数据中心的互连性怎么合理优化?

如今，随着网络边缘支持更多的用户、设备、应用和服务，数据中心互联应用已经成为网络环境中一个关键且快速增长的部分。

到2021年，亚太地区的互联带宽将以51%的复合年增长率增长，达到2200多Tbps，而新加坡的互联带宽预计在此期间将增长4倍以上。随着企业日益数字化，产能需求将进一步增加。为了促进数据的实时通信和传输，数据中心之间和数据中心内部都需要高速可靠的网络互连。

在这个提供超快速交易能力对业务非常重要的时代，有必要探索数据中心互连的最佳实践和当今可用于扩展网络功能的技术。

更加扁平的网络架构可以提高连接性和可扩展性

巨大的数据增长推动了数据中心园区的增长，尤其是超大规模的数据中心。现在，数据中心园区的所有这些建筑都必须以足够的带宽连接。为了保持园区数据中心之间的数据流动，每个数据中心现在可以以高达200Tbps的速度传输到其他数据中心，这在未来将需要更高的带宽(见图1)。

图1:概念性校园布局

带宽要求可以高达100Tbps甚至200Tbps

为了应对不断增长的工作负载和延迟需求，当今的超大规模数据中心正在向叶脊架构迁移(参见图2)。通过叶脊架构，网络分为两个阶段。主干阶段用于聚合和路由数据包并将其路由到最终目的地，而叶子阶段用于连接主机上的终端主机和负载平衡连接。

理想情况下，每个叶子交换机将扇出到每个主干交换机，以最大化服务器之间的连接。因此，网络需要高基数的骨干/核心交换机。在许多环境中，大型主干交换机连接到更高级别的主干交换机，以连接校园内的所有建筑物。由于这种更扁平的网络架构和高基础交换机的采用，我们可以期望网络变得更大、更模块化和更可扩展。

图2:主干和叶子架构以及高基数交换机要求数据中心架构中的大规模互连

通过极高密度网络优化带宽传输

在数据中心园区的建筑之间提供这种带宽量的最佳和最具成本效益的技术是什么？企业已经采用了许多方法来提供这一级别的传输速率，但常见的模型是在许多光纤上以较低的速率传输。为了使用这种方法达到200Tbps，每个数据中心互连需要3000多根光纤。当用户考虑将校园中的每个数据中心连接到每个数据中心所需的光纤时，密度很容易超过10，000根光纤。

现在人们已经确定了对极其密集网络的需求，所以知道构建它们的最佳方法非常重要。如今，在相同的电缆直径或横截面内，新的电缆和带状设计将光纤的容量从1728增加到3456。这些通常分为两种设计方法:一种是标准矩阵带，具有更紧的可封装子单元，另一种是标准电缆设计，具有中心或开槽芯设计，松散结合的网状带可以相互折叠(见图3)。

图3极端密度应用的不同带状电缆设计

利用这些极高密度的电缆设计，可以在相同的管道空间内实现更高的光纤密度。图4说明了如何使用新的极高密度电缆的不同组合，使网络所有者能够实现超大规模数据中心互连所需的光纤密度。

图4通过使用非常高密度的电缆设计，在相同的管道空间中光纤的容量加倍。

互连的未来

目前的市场趋势表明，光纤的数量将超过5000根。为了维持可扩展的网络基础设施，减小光纤电缆的压力将会增加。随着光纤的填充密度接近其物理极限，进一步减小电缆直径将变得更具挑战性。

开发商还关注如何最好地向更远的位置提供数据中心互连链路，而不是在同一个物理园区内共处一地。在典型的数据中心校园环境中，传统数据中心互连的长度不到2公里。相对较短的距离使得光缆无需任何接合点即可提供连接。但是，由于边缘数据中心部署在城域网中以减少延迟时间，因此距离可以增加，可以长达75公里。

在不影响现有管道和工厂内部环境的情况下，开发能够有效扩展以实现所需光纤数量的产品仍然是光纤行业的一项挑战。随着光纤密集型5G时代的到来，网络运营商需要寻求优化数据中心的互连，以解决当前和未来的数据传输速率问题。