Nâng cấp kết nối trong DataCenter lên 800Gbps

Tình trạng hiện tại và xu hướng tương lai của kết nối trong DataCenter

Hiện nay, điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo và các doanh nghiệp mới nổi khác đang phát triển mạnh mẽ, và số lượng các ứng dụng liên quan cũng đang tăng nhanh chóng, và những ứng dụng này đặt nặng phụ thuộc vào data center. Do đó, quy mô của các hoạt động doanh nghiệp được thực hiện bởi các data center đang tăng nhanh và tài nguyên của từng data center sẽ sớm không đủ. Do các ràng buộc của việc xây dựng data center và cung cấp năng lượng và các yếu tố khác, không thể mở rộng khả năng của một data center duy nhất một cách vô hạn, và khi quy mô kinh doanh tăng lên đến một mức độ nhất định, cần phải xây dựng nhiều data center trong cùng một thành phố hoặc ở các địa điểm khác nhau. Lúc này, nhiều data center cần được kết nối và làm việc cùng nhau để hoàn thành việc hỗ trợ kinh doanh.

Mạng kết nối data center sẽ tiếp tục tiến triển và phát triển trong tương lai. Kết nối data center sẽ tập trung vào việc áp dụng các công nghệ băng thông cao, độ trễ thấp như công nghệ Ethernet 800G hoặc thậm chí là tốc độ cao hơn và công nghệ truyền dẫn quang học. Với mạng lưới được định nghĩa bằng phần mềm (SDN) và ảo hóa chức năng mạng (NFV), các data center có thể đạt được cấu hình và quản lý mạng linh hoạt và tự động hơn. Tính linh hoạt này không chỉ cải thiện hiệu suất của các kết nối data center, mà còn cho phép tài nguyên mạng được điều chỉnh nhanh chóng theo nhu cầu thay đổi. Do đó, SDN và NFV sẽ trở thành hướng phát triển không thể bỏ qua cho các mạng data center trong tương lai.

Nâng cấp kết trong Data Center lên 800Gbps

Lượng dữ liệu được xử lý bởi các DC tiếp tục tăng và nhu cầu về băng thông cao và chuyển dữ liệu hiệu quả hơn đã trở thành bắt buộc. Công nghệ 800G cung cấp một giải pháp nhìn về tương lai cho các DC, đặc biệt là đối với các DC lớn, môi trường dịch vụ đám mây và các ứng dụng đòi hỏi băng thông cao. Cải thiện đáng kể hiệu suất của DC bằng cách tăng tốc độ truyền dữ liệu và sức mạnh xử lý, công nghệ 800G cung cấp khả năng thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn cho các DC. Mặc dù đầu tư ban đầu vào công nghệ 800G có thể cao, nhưng tổng chi phí sở hữu có thể giảm đáng kể trong dài hạn do tính bền vững của đầu tư và khả năng thích nghi với sự phát triển công nghệ trong tương lai.

Hiện nay, công nghệ Ethernet 800G sử dụng tám kênh tại 100Gbps mỗi kênh, tăng gấp đôi tốc độ PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) lên 100Gbps so với thế hệ trước. Bộ chuyển đổi trực tiếp 800G thế hệ tiếp theo sẽ cho phép tốc độ lên đến 200Gbps mỗi kênh, điều này đặt ra một thách thức lớn, vì sẽ đòi hỏi sự tăng đồng thời về cả hai yếu tố là tần số cao hơn và tốc độ dữ liệu PAM4.

Thách thức 1: Switch Silicon SerDes

Các vi mạch switch mạng tốc độ cao giúp giảm thiểu độ trễ khi chuyển đổi giữa các yếu tố trong DC, điều này rất quan trọng để hỗ trợ tính toàn diện của máy tính hiệu năng cao và truyền tải dữ liệu quy mô lớn. Hiện nay, công suất tiêu thụ của SerDes đã trở thành một thành phần quan trọng của tổng công suất hệ thống. Thế hệ kế tiếp của các chip switch sẽ gấp đôi băng thông một lần nữa, với các switch 102.4T có 512 kênh SerDes 200 Gb/s và sẽ quan sát thấy một sự tăng đáng kể về công suất của SerDes.

