40G以太網(wǎng)正成為不可阻擋的商業(yè)趨勢。雖然 10G以太網(wǎng)仍被廣泛運用于數(shù)據(jù)中心，但CIO和IT經(jīng)理們必須提前考慮未來需求（參見圖 1）：高帶寬應用，例如服務器虛擬化和云計算、數(shù)據(jù)中心光纖整合、以及最終用戶對于更高性能計算的需求。對更快的數(shù)據(jù)傳輸速率的需求將不斷增長并對網(wǎng)絡生產(chǎn)效率和OPEX成本帶來重要意義。

圖1：驅(qū)動高速以太網(wǎng)需求的當前趨勢

2010 年 6 月， IEEE 適時行動，正式采納了 IEEE 標準 802.3baTM，為40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)的發(fā)展鋪平了道路。隨著速度的提升，網(wǎng)絡能夠?qū)⑿掳l(fā)現(xiàn)的10G以太網(wǎng) 資源移動到接入層，讓更強大的40G以太網(wǎng)設備處理聚合層及核心層的流量。分析師的預測和原始設備制造商的全力開發(fā)說明，40G以太網(wǎng)必將成為 IT 環(huán)境不可或缺的一部分，剩下的只是時間和方式問題。

本白皮書將分析40G以太網(wǎng)的未來發(fā)展以及它對網(wǎng)絡架構(gòu)的影響，并為 IT 經(jīng)理解釋遷移到新的標準需要哪些準備工作。

40G以太網(wǎng)的商業(yè)現(xiàn)狀

自 1980 年 2 月IEEE 802標準委員會成立之時起，以太網(wǎng)在各個層面中的輸送速度有了顯著提升，間隔時間卻大幅縮短。現(xiàn)在，距10G以太網(wǎng)標準的確立僅八年之后，IEEE 就已經(jīng)采納了802.3ba，為40G以太網(wǎng) 和 100G以太網(wǎng) 鋪平了道路。

圖 2：代表前沿部署趨勢；大面積市場部署通常晚幾年

如圖 2 所示，接入層內(nèi)的 I/O 數(shù)據(jù)傳輸速率每 24 個月翻一倍，而核心層傳輸速率大約每 18 個月翻一倍。40G以太網(wǎng)背后的主要驅(qū)動力是新一代高速、高需求計算應用和技術，其中包括虛擬服務器和云計算的擴展部署。截至 2009 年末，將近有五分之一的新服務器中實現(xiàn)虛擬化1。同時，經(jīng)濟形勢帶來的財務壓力也讓網(wǎng)絡不得不尋找整合資源的方法，以便降低 OPEX 和總體擁有成本。

圖 3：40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)的多模和單模實施成本#p#

多模光纜40G以太網(wǎng)擁有四倍容量，且可經(jīng)濟地遷移至100G以太網(wǎng)（參見圖 3），顯然是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)展的下一目標。考慮到迫切程度的增加以及價格的降低等因素，市場調(diào)研公司 Dell'Oro 集團的分析師認為，到 2013 年，40Gbps光纜市場的成交金額將達到 145 億美元2。

IT 經(jīng)理是否應暫緩部署 40G以太網(wǎng)技術而等待100G以太網(wǎng)面市有一些爭論，但鑒于 40G以太網(wǎng)的設計靈活性和相對100G以太網(wǎng)的成本優(yōu)勢，這一問題很快沉寂。目前，40G以太網(wǎng)可以有效地部署在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的聚合鏈路內(nèi)。到 2016 年，40G以太網(wǎng)還將普遍應用于接入鏈路，實現(xiàn)圖 4 所示的服務器連接。作為40G以太網(wǎng)的補充， 100G以太網(wǎng)更適合電信服務提供商和數(shù)據(jù)中心核心鏈路。

