через SMF: спецификация 200GBASE-FR4 предполагает ту же систему кодирования и уровни модуляции, данные передаются по 4-м линиям WDM SM-волокна;
  • не менее 10 км через SMF: спецификация 200GBASE-R предполагает те же среды доставки, что и предыдущий 200GBASE-FR4;
  1. 400 GbE
  • не менее 100 м через MMF: спецификация 400GBASE-SR16 предусматривает кодирование 400GBASE-R на 16-ти линиях MM-волокна;
  • не менее 500 м через SMF: спецификация 400GBASE-DR4 предусматривает кодирование 400GBASE-R и 4 уровня модуляции на четырех каналах SM-волокна;
  • не менее 2 км через SMF: спецификация 400GBASE-FR8, кодирование 400GBASE-R, 4 уровня модуляции на 8 СWDM-линиях SM-волокна;
  • не менее 10 км через SMF: спецификация 400GBASE-LR8, кодирование 400GBASE-R, 4 уровня модуляции на 8 WDM-линиях SM-волокна;

Выше указано количество линий только в одном направлении. При этом, стоит отметить, что стандарт предусматривает Full-Duplex, т.е. к примеру, для 400GBASE-SR16 предусмотрено 16 линий передачи и столько же линий на прием и так для каждой спецификации.

Что же касается электрических интерфейсов, внутри коммутаторов данные скорости поддерживаются 8-полосным 400GAUI-8 и 16-полосным 400GAUI-16. Для 200GbE это, соответственно, 4-полосный 200GAUI-4 и 8-канальный 200GAUI-8.

Для более удобного сравнения обратитесь к таблице чуть ниже.

Техническая спецификация IEEE

Рис.2. Таблица спецификации IEEE

.

Внедрение 200 и 400 Гбит

Мировые поставщики интернет-услуг (сервисов) и операторы связи местами уже используют решения 200G в своей инфраструктуре. При этом, большинство из них построены на базе собственных проприетарных решений таких компаний, как Huawei, Nokia, Ciena, Coriant и Infinera.

После принятия нового стандарта Ethernet ожидается, что, по крайней мере, некоторые из них перейдут к использованию стандартизированных решений.

Крупнейшие поставщики облачных сервисов, такие как Amazon, Facebook, Google и Microsoft в настоящее время уже используют стандартизированные решения 100G как внутри сетевой инфраструктуры, так и между своими центрами обработки данных. По заявлению официальных представителей, эти компании планируют внедрение 200GbE и 400GbE в течение последующих 5 лет.

Подключение к сети 200GbE

Несмотря на то, что скорости передачи данных, разработанные в стандартах 802.3bs составляют 200 и даже 400G, базовые скорости передачи будут варьироваться в пределах от 10 до 50G.

Кабели, разъемы, пигтейлы и вспомогательное оборудование уже разработаны и будут разрабатываться далее. Наибольшие возможности BS предлагает для датацентров.

Чуть ниже приведена диаграмма реализации 50G для коммутатора ЦОДа верхнего уровня (ToR):

top-of-rack switch

Рис.3. Диаграмма реализации 50G

.

Предполагаемый перечень интерфейсов, которые будут использоваться в таком решении:

  • SFP56 для отдельных портов 50G;
  • QSFP56 для портов 4х50G;
  • QSFP56 для одного порта 200G, реализующего Uplink;
  • DAC-интерфейсы (Direct-attach copper) для прямого подключения серверов на расстоянии до 3м;
  • модули MMF/SMF и/или AOC-кабели (active optical cables) для реализации аплинков 200 GbE;

Вполне очевидно, что использование в качестве базовых скоростей 50G обеспечивает высокую гибкость при построении архитектуры центра обработки данных. В связи с этим ожидается быстрое внедрение новых стандартов операторами услуг сразу после утверждения нового стандарта.

Если Вы нашли ошибку в тексте, то выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter или нажмите здесь.

Сообщение об ошибке

Ошибка:

Ваш комментарий (не обязательно):

Да Отмена

Теги:

Об авторе DmitryAVET

30 years / Ukraine MTI University / System Administrator, Marketing