现代数据中心

趋势

提高速度和效率

云计算和带宽密集型应用使数据中心比以往任何时候都更加重要,管理人员希望尽可能提高其架构的性能,甚至还深入到了连接器层面。

在当今环境中,将数据访问外包(通过云)、同时支持带宽密集型应用的趋势使数据中心的重要性不断上升。 数据中心的管理人员希望尽可能提高数据中心架构的性能,甚至还深入到了连接器层面。为最大限度地提高数据中心的速度和效率,网络设备制造商在选择输入/输出 (I/O) 连接器时需要考虑五大关键标准 - 灵活性、成本、热管理、密度和电气性能。他们还必须在其设备的背板和电源连接器中优化这五大标准。

灵活性

I/O 连接器

在选择各应用需要的电缆类型时,I/O 连接器应提供最大灵活性。例如,假设一个机架中所有的服务器都连接到一个位于机架顶端的交换机。这些连接中大多数都相当短(通常不超过 3 米),因此使用铜质电缆较为便宜。不过还有部分连接可能较长,需要使用光缆。制造商使用 SFP+、SFP28、QSFP+ 或 QSFP28 等插拔式连接器,使数据中心运营商能够选择合适的电缆来满足特定的需求

数据中心的管理人员希望尽可能提高数据中心架构的性能,甚至还深入到了连接器层面。
Nathan Tracy,
系统架构技术专家

成本

“智能”设备

以行业趋势为基础,服务器的互连速度可达 1 Gbps,不过在某些更严苛的应用中,服务器现已支持 10 Gbps 的速度,甚至能达到 40 Gbps。尽管 40 Gbps 的连接速度已经实现了多年,不过最近的趋势却是转向 25 Gbps 的解决方案。40 Gbps 的解决方案可以实现 4 个分别为 10 Gbps 的数据通道,因此制造商可以制造能够处理这些数据、打散分至这 4 个通道,然后将数据流重新集合为 40 Gbps 的“智能”设备。相反,25 Gbps 解决方案使用的是单一通道,因此它的架空线路较低,更容易在服务器和交换机中实现。

热管理

多达 48 个互连

如果你使用的是铜缆组件并将它替换为光学模块,信号则会从电信号转换为光信号,这样一来,此模块现在会耗散功率。如果一个服务器上只有一两个互连,这一点则可能并不那么重要,但对于最多可存在 48 个互连的一个交换机而言,这就是一个重要因素。除了内部元件已产生的热能外,现在设备又多了 48 个小型加热器,因此热管理变得极其重要。

使用光学互连后,制造商需要进行优化以获得新的动力,而且他们需要能耗散更少功率的光学模块以及有助于管理热负载的 I/O 连接器。

密度

I/O 连接器

在交换机上,连接器必须尽可能小,以便提供最高的 I/O 密度,同时连接器仍能够容纳具有上述热负载的光学模块。客户想要在一个 1RU 机箱中实现 24 个、48 个或者甚至更多的连接。行业对此的响应之一就是推出了新的 SFP-DD、OSFP 和 QSFP-DD 连接器。行业 MSA(多源协议)最近定义了这些新的连接器标准,不仅为了实现更高的密度,同时还为了改进热管理,从而在一个 1RU 机箱中实现高达 12 Tbps 的性能。

OSFP 连接器、壳体和电缆组件
OSFP 连接器、壳体和电缆组件
QSFP-DD 连接器、壳体和电缆组件
QSFP-DD 连接器、壳体和电缆组件

电气性能

互连信道

虽然标准针对是的互连信道的整体性能(主机 + 连接器 + 电缆组件等的损耗),但是连接器制造商也可以通过增强信号完整性性能使其产品脱颖而出。例如,性能更佳的连接器或电缆组件可为设备设计师留有更多的设计裕度,从而实现更长的信道段或更低的 PCB 材料成本。如今交付的连接器带有多个 25 Gbps 对,适用于 25、100 和 400 Gbps 的应用,同时,带 50 Gbps 对的连接器也正在开发中或已上市。

背板连接器

数据速率

由于设备需要支持更高的 I/O 性能密度,其背板也必须支持不断提高的聚合数据速率。利用支持 24 或 48 个 100 Gigabit 端口的线卡,背板连接器需要具有足够的容量。设备制造商需要下一代背板连接器,能够支持每差分对 10 Gbps、25 Gbps、50 Gbps 以及更高的带宽。

事实上,背板是设备设计师考虑的第一要素。他们要将此设备出售给大型的网络提供商,这些提供商希望设备能够使用尽可能长的时间。如果他们能够设计出一种背板机箱,它不仅支持 10 Gbps 的第一代线卡,还支持可插入同一机箱的 25 Gbps 的第二代线卡,以及随后的 50 Gbps、100 Gbps 线卡,那么这一设备就可以长期保留在数据中心中,而需要更换的只有线卡而已。

STRADA Whisper 高速背板连接器

STRADA Whisper 高速背板连接器的创新设计能够以 25 Gbps 闪电般的速度传输数据,并具有出色的可扩展性,最高可扩展至 56 Gbps,使你能够高效地进行未来系统的升级,而无需支付高昂的费用重新设计背板或中板。

电源架构

连接器供应商

电源输送架构也是设备开发工程师关注的因素。如前所述,更高的带宽和更高的 I/O 密度将导致更高的电源要求。连接器供应商以更高的密度和更低的电源连接器系统损耗(电压降)将这些电源架构应用于汇流条、背板或电缆电源输送架构。

连接器是数据中心设备设计中的重要一环。通过使用以上标准,网络设备制造商会对他们产品的效率和性能产生显著的影响。最新一代的电连接器使设备开发者能够跟上我们高度互连的世界不断提出的具有挑战性的需求。

作者

Nathan Tracy

Nathan Tracy 在 TE Connectivity 的技术开发、市场营销、销售和业务开发方面已有超过 30 年的丰富经验。目前,他是系统架构团队的技术专家兼行业标准部门的经理,他不断推动着各项标准活动的开展,并一直与数据通信市场中新系统架构方面的关键客户保持协作。

  1. 重新构架数据中心,STRADA Whisper 背板连接器(英文版本)

TE 产品经理 Doug Lawrence 介绍了如何通过将 STRADA Whisper 连接器设计到您的通信系统中让您在竞争中一路领先。该创新设计以 25-56 Gbps 的极快速度传输数据,工作时噪声极低、插入损耗低且几乎没有偏斜。