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阿里巴巴谢崇进博士:计划2019年大规模铺设400G网络

2017/11/20 14:15:38来源:本站原创 【字体:

导 读:近日,在西安举行的2017西安国际光电子集成技术论坛上,来自全球300多位光电子集成领域专家、电信运营商、互联网运营商、行业领导者企业、产业组织机构、院校等行业精英,围绕全球光电子集成技术演进路线、推动光电子集成产业发展的主题,共同探讨 光电子集成技术面临的新市场、新挑战和新机会,共谋全球光电子集成技术的路线。
关 键 词:阿里巴巴 谢崇进 400G网络

  中国光电网 主编 于占涛
 
  近日,在西安举行的"2017西安国际光电子集成技术论坛"上,来自全球300多位光电子集成领域专家、电信运营商、互联网运营商、行业领导者企业、产业组织机构、院校等行业精英,围绕"全球光电子集成技术演进路线、推动光电子集成产业发展"的主题,共同探讨 光电子集成技术面临的新市场、新挑战和新机会,共谋全球光电子集成技术的路线
 
阿里巴巴谢崇进:计划2019年大规模铺设400G网络
  阿里巴巴首席通信科学家谢崇进博士
 
  阿里巴巴首席通信科学家谢崇进博士在大会上带来了主题为《硅基光电子集成技术在数据中心的前景与挑战》的演讲,记者也在会后采访了谢博士,让我们一同来分享下谢博士的精彩观点。
 
 
阿里巴巴谢崇进:计划2019年大规模铺设400G网络
 
  阿里巴巴全力建造数据中心 采购量已经比肩FACEBOOK
 
  阿里巴巴在全球有很多的业务,但更多的人认为阿里更多的是一家电子商务公司,但阿里还涉及云计算、物流、娱乐等相当多的领域,而所有的这些业务的运营都基于网络基础设施。阿里巴巴事业中心分布于全球,除了非洲之外,基本上在所有的地方都有数据中心。随着阿里巴巴的业务不断走向全世界,阿里巴巴建造的数据中心将越来越多。当前,来自海外的收入只占阿里总收入的10%,谢博士预计,未来五年内这一比例将达到50%。
 
  谢博士表示,目前阿里巴巴数据中心光模块采购数量已经达到FACEBOOK的层级,但阿里很少对外宣传,据了解,阿里巴巴在今年已经规模采购100G光模块。随着海外以及国内业务的快速增长,预计2019年400G开始规模应用。
 
  下一代数据中心:400G
 
  数据中心,说白了是非常简单的东西,你可以认为它是一个很大、很大的计算机中心。它有相当强大的计算能力,这个强大的计算能力是由很多很多小的服务器提供,这么多的服务器一起组成一个虚拟超级计算机。如果看数据中心的网络,光来做什么呢?光的特点就是提供大容量的点对点的传输,光的接口就是来延伸这个虚拟超级计算机的I/O带宽和I/O距离。
 
  数据中心,目前更多的在于数据中心内部互联,服务器对服务器,服务器对交换机,交换机对交换机,这部分多是100米、200米,最多可能达到2公里左右,阿里数据中心所有的连接都采用光连接技术。
 
  现在看看对光互联的要求,从1950年到2016年,超级计算机的计算能力,每1.5年翻一番,遵循摩尔定律,虽然芯片速度增长速度开始慢下来,但可以采用各种不同的技术来提高计算能力,计算能力的增长速度始终没有停下来。
 
  交换机的I/O带宽发展,从2000年之后到现在,交换机的容量有多大,基本上是每两年容量翻一番。对光有很大的要求。
 
  看数据中心的速率,要提高速率,普遍采用的是四条链路,交换机用40G,服务器是10G(*4路);如果说像路由器或者是传输设备速率更高,4路做不到,可以做到10路,这个速度随着速率增加的。
 
  谢博士表示,2013年阿里巴巴开始铺设40G网络,2017年开始大规模铺设100G的网络,计划是2019年开始铺设400G网络,也就是阿里认为,下一代的数据中心标准将是400G。"业务需求已经要求我们达到400G,但技术仍然达不到。2019年以后是不是下一步是1.6T,这个很难说。如果2023年是1.6T的话,10年间速度增长了40倍,相当于每两年数据翻一番。但是1T以上怎么走,可能要靠材料上的突破,相干技术可能走进数据中心。"
 
