ZAKRES PUBLIKACJI
Ta publikacja jest technicznym przeglądem najpopularniejszych zastosowań sieciowych w nowoczesnych Data Center. Dodatkowo zawiera informacje o różnych konfiguracjach infrastruktury kablowej umożliwiających realizacje tych zastosowań, co może być przydatne dla projektantów sieci okablowania w centrach danych, konsultantów oraz Użytkowników końcowych.
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER
SIECI I MAGAZYNY DANYCH
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
1. Wstęp
Definicja najpopularniejszych aplikacji sieciowych i magazynowych opisanych w tej publikacji jest pochodną następującego rysunku (źródło Cisco)
Rys.1: Elementy funkcjonalne oraz aplikacje wchodzące w skład Data Center
Aplikacja Element funkcjonalny
Ethernet Obszar sieci
(zaznaczony na czerwono)
Fiber channel Obszar magazynowania danych
(zaznaczono na żółto)
Infiniband Wysokowydajne klastry serwerów i magazyny danych (zaznaczone
na niebiesko)
Uwaga: Coraz popularniejsza konwergencja IP w połączeniach DC skutkuje coraz szerszym wdrażaniem aplikacji
Fiber Channel over Ethernet oraz Infiniband over Ethernet, co jest wspomniane w późniejszych rozdziałach.
2. Okablowanie Data Center wg standardu ISO/IEC 24764
Standard ten został utworzony w kwietniu 2014 (edycja 1.1) i definiuje razem z standardem ISO/IEC 11801 (edycja
2.2 – Okablowanie strukturalne w zabudowaniach; utworzony w czerwcu 2011) systemy okablowania miedzianego
i światłowodowego w Data Center. Standardy te użyte w tej broszurze, służą do połączeń Cata Center z systemami
okablowania strukturalnego.
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
P2.1 Systemy okablowania miedzianego
Standard ISO/IEC 11801 edycji 2.2 definiuje następujące klasy wydajności dla okablowania skrętkowego (zbalansowanego):
Klasa wydajności Pasmo przenoszenia do
Klasa D 100 MHz
Klasa E 250 MHz
Klasa EA 500 MHz
Klasa F 600 MHz
Klasa FA 1000 MHz
Tabela 1: Klasyfikacja wydajności dla okablowania skrętkowego (zbalansowanego)
Zostały również zdefiniowane typy złączy miedzianych dla osprzętu połączeniowego
Kategoria wydajności Standard
Kategoria 6A nieekranowany IEC 60603-7-41
Kategoria 6A ekranowany IEC 60603-7-51
Kategoria 7 ekranowany IEC 60603-7-7
Kategoria 7A ekranowany IEC 60603-7-71
Kategoria 7A ekranowany IEC 61076-3-104
Tabela 2: Typy osprzętu połączeniowego wykorzystywane w przestrzeni roboczej użytkownika
2.2 Systemy okablowania światłowodowego
Dla multimodowych systemów okablowania zdefiniowane zostały następujące kategorie:
Minimalne pasmo przenoszenia MHz x km
Pasmo przenoszenia Efektywne pasmo
przenoszenia (modalne)
Długość fali 850 nm 1300 nm 850 nm
Kategoria Średnica rdzenia w μm
OM1 50 lub 62,5 200 500 Brak specyfikacji
OM2 50 lub 62,5 500 500 Brak specyfikacji
OM3 50 1500 500 2000
OM4 50 3500 500 4700
Tabela 3: Typy włókien światłowodowych oraz pasma przenoszenia
Uwaga: Wymogi modalnych pasm przenoszenia stosowane we włóknach, w produkcji związanych z daną kategorią włókien są zapewnione przez
parametry oraz metody pomiarowe wyspecyfikowane w normie IEC 60793-2-10.
