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数据中心建设的限制和挑战分析研究报告
http://www.tianinfo.com   2017-09-13   天拓咨询发布

    互联网内容供应商ICP主导着新一代DCI架构,宏观上重塑了本地和城域光网络,也对内部互联方案尤其是光器件提出了全新需求。本轮升级发端于2015年,北美ICP至今已在新一代数据中心上投入数十亿美元,建设了数十万平方米DC,而且这样的势头还在延续。其主要需求一是向着带宽消费或者商业集中地区拓展,以更大规模DC提供更强带宽能力;二是在更接近人口集中区驻点,将内容业务转移到规模较小的边缘DC上,减少时延并提升业务感知;此外北美ICP还加大了全球DCI部署,大幅提升了在跨洋纤缆上的投入。所以广义上讲,DCI网络包括跨洋、城域直到边缘节点互联,数据中心建设的繁荣创新,使DCI成为光网络设备和器件最有活力的增长部分。
    ICP除了一致致力于将DC内的资源虚拟化,更开始努力整合分布在不同地域的资源和业务。与电信网服务不同,ICP无需向不特定公众支撑传统业务需求。在数据中心内部,服务器之间通过交换机以扁平的、主干加分支式(leaf-and-spine)架构进行连接,内部数据流量通过网络层进行传输,对外流量通过顶层最大的交换机从数据中心传出,这些交换机拥有数百个10GE、40GE或100GE端口。
    图表1.数通光网络拓扑图


    大型ICP往往在软硬件设计方面具备不亚于设备商的能力。为了在极具挑战的业务和市场压力下,使得单位流量的成本尽可能降低,ICP会主动规划从标准化的北向接口和信息模型,直到器件规格级别的方案。虽然仅有最大型的ICP有能力输出这样的需求,但他们占据了市场支出的绝大部分,并且具备引领行业标准和推动落地的力量。
    规模较小的ICP多数会在在运营商或中立提供商的数据中心部署业务,他们与大型ICP拥有许多类似的需求,如寻求更大的容量、更小的空间和更低的能耗,同时也要集成分组处理和降低运营成本的MPLS路由功能。如许多中立供应商同时运营多个数据中心,除了需要这些DC之间完成连接外,还为其客户提供基于以太网和IP/MPLS的更高层网络服务。
    ICP从自身需求出发,导出了一系列特定网络能力规范,包括兼容性和可拓展性、频率效率、低能耗、流量动态监控、开放式网络控制API、加密、送达率最大化;自适应色散管理等。这些需求构建了庞大而特殊的光器件市场。供应商能将定制化需求融合到产品设计中,并以快速响应在目标导向持续变化的DCI市场把握尽可能多的机会。
    在DC内部服务器端口能力和机柜中服务器密度也在提升,伴随着100G短程光收发器全面升级替换。机柜顶部通过短程光链路连接到脊交换机,构成了DC内互联的核心交换架构。从原有的40G提升到100G,加上端口速率和服务器密度的提升,新的DCI内互联架构意味着数通领域光器件市场将大幅放量。目前市场面临的挑战主要出自供给端,产能远未匹配需求,在这样的时间窗内,领先供应商将有机会夺得更大份额。虽然部分器件供应商对基于相干技术的更高速连接也有能力,但DCI所需的设备使用面要窄得多(城域数据中心连接或内部互联),功能也简单得多(为低成本和低功耗进行进行了优化),因此稳定批量生产的能力成为了难点。
    图表2.数据中心建设的限制和挑战


    数据中心互联比较于传统电信网还存在另几个方面的差异:首先在城市地区扩展DC的过程中,空间和功率是是成本端最需要考量的限制因素。DCI的作用纯粹是为了达成单个ICP达成逻辑上的内部互联,所有的设备在成本、空间和功耗方面采纳的是数通而非电信标准。由于这种限制,许多ICP在城市地区实际部署多个DC,地域上相当分散且不均衡。此外,ICP还将可能采纳运营商或第三方提供商的DC设施,以此获取客户并合作业务,所以全套架构和设备采购标准不可能完全统一。
    图表3.数据中心光器件特点


    其次在广域网层面,DCI在本质在网络上每个节点之间形成了点对点的网状连接需求。DC之间的最大光链路数量可以通过对节点数量n按照公式(n)X(n-1)/2求得。例如五个分布的数据中心网络将需要10条光链路,每条都有望复用多个高速波长。由此,大型ICP可能为DCI部署数百到数千个100G波长,而与传统运营商部署节奏上的一大差异是,ICP从最初就规划了大部分波长容量,而非如电信网逐步推进建设和增加容量。
 

 

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