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深入分析數(shù)據(jù)中心光模塊趨勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)

摘要:隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展,光模塊的設(shè)計(jì)制造、使用和維護(hù)都將面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

  ICC訊 近年來(lái),隨著光通信技術(shù)的快速發(fā)展和光器件產(chǎn)業(yè)投資不斷增加,全球光模塊市場(chǎng)發(fā)展迅速。據(jù)Yole預(yù)測(cè),2019-2025全球光模塊市場(chǎng)規(guī)模將從77億美元增長(zhǎng)至177億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)15%。其中,數(shù)據(jù)中心光模塊將以20%的年復(fù)合增速,從40億美元增長(zhǎng)值121億美元。而數(shù)據(jù)中心光模塊的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其連接方式有著密切的關(guān)聯(lián),它們決定著數(shù)據(jù)中心需要什么類型的光模塊及需要多少光模塊。本文將深入分析數(shù)據(jù)中心光模塊趨勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)。

 數(shù)據(jù)中心光模塊趨勢(shì)

  隨著云計(jì)算和5G網(wǎng)絡(luò)興起,數(shù)據(jù)中心趨于更高速率發(fā)展,因此,布局在數(shù)據(jù)中心不同位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須適應(yīng)變化,向更高速率升級(jí)。下表為歷年來(lái)服務(wù)器接入交換機(jī)的傳輸速率演變情況,企業(yè)服務(wù)器的接入從1G-10G向10G-25G發(fā)生轉(zhuǎn)變,大型云服務(wù)器的接入從10G-40G向25/50G-50/100G發(fā)生轉(zhuǎn)變。

  由于服務(wù)器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備趨于更高速率、更高性能的發(fā)展,光模塊也必將隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變,這樣才能確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。下表為歷年來(lái)數(shù)據(jù)中心中各個(gè)位置網(wǎng)絡(luò)部署情況,從表格中我們可以看出,數(shù)據(jù)中心園區(qū)正在從40G向100G甚至更高速率發(fā)生轉(zhuǎn)變,如今,100G光模塊風(fēng)頭正盛。(說(shuō)明:表格中不同類型的光模塊旨在用于不同傳輸距離和應(yīng)用環(huán)境的信號(hào)傳輸,如,40G LR4用于傳輸距離為10千米的鏈路,100G CWDM4用于傳輸距離為2千米的鏈路。)

  隨著時(shí)間的推移,400G/800G甚至更高速率的數(shù)據(jù)中心光模塊將占據(jù)光模塊市場(chǎng)的較大份額。下圖揭示了2016年~2021年交換機(jī)端口演變的過(guò)程,很顯然,從2018年到2021年100G都是主流,400G將從2021年開(kāi)始起量,有望在2022年與100G保持相當(dāng)水平,800G也從2021年開(kāi)始得到一部分人的支持。

  此外,相比傳統(tǒng)的三層架構(gòu),未來(lái)數(shù)據(jù)中心將更多地采用脊葉結(jié)構(gòu)。脊葉結(jié)構(gòu)能最大限度地提高服務(wù)器之間的連接性,有利于快速部署數(shù)據(jù)中心光模塊,促進(jìn)數(shù)據(jù)中心趨于更高速率發(fā)展。這也將會(huì)是未來(lái)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心部署200G/400G的最佳方式。

 數(shù)據(jù)中心光模塊面臨的挑戰(zhàn)

  隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展,光模塊的設(shè)計(jì)制造、使用和維護(hù)都將面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

  成本控制

  想要在確保光模塊性能的情況下,控制成本是件不容易的事情。隨著數(shù)據(jù)流量不斷增長(zhǎng),數(shù)據(jù)中心承載的壓力也越來(lái)越大,因此它對(duì)下一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了更高的要求,如,必須具備更高的端口密度、更快的速率等特性,這也推動(dòng)了光模塊趨于更小體積、更高速率的發(fā)展。但隨著速率的提升,對(duì)光模塊芯片的要求也會(huì)越來(lái)越高,光模塊的成本也會(huì)隨之增長(zhǎng),如,第三方供應(yīng)商提供的400G光模塊高達(dá)數(shù)萬(wàn)元,更不用說(shuō)原設(shè)備制造商所提供的400G光模塊,運(yùn)營(yíng)商若要大規(guī)模部署400G,那么布線成本將會(huì)非常高。

  設(shè)計(jì)制造

  5G網(wǎng)絡(luò)的到來(lái),推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心交換機(jī)和服務(wù)器的端口速率趨于更高速率發(fā)展,增加了數(shù)據(jù)中心交換機(jī)和服務(wù)器的專業(yè)集成電路(ASIC)的容量。然而,端口速率的增加,將會(huì)加大電信號(hào)通過(guò)線卡傳輸?shù)铰酚善骰蚪粨Q機(jī)前面板的挑戰(zhàn),從而增加了光模塊的設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜性。

  互操作性

  如今,數(shù)據(jù)中心的設(shè)備通常由不同的供應(yīng)商所提供,雖然行業(yè)已明確規(guī)范了光模塊的接口標(biāo)準(zhǔn),但不同供應(yīng)商生產(chǎn)制造的光模塊的代碼存在著差異性,所以可能會(huì)出現(xiàn)某個(gè)供應(yīng)商的光模塊與其他供應(yīng)商制造的設(shè)備不兼容。即便是現(xiàn)在已有第三方供應(yīng)商提供兼容光模塊和box(寫(xiě)碼板),但也只能解決部分兼容問(wèn)題,數(shù)據(jù)中心光模塊與設(shè)備之間的互操作性仍然是一大挑戰(zhàn)。

  散熱性

  數(shù)據(jù)中心的設(shè)備在工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生熱量,如果設(shè)備散熱難,將會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)機(jī)房溫度急劇上升,這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)說(shuō)是極其不友好的,如,光模塊在高溫的環(huán)境下持續(xù)工作將會(huì)引起丟包,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)直接燒毀報(bào)廢;因此,數(shù)據(jù)中心光模塊的散熱性也是不容忽視的問(wèn)題。

  除此之外,數(shù)據(jù)中心正在趨于綠色節(jié)能環(huán)保發(fā)展,考慮到可持續(xù)性,數(shù)據(jù)中心光模塊也應(yīng)該趨于低功耗節(jié)能發(fā)展。

  數(shù)據(jù)中心光模塊的快速發(fā)展將會(huì)帶來(lái)哪些影響?

  相信在不久的將來(lái),隨著數(shù)據(jù)中心趨于更高速率的發(fā)展,第三方兼容光模塊將會(huì)憑借高性價(jià)比和高互操作性等優(yōu)勢(shì)占據(jù)越來(lái)越大的市場(chǎng)份額,原裝光模塊將不再是數(shù)據(jù)中心唯一的選擇。

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