Wie ermöglichen Transceiver die Verbindung von Rechenzentren?

Was ist Data Center Interconnect?

Wie der Name schon sagt, bezeichnet DCI die Netzwerkverbindung zweier oder mehrerer Rechenzentren. Es gibt jedoch verschiedene Möglichkeiten dieser Verbindung. Abhängig von der Entfernung und der Übertragungskapazität können Ingenieure verschiedene Technologien für die Verbindung nutzen, ein weit gefasster Begriff. DCI kann auf der optischen Ebene mithilfe von Switches und Routern aufgebaut werden. DCI bezeichnet im Allgemeinen die Vernetzung verschiedener Rechenzentren von Betreibern oder die Vernetzung von Rechenzentren auf Unternehmensebene. Im Jahr 2022 wird die Nachfrage nach Cloud-Diensten explodieren, und die Kapazität und Kosten der Rechenzentrumsvernetzung werden zu wichtigen Punkten. Optische Module spielen in Rechenzentren eine verbindende Rolle, und wir stellen sie im Detail vor.

DCI-Rechenzentrumsgrundlagen

Entfernung 

Die Entfernung der DCI-Anwendung hängt von der Verteilung der einzelnen Rechenzentren ab. Befinden sich Rechenzentren in derselben Stadt, reicht oft eine Verbindung von mehreren zehn Kilometern aus. Befinden sich Rechenzentren in zwei Ländern oder sogar auf zwei Kontinentalplatten, bedeutet dies eine Entfernung von Hunderttausenden von Kilometern. Der Entfernungsfaktor beeinflusst die Wahl des DCI-Systems maßgeblich. Für Verbindungen in städtischen Gebieten innerhalb von 80 km ist eine teure kohärente optische Modullösung manchmal nicht erforderlich, und die herkömmliche 100G-DWDM-optische Modullösung kann die Leistungsanforderungen erfüllen.

Kapazität

In den letzten Jahren ist der Bandbreitenbedarf explodiert, und Unternehmensrouter wurden von 100 Gbit/s auf 200 Gbit/s oder sogar 400 Gbit/s aufgerüstet. Kohärente optische Module sind möglicherweise die einzige Möglichkeit, diesen hohen Bandbreitenbedarf zu decken. Sie können eine Rate von 800 Gbit/s auf einer einzigen Wellenlänge erreichen und das verfügbare Spektrum vom C-Band bis zum L-Band erweitern. Dadurch können mehr Wellenlängen genutzt und die Kapazität des DCI erhöht werden. Allerdings steigen dadurch auch die Kosten erheblich.

Kosten

Um die Effizienz zu steigern, müssen Datenströme in Rechenzentren möglichst kostengünstig transportiert werden. Daher ist die Senkung der Verbindungskosten pro Gbit/s ein zentrales Thema. Bei den Baukosten eines Rechenzentrums spielen die Anschaffungskosten des optischen Moduls eine entscheidende Rolle. Optische Module sind in jeder Schicht der Rechenzentrumshardware integriert, vom SFP+ DAC bis zum 400G QSFP-DD. Um die Kosten für optische Module zu senken und gleichzeitig ausreichend Kapazität bereitzustellen, sollten Sie hochwertige und kostengünstige Marken wählen, beispielsweise von Drittanbietern optischer Module. Dadurch reduzieren sich die Anschaffungskosten für optische Module um mehr als 60 %.

Rolle optischer Transceiver-Module in Rechenzentrumslayout 

Optische Module werden innerhalb und zwischen Rechenzentren eingesetzt. Optische Transceiver werden in Rechenzentren zum Senden und Empfangen optischer oder elektrischer Signale verwendet.

Im Inneren des Rechenzentrums werden in der üblichen Leaf-Spine-Architektur häufig optische 50G/40G-Module als Brücke von der Zugriffsschicht zur Aggregationsschicht und 100G/200G-Module von der Aggregationsschicht zur Kernschicht eingesetzt. Je weiter oben in der Architektur, desto größer die Datenübertragungskapazität.

