TEF2021：400GE以上速度的機遇和挑戰

ICC訊（編譯：Nina）在2021年1月的最后一周，以太網聯盟（The Ethernet Alliance），一個專注于以太網技術進步的全球聯盟，舉行了它的旗艦技術探索論壇（Technology Exploration Forum，TEF）。Dell'Oro分析師Sameh Boujelbene在該論壇上就下一代以太網速度的市場需求提出了自己的看法。在這次活動中，與會者還聽取了來自系統制造商、器件供應商和最終用戶的聲音。以下是分析師Sameh Boujelbene從這次活動中獲得的一些重要收獲。

1. 加速的工作負載和Memory Disaggregation將推動對400GE以上速度的需求

會上討論的一個主要話題是，哪些應用會推動對400GE以上速度的需求。一些大型Hyperscaler--比如谷歌、微軟和臉書--表示他們數據中心內部帶寬需求呈現爆炸式增長。機器學習（ML）和人工智能（AI）等加速的工作負載的出現進一步加劇了帶寬需求。

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

Memory Disaggregation是另一個對網絡性能施加巨大壓力的應用。當然，許多其他應用和趨勢也在推動IP流量的增長，比如連接設備數量的增加、高分辨率4K視頻的增長、機器對機器的連接、移動性等。

2. 800GE和1.6TE都將有一席之地

隨著100G SerDes的上市，從基于8個50G SerDes通道的400GE遷移到基于8個100G SerDes通道的800GE似乎是一個合乎邏輯的步驟。然而，將速度從400GE倍增至800GE是否可以滿足不斷增長的帶寬需求，尤其是Hyperscaler的帶寬需求？還是參考上一代的從100GE到400GE，直接從400GE轉換到1.6TE會更有意義？Sameh Boujelbene在她的演講中根據最終用戶的需求展示了800GE的潛在用例，思科的Rakesh Chopra也提出了類似的用例。

圖源：Dell'Oro Group

兩位演講者都同意，以太網交換機的速度將繼續分化，行業將同時需要800GE和1.6GE。這是一個時間上的問題：1.6TE需要的200G SerDes目前仍在開發中，而800GE可用的100G SerDes未來五年將大量出貨。

3. 功耗是400GE以上速度的主要挑戰之一

業界在滿足不斷增長的帶寬需求方面做得相當不錯。在過去的12年中，該行業交付了七代交換芯片，從每芯片容量640Gbps到25.6Tbps，并很快會到51.2Tbps。這一進展表明，在短短的十年間，帶寬容量增加了約80倍。不幸的是，與此同時，功耗也急劇上升，在同一時期內增長了20倍以上。功耗的增加是由交換機層級（SerDes、Optics、Fans）以及網絡層級的各種組件驅動的。網絡拓撲和網絡中的層數直接影響功耗。

由于數據中心的功耗預算有限，因此在不拉平功耗曲線的情況下，網絡速度無法無限提高。提醒一下，云服務提供商并不是通過運行網絡來賺錢，而是通過在其服務器上運行應用程序來賺錢。因此，在每個數據中心內，他們的目標是使部署的服務器數量最大化，而這由功耗預算決定。換句話說，網絡功耗越大，可以部署的服務器數量越少。

4. 需要使用共封裝光學器件（CPO）來降低功耗

CPO是一項新技術，與可插拔光學器件相比，它有望降低功耗。但是，CPO面臨一些挑戰，比如可維護性、缺乏混合和匹配光學器件的靈活性，以及缺乏標準。盡管如此，如果業界要升級到102.4Tbps芯片，CPO幾乎是不可避免的。一些受到功耗預算限制更大的Hyperscaler計劃從51.2Tbps就開始部署CPO。他們在51.2Tbps下采用CPO的另一個動機是，希望在CPO成為替代可插拔光學器件的唯一選擇之前，盡早駕馭學習曲線。

5. 未來的數據中心網絡可能需要改變網絡架構

除了CPO，400GE以上速度可能還需要優化網絡架構，減少層數來降低功耗。但是，要保持相同數量的連接服務器，同時減少網絡層數，則必須增加交換機基數。

圖源：TEF2021-Cisco: Impact of Switch Radix

不幸的是，較高的交換機基數也可能導致復雜的布線和較低的鏈路利用率。Dell'Oro將密切關注Hyperscaler將如何在網絡層數和交換機基數之間進行權衡。分析師希望Hyperscaler根據其網絡體系結構和功耗預算做出不同的選擇。

多年來，看著行業中的技術挑戰如何轉變為新進入者或現有玩家打破現狀的機會總是令人激動。隨著速度超過400GE，從生態系統的角度來看市場如何適應，網絡拓撲結構和架構將如何演進，同樣令人興奮。

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