圖 4：40G以太網(wǎng)交換設備成為主流的預測時間表

對于有意保持競爭力的 IT 經(jīng)理和CIO來說，40G以太網(wǎng)是增加所需帶寬的最佳選擇，但如果規(guī)劃不當，網(wǎng)絡運營商在面臨升級需求時可能措手不及。

本文詳細說明了全面評估、規(guī)劃和指定40G以太網(wǎng)網(wǎng)絡升級的過程。如圖 4 所示，雖然距離40G以太網(wǎng)大面積普及尚需數(shù)年，但 IT 經(jīng)理和CIO最好馬上著手遷移規(guī)劃。

40G以太網(wǎng)：詳細情況

40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)是由 IEEE 802.3ba 工作小組開發(fā)的以太網(wǎng)標準，支持每秒 40 和 100 Gb 的以太網(wǎng)幀傳送，同時確立了通過主干網(wǎng)絡、銅纜布線、多模光纜和單模光纜通信的物理層規(guī)范。40G以太網(wǎng)/100G以太網(wǎng)標準的正式開發(fā)始于 2008 年 1 月，2010 年 6月 正式獲得批準。

40G以太網(wǎng)網(wǎng)絡層的核心是一對經(jīng)電纜（比如 OM4 或 OM3 光纜）連接的收發(fā)器。收發(fā)器繼而插入網(wǎng)絡服務器或各種組件，如網(wǎng)絡接口卡和交換機等。

圖 5：針對第 1 代部署規(guī)劃的收發(fā)器尺寸

收發(fā)器：40G以太網(wǎng)收發(fā)器（圖 5）是按照幾個標準尺寸開發(fā)的。CFP（C 型可插入）收發(fā)器擁有12個10Gb/s 發(fā)射通道和12個10Gb/s 接收通道，只支持一個100G以太網(wǎng) 端口或最多三個40G以太網(wǎng)端口。其尺寸較大，適合單模光纜，也可輕松地匹配多模光纜或銅纜。CXP尺寸的收發(fā)器也在每個方向上提供12個通道，但比CFP小很多，適合多模光纜和銅纜。QSFP（四通道小型可插入）與CXP尺寸相當，提供4個發(fā)射通道和4個接收通道，支持目前的40G以太網(wǎng)多模光纜和銅纜應用，未來也可能支持單模應用。QSFP還可能在通道速率增至25Gb/s后投入100GE 應用。

圖 6：10G以太網(wǎng)和 40/100G以太網(wǎng)的布線選擇#p#

電纜和連接件：如圖 6 所示，光纜和銅纜均可用于40G以太網(wǎng)布線?？芍С值男诺篱L度取決于電纜和收發(fā)器類型。關于連接件，802.3ba 標準中唯一明確指出的變化是在多模收發(fā)器上使用MPO型連接器，以便支持多芯并行光纖信道。

對于在 40G 或100G下運行的數(shù)據(jù)中心環(huán)境，通常推薦OM3和OM4多模光纜布線，兩者的距離支持比銅纜解決方案更廣泛的部署配置，且成本低于單模光纜解決方案。

圖 7：多模光纜10/40/100G以太網(wǎng)的以太網(wǎng)信道配線布局

IEEE 802.3 以太網(wǎng)信道布局

并行光纖的使用

以太網(wǎng)標準傳統(tǒng)上依靠雙工光纖布線，每個信道有一條光纖負責發(fā)射，另一條負責接收。但 802.3ab 標準要求每個信道有多個流量通道。因此，40/100G以太網(wǎng)標準使用了圖 7 中所示的并行光纖。40G以太網(wǎng)規(guī)范提倡 12 芯光纜布線解決方案，每個信道擁有4條專用發(fā)射光纖和4條專用接收光纖。中間四條光纖保持閑置。100G以太網(wǎng)解決方案規(guī)定使用 24 條光纖，分為兩個 12 芯陣列，一個陣列專用于發(fā)射，另一陣列專用于接收。每個陣列中，中間10條光纖用于傳輸流量，而兩端2條光纖閑置。