Für die Verbindung kleiner Rechenzentren über mittlere und kurze Distanzen sind die Mietkosten für Glasfaserkabel gering und die Übertragungskapazität nicht sehr groß. Wir können 100G LR/ER-Module oder 400G-LR8 QSFP-DD-Module einsetzen.

IBei der Fernübertragung mit hoher Kapazität wird für die Verbindung zwischen Rechenzentren häufig DCI-Geräte auf Basis des DWDM-Systems eingesetzt. Diese Gerätetypen bieten OEO- und Port-Aggregationsfunktionen. Mehrere 10G/40G/100-GbE-Client-Ports können wellenlängenkohärenten optischen DWDM-Modulen mit 200G, 400G und sogar 800G zugeordnet werden. Die Merkmale des kohärenten optischen Moduls sind die extrem hohe Dispersionstoleranz, die Dispersionsfreiheit bei der Übertragung innerhalb von 2000 km und die einstellbare Bandbreite. Mit EDFA können problemlos Hunderte von Kilometern übertragen werden, was sich hervorragend für Anwendungen in städtischen Netzwerken eignet.

Je höher die Übertragungsrate, desto größer die Entfernung und desto höher die Kosten für optische Module. Um die Kosten zu senken, sollten wir das optische Modul daher entsprechend den Anforderungen wie Datenrate oder Entfernung auswählen, da sich die Kosten sonst deutlich erhöhen.

Entwicklung optischer Module in interlink Rechenzentrum 

Vor 2014 wurde SFP-1G häufig von der Zugriffsschicht bis zur Aggregationsschicht im Rechenzentrum eingesetzt, während SFP+ 10G von der Aggregationsschicht bis zur Kernschicht zum Einsatz kam. Für die Verbindung zwischen Rechenzentren wurden üblicherweise QSFP 40G/100G-Module zur Übertragung verwendet. Nach 2014 nahm die Datenübertragung drastisch zu, und die Übertragungsrate von Unternehmensservern stieg auf SFP 10Gb/25Gb, während QSFP+ 40Gbps/QSFP28 100Gpbs für die Übertragung von der Aggregationsschicht zur Kernschicht verwendet wurde. 2016 wurde das kohärente Modul veröffentlicht, und 200G CFP2-kohärente Module verbanden die großen Rechenzentren, und das DWDM-System erreichte eine Übertragungskapazität im Tbit/s-Bereich. Heute verwenden die meisten Switches der Kernschicht optische 100G-Module wie QSFP28-SR4 oder QSFP28-LR4. Für die Übertragung zwischen großen Rechenzentren gibt es zwei Lösungen: die bekannte 100G/200G/400G-Kohärenzlösung und die 100G-PAM4-Lösung. Die QSFP28 100G-PAM4-Lösung erreicht eine Übertragungskapazität von 4 TB über eine Einzelfaserverbindung und die Übertragungsdistanz beträgt maximal 80 km. Dies erfüllt die Anforderungen der meisten Rechenzentren an die Vernetzung. Gleichzeitig sind die Kosten für PAM4 deutlich niedriger als für Kohärenzmodule, weshalb diese Lösung in Europa sehr beliebt ist.

Zusammenfassung

Alle oben genannten optischen Module für die Rechenzentrumsverbindung erhalten Sie auf QSFPTEK.com. QSFPTEK ist ein traditionsreicher Hersteller optischer Module. Wir vertreiben keine Transceiver, sondern konzentrieren uns auf die Produktion und den Verkauf optischer Module. Diese Transceiver-Module sind zu schockierenden Preisen erhältlich. Wenn Sie wissen möchten, wie sich der Preis von QSFPTEK von dem anderer Module unterscheidet, lesen Sie diesen Artikel: SFP-Modulpreisvergleich der Top 5 SFP-Hersteller 2022

Außerdem kann sich jeder den Produktionsprozess unserer Module auf Youtube ansehen: Vor Ort im QT Lab | QSFPTEK