端口间断部署已经成为一种流行的网络工具，并推动了对并行光收发器的巨大行业需求。今天，端口断开通常用于操作40/100Gbps (40/100G)并行光收发器作为4个10/25Gbps (10/25G)链路。采用并行端口对多种应用都有好处，比如构建大规模的脊椎和叶状网络，实现当今高密度的10/25G网络。后一项任务是本文的重点。
思科视觉网络指数预测，受无线和移动设备爆炸式增长的驱动，从2015年到2020年，互联网协议(IP)流量将以22%的复合年增长率(CAGR)增长。所有这些数据都转化为企业和云数据中心的增长。这种增长解释了为什么数据中心往往是最快网络速度的最早采用者，并一直在寻找保留机架和地板空间的解决方案。就在几年前，结构化布线领域发生了密度革命，将无源数据中心光硬件的密度提高了一倍，在4U外壳中使用LC或MTP连接器的光纤端口达到288个。这种增加现在已经延续到交换端，部署端口断接配置可以使在10G或25G网络中运行的开关卡的端口容量增加三倍。
要理解端口断开部署是如何工作的，我们必须首先理解网络正在使用的收发器。主要的1Gbps (1G)和10G的高密度收发器是增强的小形状因子可插拔(SFP+)。随着速度增加到40G，四芯小形状因子可插拔(QSFP)已成为高密度收发器的首选。在并行40G应用中，4个10G铜线进入QSFP光收发器的后面，4个离散的10G光通过8根光纤从收发器的前面发出光。这种设计允许一个40G收发器作为四个离散的10G链路或一个原生40G链路运行。
在并行端口上运行10G网络的第一个也是最明显的好处是可以通过单个交换线路卡实现密度。高密SFP+交换线卡通常最多提供48个端口。然而，今天你可以购买一个高密度的36端口QSFP线卡。如果它在断接模式下工作，每个40G端口可以作为四个离散的10G端口，将线卡容量增加三倍，在单张线卡上达到144x10G端口。图3和图4显示了此配置。
如前所述，一个36端口40G QSFP线卡在端口断开模式下总共支持144x10G链路，因为每个40G端口相当于4x10G链路。为了用传统的SFP+收发器支持同样数量的10G链路，需要3x48端口SFP+线卡，如图5所示。随着10G端口容量需求的增加，这种影响将继续增长。对于每一个满载40G线卡的机箱，如果网络使用传统的48端口10G SFP+线卡构建，则需要三个机箱。通过部署40G线路卡，数据中心的占用空间大大降低。
除了节省空间(这在数据中心中非常重要)之外，还可以节省资本支出和运营成本。让我们先来看看使用标准SFP+高密度线卡部署10G网络的成本，以及使用高密度QSFP线卡部署10G网络的成本，以节省资本支出。
我们评估了一个8槽机箱，满是36端口QSFP线卡的场景。线路卡采用40G并行光收发器，以断接模式工作，机箱端口总数为1152x10g。使用10G SFP+线卡实现10G端口的等效容量需要总共3个8槽位机箱和48端口线卡。成本比较包括交换机箱、线路卡和相关收发器的成本，使用所有组件的标准列表定价。图6中的机箱成本包括所需的电源、风扇盒、监控器、系统控制器和fabric模块。当使用SFP+收发器时，支持10G端口密度所需的机箱数量增加，这些额外的组件也会增加。因此，研究表明，在每个端口的基础上，在多模式应用中，部署离散的10G端口比部署断接模式下的40G端口成本高出近85%。图6和图7分别以图形形式和表格形式显示了结果。
现在让我们来评估一下运营收益。首先，大多数供应商的40G和10G交换机机箱和线路卡都有类似的电源需求。除了上面讨论的空间节省外，由于机箱和线路卡的数量减少了三分之二，所需的电源和冷却大约减少了67%。作为额外的好处，我们可以节省操作收发器所需的额外电力。图8中的数据显示，在部署多模式断开配置时，可以节省超过60%的收发器功率。
除了节省空间和成本方面的好处外，当您将网络速度从高密度的10G(或25G)架构提高到原生的40G(或100G)网络时，您还可以在第2天获得额外的好处。随着网络从断接10G(或25G)移动到原生40G(或100G)，现有的40/100G光学和线卡在断接模式下可以继续处理原生40/100G链路。这种方法允许在开关、线路卡和相关的并行光收发器之外进行两种速度生成。
由于并行光收发器在8根光纤上工作，因此必须考虑如何设计数据中心结构化电缆以支持断接模式。推荐的设计包括为光学基础设施使用Base-8 MTP连接的解决方案，以优化光纤利用率和端口映射。如图9a, 9b和9c所示，使用8纤MTP连接器接口部署连接可以实现简单和优化的解决方案，即断开到4个LC双工端口，以修补到10G设备端口。
图9a和9b描述了结构化布线设计，其中在具有40/100G和10/25G端口的设备之间安装了专用的布线主干。当所有4个10/25G端口都配置在一个设备单元中时，图9a是有用的;而当结构化布线的补丁线必须到达机柜中不同的设备端口时，图9b的布局是有用的。然而，图9c通过在交叉连接位置将40G (MTP)端口分解为LC双工端口，为数据中心结构化布线提供了最大的灵活性。在中央补丁区域使用交叉连接实现，任何来自40/100G交换机的10/25G断接端口都可以被补丁到任何需要10/25G链路的设备上。
本文中的所有值，加上没有详细介绍的棘叶结构的附加网络优点，有助于解释高密度10G和25G网络中并行光模块的流行。尽管我们的重点是数据中心中的以太网网络，但同样的方法也适用于光纤通道上的存储区域网络(san)。SAN-director线卡可与并行光QSFP收发器在4x16GFC中工作，实现高密度16GFC SAN光纤。这些优点解释了为什么以太网和光纤通道在各自的路线图上都有八种光纤并行光路可供选择，包括400G及以上的速度。在评估部署10G或25G的选项时，应该根据其提供的网络和经济优势来评估并行端口的突破。
关于作者:
Jennifer Cline是康宁公司即插即用系统产品线经理，她负责管理公司的MTP数据中心解决方案。她此前曾担任工程服务、市场营销、现场销售和市场开发等职位。Jennifer是BICSI会员，同时拥有CDD和CDCDP认证。她获得了北卡罗莱纳州立大学机械工程学士学位。
David Hessong目前是康宁公司全球数据中心市场开发经理。在公司任职期间，他曾担任工程服务、产品线管理和市场开发等职位。大卫发表了大量的行业文章，并参与了几次技术会议。他在美国和加拿大各地教授数据中心和系统设计的课程和研讨会。David获得了北卡罗来纳州立大学的化学工程学士学位和印第安纳大学凯利商学院的工商管理硕士学位。
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