TEF2021：400GE以上速度的机遇和挑战

ICC讯（编译：Nina）在2021年1月的最后一周，以太网联盟（The Ethernet Alliance），一个专注于以太网技术进步的全球联盟，举行了它的旗舰技术探索论坛（Technology Exploration Forum，TEF）。Dell'Oro分析师Sameh Boujelbene在该论坛上就下一代以太网速度的市场需求提出了自己的看法。在这次活动中，与会者还听取了来自系统制造商、器件供应商和最终用户的声音。以下是分析师Sameh Boujelbene从这次活动中获得的一些重要收获。

1. 加速的工作负载和Memory Disaggregation将推动对400GE以上速度的需求

会上讨论的一个主要话题是，哪些应用会推动对400GE以上速度的需求。一些大型Hyperscaler--比如谷歌、微软和脸书--表示他们数据中心内部带宽需求呈现爆炸式增长。机器学习（ML）和人工智能（AI）等加速的工作负载的出现进一步加剧了带宽需求。

图源：TEF2021-Facebook: Co-packaged Optics in the Datacenter

Memory Disaggregation是另一个对网络性能施加巨大压力的应用。当然，许多其他应用和趋势也在推动IP流量的增长，比如连接设备数量的增加、高分辨率4K视频的增长、机器对机器的连接、移动性等。

2. 800GE和1.6TE都将有一席之地

随着100G SerDes的上市，从基于8个50G SerDes通道的400GE迁移到基于8个100G SerDes通道的800GE似乎是一个合乎逻辑的步骤。然而，将速度从400GE倍增至800GE是否可以满足不断增长的带宽需求，尤其是Hyperscaler的带宽需求？还是参考上一代的从100GE到400GE，直接从400GE转换到1.6TE会更有意义？Sameh Boujelbene在她的演讲中根据最终用户的需求展示了800GE的潜在用例，思科的Rakesh Chopra也提出了类似的用例。

图源：Dell'Oro Group

两位演讲者都同意，以太网交换机的速度将继续分化，行业将同时需要800GE和1.6GE。这是一个时间上的问题：1.6TE需要的200G SerDes目前仍在开发中，而800GE可用的100G SerDes未来五年将大量出货。

3. 功耗是400GE以上速度的主要挑战之一

业界在满足不断增长的带宽需求方面做得相当不错。在过去的12年中，该行业交付了七代交换芯片，从每芯片容量640Gbps到25.6Tbps，并很快会到51.2Tbps。这一进展表明，在短短的十年间，带宽容量增加了约80倍。不幸的是，与此同时，功耗也急剧上升，在同一时期内增长了20倍以上。功耗的增加是由交换机层级（SerDes、Optics、Fans）以及网络层级的各种组件驱动的。网络拓扑和网络中的层数直接影响功耗。

由于数据中心的功耗预算有限，因此在不拉平功耗曲线的情况下，网络速度无法无限提高。提醒一下，云服务提供商并不是通过运行网络来赚钱，而是通过在其服务器上运行应用程序来赚钱。因此，在每个数据中心内，他们的目标是使部署的服务器数量最大化，而这由功耗预算决定。换句话说，网络功耗越大，可以部署的服务器数量越少。

4. 需要使用共封装光学器件（CPO）来降低功耗

CPO是一项新技术，与可插拔光学器件相比，它有望降低功耗。但是，CPO面临一些挑战，比如可维护性、缺乏混合和匹配光学器件的灵活性，以及缺乏标准。尽管如此，如果业界要升级到102.4Tbps芯片，CPO几乎是不可避免的。一些受到功耗预算限制更大的Hyperscaler计划从51.2Tbps就开始部署CPO。他们在51.2Tbps下采用CPO的另一个动机是，希望在CPO成为替代可插拔光学器件的唯一选择之前，尽早驾驭学习曲线。

5. 未来的数据中心网络可能需要改变网络架构

除了CPO，400GE以上速度可能还需要优化网络架构，减少层数来降低功耗。但是，要保持相同数量的连接服务器，同时减少网络层数，则必须增加交换机基数。

图源：TEF2021-Cisco: Impact of Switch Radix

不幸的是，较高的交换机基数也可能导致复杂的布线和较低的链路利用率。Dell'Oro将密切关注Hyperscaler将如何在网络层数和交换机基数之间进行权衡。分析师希望Hyperscaler根据其网络体系结构和功耗预算做出不同的选择。

多年来，看着行业中的技术挑战如何转变为新进入者或现有玩家打破现状的机会总是令人激动。随着速度超过400GE，从生态系统的角度来看市场如何适应，网络拓扑结构和架构将如何演进，同样令人兴奋。

原文链接：https://ethernetalliance.org/blog/2021/02/16/tef-2021-the-road-beyond-400-gigabit-ethernet-opportunities-and-challenges/