Maksymalne optyczne tłumienie kabli z włóknami światłowodowymi dB/km
OM1, OM2, OM3, OM4
wielomodowe OS1 jednomodowe OS2 jednomodowe
Długość fali
850 nm 1300 nm 1310 nm 1550 nm 1310 nm 1383 nm 1550 nm
Tłumienie 3.5 1.5 1.0 1.0 0.4 0.4 0.4
Tabela 4: Definicje wydajności dla kabli światłowodowych
RZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
Zostały zdefiniowane następujące złącza dla interfejsów użytkownika:
Dla zakończeń jednego lub dwóch jednomodowych włókien światłowodowych powinien zostać zastosowany interfejs LC zgodnie z normą
IEC 61754-20
Dla zakończeń jednego lub dwóch wielomodowych włókien światłowodowych powinien zostać zastosowany interfejs LC zgodnie z normą
IEC 61754-20
Dla zakończeń więcej niż dwóch włókien światłowodowych powinien zostać zastosowany interfejs MPO zgodnie z normą IEC 61754-7
2.3 Minimalne wymagania dla okablowania Data Center
Celem zapewnienia bezpieczeństwa wyboru systemu okablowania Data Center, ISO/IEC 24764 definiuje minimalne wymagania okablowania, jak
poniżej:
2.3.1 Okablowanie skrętkowe (zbalansowane)
Główny punkt dystrybucji (GPD) powonień zapewniać co najmniej wydajność klasy EA wyspecyfikowaną w normie ISO/IEC 11801.
2.3.2 Kable światłowodowe
Jeżeli są wykorzystywane kable z włóknami wielomodowymi, okablowanie w głównym segmencie oraz strefowe powinno zapewniać wydajność
minimalną wyszczególnioną w ISO/IEC 11801 oraz wykorzystywać włókna światłowodowe kategorii OM3 jako minimum
Uwaga: Zakres standaryzacji okablowania kończy się na dystansie 2000 metrów. Odległości w tej publikacji, które są dłuższe od 2000 metrów
pochodzą ze standardów aplikacji.
3. Ethernet (IEEE 802.3)
Aplikacje Ethernetowe zgodne z IEEE 802.3 są najpopularniejszymi standardem połączeń w dzisiejszych Data Center. Klastry serwerowe w strefach
dystrybucji (dostępu) wykorzystują obecnie 1 Gigabit Ethernet (10 Gigabit Ethernet stoi u drzwi). W strefie agregacji połączeń oraz rdzeniowej, 10
Gigabit Ethernet w wersji światłowodowej jest wyborem projektantów na całym świecie. W połowie 2010 roku pojawiła się nowa standaryzacja
komisji IEEE 802.3 definiująca rozwiązania 40/100 Gigabit Ethernet.
3.1 Gigabit Ethernet po światłowodzie (Gigabit Ethernet over fiber 802.3z)
Mamy 2 główne typy protokołów gigabitowych dla Data Center: 1000BASE-SX oraz 1000BASE-LX
3.1.1 1000BASE-SX
Standard 1000BASE-SX wykorzystuje 2 wielomodowe włókna o długości fal od 770 do 860 nanometrów (bliskie długości fal podczerwonych).
Standard ten jest bardziej popularny w połączeniach wewnątrz budynkowych, w rozległych placówkach biurowych, w obszarach kolokacji, w Data
Center oraz w punktach naturalnej wymiany Internetu.
3.1.2 1000BASE-LX
Standard 1000BASE-LX używa źródeł laserowych, wytwarzających fale o długości od 1270 do 1355 nm. Aplikacja ta może być uruchomiona na 2
jednomodowych lub 2 wielomodowych włóknach.
