[机房]“灰盒”模式构建数据中心光层互联

来源: 作者: 发布时间:2022-05-01 10:18:48

随着大数据时代的到来,以及人工智能、虚拟/增强现实、物联网等新技术的出现,数据流量呈爆炸式增长。Cisco预测,到2021年,全球数据中心的IP流量将增加到20.6ZB,99%的网络流量与数据中心有关。由此可见,互联网业务越来越依赖数据中心,数据中心的流量不再局限于南北流量。数据中心之间的同步、灾难准备、虚拟机迁移、数据中心云化、并行计算等新需求的出现,使得数据中心的东西向流量迅速增加,未来数据中心的东西向流量和比例将继续增加,可能占80%以上。

数据中心互联成为迫切需求

互联网流量的增长,尤其是跨数据中心,使得数据中心的互联成为迫切需求,大带宽的互联需求也会增加。从电信运营商数据中心互联的角度来看,目前城市网络范围可以基于传输专线提供独家带宽DCI服务,也可以利用163/IP城市网络提供共享带宽DCI服务;对于跨骨干DCI服务或与天一云的连接,通过延伸交换机连接到骨干DCI/CN2,底采用波分系统承载需求。

对于城市范围内的数据中心互联网,上述方法目前可以满足几个Mbit/s到100gbit/s的带宽需求,但运营商一般缺乏构建DC互联网的驱动力,主要是在客户提出需求时,根据客户需求提供MSTP、OTN等相应的传输线服务。对于需求不足或考虑经济因素的中小企业客户,也可以通过MPLS提供DCCI服务。当DC互联网的需求流量不大时,开通专线可以满足需求,但考虑到大带宽流量的需求,运营商也在考虑更低的成本来满足业务负荷。

与电信运营商不同,大型互联网制造商在数据中心光互联网方面处于领先地位。由于DC东西向流量需求的驱动,许多大型互联网选择租用裸纤维,使用自建的波分系统来满足100G以上甚至T级的DC互联网需求。在这种需求场景中,设备资源不能共享,成本敏感,希望根据需要快速部署;考虑到机柜尺寸、通风散热方式、供电方式等特点,设备外观和尺寸不同于传统波分设备;此外,还需要波分系统的控制,包括光、电层设备硬件参数配置、性能数据报告分析、报警信息获取等。如何构建适合DC互联场景的低成本波分系统,提供灵活的控制能力,是一个值得探索的问题。

开放和分解光网络打破局面

为了实现数据中心的光层互联,建立开放和分网络可能是解决上述问题的更好方法。2018年,ODTN(OPE、N锁、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、Disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disa、disagr、disagr、disagr、disagr、disagr、disadisagr、disagr、disadisagr、disagr、disagr、dis、disagror、disagr、disator、disatworor、disan、disan、disadisatwor、disatwororortwororororortwortwororor、disatwor、disatw、disatworork)、disan、disatw、disan、disatwork)、disatwork、disatwororororork)、disatwork、disatworork、disatwororork、disan、din、dis

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除了ODTN,Facebook还主导了致力于光和IP网络技术的OOT(OPPen放OPicalalamp;Facebooktransport;Facebooktransport;Fat text-indent: 0;'>1575343328243068782.png

图2

开放是纵向解耦

开放是纵向、控制平面和数据平面的解耦。引入SDN概念,实现光网络控制,达到软件开放源代码、接口标准、统一数据模型、控制转发分离和网络能力开放的目的。纵向开放使SDN概念引入光网络,但也促进了设备的白盒,因此可以认为白盒与SDN相伴。

在传统模式下,制造商设备完全封闭,由设备制造商和私人网络控制设备提供,实现功能配置;接口私有化,设备软硬件更新迭代依赖于主流设备制造商的研发能力和市场策略。

在SDN控制完全开放的情况下,设备可由设备制造商或光设备制造商提供,设备内的光设备和模块可通过统一接口管理,控制粒度更细,需要建立主要设备的物理参数信息模型,制定行业统一的接口规范,技术迭代更快。

传统的方式受到了挑战,完全开放的SDN控制不具备条件。从设备制造商开放能力与运营商控制需求匹配的角度来看,灰盒可能是目前的最佳选择,即能力部分开放,设备制造商提供设备,并根据标准化接口开放,允许跨制造商统一管理。

横向解耦分解是横向解耦

分解是数据平面硬件之间的水平解耦,可以实现硬件通用化,降低成本,避免制造商锁定。根据分解程度,可分为部分分解和完全分解:电层终端设备和光层线路系统分解为部分分解;将网络中的各个功能模块分解为独立设备,称为完全分解。

从目前的商业情况来看,主要是部分分解,即实现光层和电层的解耦。与完全分解相比,部分分解相对困难。目前可作为传输系统分解的推荐方式,但也需要解决性能评价、运行维护控制等问题。从开放控制的角度来看,这部分分解的设备形式实际上是灰盒模式,因此从开放和分解的角度来看,部分分解灰盒模式更有利于商业化。

分解可以带来设备形式的变化,使框架和设备完全解耦,并允许设备容量按需配置。此外,传统通信室制冷系统的能耗比例已超过设备的能耗比例,在散热结构和冷却手段的应用上落后于数据中心。

此外,分解设备可设计为刀片式,风管简单,阻力小,能耗低,噪音低,能更好地适应各种先进的数据中心冷却方案,电源模式也由直流改为交流,更好地适应数据中心机房的电源。此外,光模块从板卡中分解,可插入设计,也属于一种分解,可驱动模块制造商专注于模块研发,减少模块体积,降低模块功耗,设备制造商也可以减少整体研发投资,提高板卡集成,降低板卡功耗。

运营商面临机遇与挑战

由于需求驱动,主要是腾讯、阿里等大型互联网公司率先致力于利用开放和分解的波分系统构建数据中心互联网。虽然没有公共数据,但可以预测未来会有越来越多的互联网公司增加投资。这种技术方案的开放和分解特性也使得更多的光设备制造商和传输设备制造商直接参与其中。在这一趋势下,运营商也在积极开展相关设备和控制系统的测试和研究。

在互联网流量持续增长的背景下,越来越多的互联网公司将面临TB/s级高速数据中心的互联网需求,波分系统的引入将成为未来数据中心互联网场景的主要技术选择。许多大型互联网制造商在需求驱动下开始建立自己的波分系统,为了打破制造商锁定,降低施工成本,有利于快速迭代,加强网络控制,倾向于选择开放和分解构建光网络,与芯片、设备制造商深入合作,实现光电解耦,多制造商统一控制。

这对运营商来说是一个机遇和挑战。运营商在网络领域具有丰富的规划、建设、运营和维护经验。面对客户带来的迫切大带宽需求,他们可以考虑为数据中心的互联网场景建立一个特殊的波分传输系统。数据中心互联波分系统建设的技术方案可以借鉴互联网企业和外国运营商在光网络开放和解耦方面的经验,结合电信运营商在网络领域的建设和运维优势,向灵活解构、综合控制的数据中心互联光网络演变。

开放必然会带来灵活性,分解必然会降低成本。利用开放和分解的光网络构建数据中心的光层互联网将成为行业日益关注的技术方向。

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