  成本是最大挑战
 
  40G的标准在2010年提出来,2013年开始铺设;今天100G标准刚出来,马上就要开始铺设了;阿里巴巴计划2019年大规模铺设400G网络,到那时400G的标准可能刚刚确定甚至还没有完全确定,更新换代的速度是相当快,这个给整个行业带来的挑战非常非常大。
 
  谢博士表示,最大的挑战就是成本。站在用户的角度,就像我们今天的手机,今天手机的网络速度是10年前的十到一百倍,但是你每个月付的钱差不多,就是希望速率会提高,但是不希望成本增加。
 
  第二,高密度。我希望尺寸更小、提供的带宽更大,交换机速率增加一点,希望光的能力把带宽拉出来。
 
  第三,低能耗。对于我们来说不是电费账单,而是大功耗将影响散热能力,会限制速率和密度的提高。
 
  "如果5年前光在数据中心占的网络成本是5%或10%,今天光的成本可能占到50%。如果再过5年,如果我们的技术没有突破,光连接的成本有可能会占到90%(当然这是一个相对成本)。我们的速率越高,成本越高不是一个可持续发展的路线,因为数据中心所有的连线都会用光来做。"
 
  之前来看,光的速率是高于电子速度的,如果电做不了就用光来做;但到100G,光和电的速率基本上是平行的,再往高速走,光的速率可能会落后于电的速率了,再往下走会越来越困难。"对于短距离光互连,最大的挑战或瓶颈是在光电转换方面。"
 
  从标准上来看,当年40G出来的时候规格比较少,到100G的时候,规格就越来越多,到400G,刚刚提出来就有各种各样的标准。当然有的标准是IEEE和MSA,但IEEE的标准立定至少要三年,有些太慢,更多需要依靠MSA。40G的时候,还可以采用IEEE的SR、LR标准,尽管LR成本较高,但所占比例较低,还可以接受。到100G的情况就不一样,距离受限了,IEEE只有SR4和LR4两个标准,100G LR占的比例大幅提高,成本实在太高。MSA的100G标准(CWDM4,PSM4,SWDM4)都在为100G降成本考虑。
 
  光电子集成是最有潜力的破解之道
 
  阿里巴巴2019年就要规模铺设400G网络了,实现的方法有各种各样,可以用更多的波长来做,增加光的信道,最理想的情况就是光电都采取PAM4,4×100G,这个是有相当挑战的。
 
  400G的技术演进大概有四代,从光口和电口的速度来看,都是25G走向100G,还有单模还是多模。400G应用可能从第三代开始,光的速度可以达到100G,电的速度可以达到50G。
 
  封装形式。100G统一用QSFP28,到400G的时候有了各种各样的封装标准,CFP8、OSFP、QSFP-DD、OBO,用于数据中心的就是OSFP,QSFP-DD,谷歌比较倾向OSFP,其他厂商更喜欢QSFP-DD,这里面包括了阿里。但无论哪种封装,问题在于:散热(散热越大对器件的要求越低),带宽密度。OBO是否在400G开始采用,仍然存在争议。
 
  对于400G的理想状况:首先是希望仍然是可插拔的;第二可以光上依然采用4路,不希望有更多的光路,IEEE规定的8路,基本上很难在数据中心中规模使用,原因是成本太高了。但现在的问题每家有不同的技术和标准,应用起来是相当的困难。
 
  下一代数据中心对光的要求是低成本、小尺寸、高密度、低功耗。要满足这些要求光子集成PIC技术是最有潜力的方案,目前在长途和城域网络: PIC可减小尺寸,100G以上就可以采用PIC,如Acacia;在板对板,机架到机架方面: PIC可以增加带宽密度,对于1T以上的速率,PIC可发挥的机会更大;如果到了芯片对芯片的阶段,PIC是光互连必须的,功耗非常关键。
 
  小结:
 
  谢博士表示,数据中心对光模块的要求跟传统电信网络不一样,数据中心的生命周期很短,更新很快,三年就需要换代。因此相比传统电信行业动辄10-20年标准不变,数据中心可能3-5年就要换一批标准,当然这会带来可靠性的问题,但是可以用新方法来解决冗余的问题。另外阿里对供应商的选择也主要看综合能力,包括供应、成本、性能等,这也需要企业思考。
 
  总之,流量增长是数据中心的主要动力,未来五年基本上仍然会保持在每两年番一翻(实际上阿里是每一年翻一番);光互联将无处不在;PIC将在更高速,板对板和芯片到芯片的互连上有巨大机遇。


 
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