Długość kanału 1000Base-SX Długość kanału 1000Base-LX
OM1 62.5/125 μm 275 m 550 m*
OM2 50/125 μm 550 m 550 m*
OM3 50/125 μm 1000 m 600 m
OM4 50/125 μm 1040 m 600 m
OS1/OS2 9/125 μm Nie dostępne 5000
*Wymagane kable dopasowujące
Tabela 5: Długości kanału dla Gigabit Ethernet w zależności od aplikacji oraz typu włókna światłowodowego
Jak wspomniane zostało w punkcie 2.3.2 minimalne wymagania dla okablowania światłowodowego w Data Center to OM3. Pozostałe typy włókien
zostały podane tylko dla informacyjnie.
DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
3.2 Gigabit Ethernet w wersji miedzianej (Gigabit Ethernet over copper)
1000BASE-T (znany także, jako IEEE 802.3ab) jest standardem dla Gigabit Ethernet pracującym na okablowaniu miedzianym.
Każde z 1000BASE-T łączy okablowania może mieć maksymalną długość 100 metrów i musi zapewnić przynajmniej wydajność klasy D. Standard
1000BASE-T wymaga wszystkich 4 par do transmisji.
Jak zostało wspomniane w punkcie 2.3.1 minimalna klasa wydajności zdefiniowana dla systemów miedzianych w Data Center Klasa EA, która jest
kompatybilna wydajnościowo wstecz z klasą D.
3.3.1 10 Gigabit Ethernet przez światłowód
W 2002 roku protokół transmisji 10 Gigabitowego Ethernetu po włóknie światłowodowym został opisany w normie IEEE 802.3ae i skierowany
zarówno do aplikacji LAN i WAN (tj. sieci lokalnych i rozległych). Z powodu mocnych ograniczeń długości linku w tych aplikacjach podczas używania
tradycyjnych włókien 50/125 μm (OM2) oraz 62.5/125 μm (OM1) międzynarodowe standardy okablowania musiały opracować nowe,
optymalizowane laserowo włókno transmisyjne 50/125 μm (włókno OM3) oferujące znacznie bardziej precyzyjne indeksowanie profilu rdzenia
włókna. Znacznie bardziej efektywne modalne pasmo przenoszenia pozwoliło na dłuższe połączenia, które były potrzebne dla spełnienia wymagań
rozległych sieci budynkowych.
Istnieją dwa protokoły sieciowe 10 Gigabit Ethernet wykorzystujące włókna wielomodowe dla zastosowań w Data Center: 10GBASE-LX4 oraz
10GBASE-SR. Obydwie aplikacje wymagają transmisji dwuwłóknowych (duplexowych).
3.3.2. 10 Gigabit Ethernet po okablowaniu miedzianym
Protokół 10 Gigabit Ethernet po miedzi (10GBASE-T), zdefiniowany jako IEEE 802.3an w 2007 roku był znaczącą zmianą dla transmisji miedzianych,
tak jak IEEE 802.3ae dla światłowodów. Z powodu maksymalnej długości połączenia 37 metrów dla klasy E / kategorii 6 UTP (wersji nieekranowanej),
standardy okablowania musiały zdefiniować nową klasę wydajności EA (wspomnianą w punkcie 2.3.1) która aktualnie jest minimalnym wymogiem
dla okablowania miedzianego w Data Center. Klasa EA pozwala na zbudowanie kanałów transmisyjnych długości do 100 m w 10GBASE-T.