上圖說明了100G以太網(wǎng)的幾種不同接口，其中首選方案是單個 24 芯 MPO 連接件，或者也可用兩個 12 芯連接件構(gòu)成信道，連接件垂直或并排配置。#p#

40G以太網(wǎng)在網(wǎng)絡中的部署

新的40G以太網(wǎng)技術首先可能部署在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，如圖 8 所示。這有助于打破接入交換機與配線交換機連接層面上的瓶頸。

Dell'Oro 集團以太網(wǎng)交換機和企業(yè)電話市場調(diào)查部門主管 Alan Weckel 表示："隨著企業(yè)開始在布線機柜內(nèi)部署客戶端交換機10G以太網(wǎng)上行鏈路，以及 10G以太網(wǎng)直接服務器連接，這些鏈路的聚合將形成網(wǎng)絡瓶頸，直到更高速度普及后才能打破。"

圖 8：整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中的 40/100G以太網(wǎng)部署

Weckel 解釋道："例如，目前企業(yè)必須部署復雜的胖樹或生成樹架構(gòu)來聚合10G以太網(wǎng)，聚合器和被聚合端使用相同速度。我們相信，40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)對滿足數(shù)據(jù)中心不斷增加的帶寬需求至關重要。"

40G以太網(wǎng)最有吸引力的一大特點是應用的廣泛性和設計的靈活性?？紤]到生產(chǎn)效率的提升和 OPEX 的降低，正確遷移到 40G以太網(wǎng)將帶來可觀的成本效益。

在遷移到40G以太網(wǎng)時，一些網(wǎng)絡可以繼續(xù)使用目前的10G以太網(wǎng)交換機底盤，僅需升級線路卡和收發(fā)器。部署 CFP 尺寸收發(fā)器后，可以靈活地從40G以太網(wǎng)遷移至100G以太網(wǎng)。

布線方面，OM3 或 OM4 光纜最適合40G以太網(wǎng)或100G以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心環(huán)境，兩者主要差異在于最大跨距。在 10G以太網(wǎng)網(wǎng)絡中，OM3 光纜的最大跨度可達 300米，而 OM4 支持更長的信道。在 40G以太網(wǎng)或100G以太網(wǎng)環(huán)境中，按 IEEE802 標準，OM3 的最長跨度可達 100 米，OM4 則為 150 米。對于接近 150米 的應用，電纜應通過低損耗連接件端接。

從 10G以太網(wǎng)升級至 40G以太網(wǎng)還有許多替代途徑。要為您的網(wǎng)絡做出最佳選擇，需要考慮下列關鍵問題：

確認部署40G以太網(wǎng)物理層比聚合10G以太網(wǎng)信道更有效時，哪些因素起決定作用？

哪些硬件或布線，如有的話，需要更換或重新配置？

各種40G以太網(wǎng)傳輸替代方案有何功能？

馬上行動，打造面向未來的網(wǎng)絡

遷移規(guī)劃的推遲，可能讓您在評估和選擇最佳遷移途徑的過程中出現(xiàn)紕漏。盡管從 10G以太網(wǎng)升級至40G以太網(wǎng)的過程應該相對順利，但當今的網(wǎng)絡管理員必須進行長遠的考慮。這意味著，不僅要讓原有系統(tǒng)完美轉(zhuǎn)換到 40G以太網(wǎng)環(huán)境，也要預見到轉(zhuǎn)換過程是否影響100G以太網(wǎng)及更高技術的最終遷移。只有及時和全面地考慮這些問題并制定實施計劃，IT人員才能打造面向未來的網(wǎng)絡。

請記住，預先計劃過程不表示立即購買。802.3ba 規(guī)范已經(jīng)就位，網(wǎng)絡規(guī)劃可以放心進行，不用擔心 IT 環(huán)境發(fā)生劇變。