Thách thức 2: Pulse Amplitude Modulation

PAM4 có thể tương thích với các thế hệ trước và, so với các hệ thống điều chế tần số cao hơn, cung cấp tỷ lệ tín hiệu-đến-tạp âm tốt hơn (SNR), giảm thiểu sự trễ gây ra bởi tỷ lệ điều chỉnh lỗi tiến (FEC). Tuy nhiên, để đạt được PAM4 đòi hỏi một bộ khuếch đại tín hiệu analog (AFE) xuất sắc, do ràng buộc về băng thông tín hiệu analog và việc triển khai cân bằng nâng cao thông qua các kế hoạch xử lý tín hiệu số tiên tiến. Nếu các hệ thống điều chế tần số cao hơn như PAM6 hoặc PAM8 được áp dụng, điều này sẽ tăng tốc độ truyền dữ liệu mỗi ký hiệu nhưng cũng mang lại độ phức tạp cao hơn.

Giải pháp 800G cho DataCenter

Hiện nay, băng thông lớn, kết nối rộng và độ trễ thấp của các mạng 5G đã làm tăng lượng truyền thông dữ liệu. Sự hình thành của các nền tảng công nghệ thông tin, thương mại điện tử, mạng xã hội và các lĩnh vực khác của xu hướng tập trung dữ liệu và ảo hóa dữ liệu đã làm cho nhu cầu về các mô-đun quang dữ liệu 800G ngày càng cấp bách cho kết nối nội trung tâm dữ liệu. Các nhà sản xuất module có thể cung cấp các giải pháp mạng khác nhau dựa trên loại hình doanh nghiệp, đề xuất các sản phẩm phù hợp và đảm bảo tích hợp liền mạch và hiệu suất liên tục của công nghệ 800G trong các DC với các giải pháp thiết kế hiệu quả về chi phí nhất. Đối với người dùng dự định triển khai kết nối trong một trung tâm dữ liệu 800G, việc hiểu rõ về việc triển khai nội bộ của DC là rất quan trọng.

Nâng cấp DataCenter

Trong việc triển khai các kịch bản kết nối DC, bước đầu tiên là đảm bảo rằng kiến trúc nội bộ của mỗi DC đã được điều chỉnh cho mạng 800G. Xem xét sự cân nhắc giữa chi phí đầu tư và sự phát triển kinh doanh, kế hoạch nâng cấp DC sử dụng một phương pháp nâng cấp từng bước. Các nhà sản xuất module đã tham gia sâu vào ngành công nghiệp mạng hiệu suất cao, giới thiệu một loạt các giải pháp mạng 800G, có thể cung cấp các giải pháp nâng cấp để tạo điều kiện cho việc nâng cấp trơn tru của các DC lên 800G.

Đầu tiên, các switch lớp trung tâm được nâng cấp lên 800G, và việc kết nối hiệu quả với các switch lớp 400G ở tầng gai được thực hiện thông qua công nghệ Breakout, tạo điều kiện cho việc nâng cấp toàn diện tiếp theo lên 800G. Đối với các tầng mạng khác nhau, các mô-đun quang hợp lý được chọn để đảm bảo hiệu suất cao của mạng. Các mô-đun 800G 2xFR4/2xLR4 được sử dụng ở core layer, các mô-đun 400G FR4/LR4 được sử dụng ở Spine layer, và các mô-đun 400G DR4 được duy trì ở Leaf layer, tận dụng băng thông hiệu quả và các biến đổi mạng và tập trung vào hiệu suất tiêu thụ năng lượng thấp để cung cấp một con đường nâng cấp hiệu quả về chi phí, tiết kiệm năng lượng và đáng tin cậy cho các mạng DC.