Specyfikacja warstwy fizycznej 10 Gigabit Ethernet
Typ okablowania PMD Technologia Złącze Medium
transmisyjne Zasięg (metry)
Kabel miedziany
10GBASE-T 4 pary RJ-45 Kategoria 6 UTP 37
Kategoria 6 STP
Kategoria 6A UTP/ STP
100
Światłowód
10GBase-SR 850 nm VCSEL,
szeregowa
Podwójny (duplex) LC lub
SC
OM1/OM2/OM3/ OM4 MMF
33/82/300/400
10GBase-LRM 1310 nm LD, szeregowa
OM1/OM2/OM3 MMF
220/220/300
10GBase-LX4 1310 nm LD,
WDM OM1/OM2/OM3
MMF 10,000
10GBase-LR 1310 nm LD, szeregowa
OS1 i OS2 SMF 10,000
10GBase-ER 1550 nm LD, szeregowa
40,000
OM1/OM2/OM3 – względna szerokośc pasma200 MHz x km/500 MHz x km/2000 MHz x km
OS1 – włókno jednomodowe 9/125; OS2 – włókno jednomodowe 9/125 z niskim pikiem wodnym
Tabela 6: Zestawienie aplikacji, medium transmisyjnych oraz długości połączeń dla 10 Gigabit Ethernet
Jak zostało wspomniane w punkcie 2.3.2 minimalnym wymogiem w okablowaniu Data Center jest światłowód OM3. Inne typy światłowodów zostały
umieszczone tylko w celach informacyjnych
DATA CENTER
SIECI I MAGAZYNY DANYCH
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
3.4 40/100 GigaBit Ethernet
Jako ostatni wdrożono standard IEEE 802.3ba opublikowany w roku 2010 roku. Standard ten definiuje jednocześnie 2 prędkości przesyłu danych (40 i
100 GigaBit Ethernet). W Data Center wykorzystujemy główne 4 aplikacje w ramach tej standaryzacji:
40GBASE-CR4
40GBASE-SR4
100GBASE-CR10
100GBASE-SR10
Wariant -CR używa miedzianych kabli, gdzie maksymalna długość połączenia jest ograniczona do 7 metrów, wariant -SR to aplikacja wykorzystująca
włókna wielomodowe. 40GBASE-SR4 i 100GBASE-SR10 są pierwszymi aplikacjami ethernetowymi, które do transmisji wymagają więcej niż 2 włókien
światłowodowych. Bazując na zwielokrotnionym przesyle danych 10Gb/s pracującym w pełnym duplexie, aplikacje te wykorzystują odpowiednio 8
(40GBASE-SR4) i 20 (100GBASE-SR10) i włókien wielomodowych. W związku z tym aplikacje te używają wielowłóknowych złączy MPO. Pomimo że w
Data Center dominującymi aplikacjami są 40 i 100 Gigabit Ethernet na włóknach wielomodowych, dla porządku, w poniższej tabeli przedstawiono
również kompleksowo aplikacje jednomodowe 40/100 Gigabit Ethernet.
Długość kanału 40GBASE-SR4
Długość kanału 100GBASE-SR10
Długość kanału 40GBASE-LR4
Długość kanału 100GBASE-LR4
Długość kanału 100GBASE-ER4
OM3 50/125 μm 100 m 100 m niedostępne niedostępne niedostępne
OM4 50/125 μm 100 m 100 m niedostępne niedostępne niedostępne
OS1/OS2 9/12 μm niedostępne niedostępne 10 km 10 km 40 km
Tabela 7: Długości kanałów zdefiniowane dla 10 GigaBit Ethernet w zależności od aplikacji i typu włókna światłowodowego
3.4.1 40GBASE-SR4
Poniższe grafiki (3 i 4) pokazują ideę równoległej transmisji danych w oparciu o wielowłóknowe połączenia wykorzystujące złącza MPO oraz
odpowiednie wyprowadzenia sygnałów transmisyjnych dla połączeń 40GBase-SR4.
Grafika 2: 40GBase-SR4 w pełnym duplexie. Używane jest 8 włókien światłowodowych
Grafika 3: Złącze MPO dla 40GBase-SR4
DATA CENTER
SIECI I MAGAZYNY DANYCH
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
3.4.2 100GBASE-SR10
Grafiki 4 i 5 przedstawiają ideę równoległej transmisji danych w oparciu o wielowłóknowe połączenia MPO oraz wyprowadzenia sygnałów dla
transmisji 100GBase-SR10.
Grafika 4: 100GBASE-SR10 w pełnym duplexie. Używane jest 20 włókien światłowodowych
Grafika 5: Złącze MPO dla 40GBase-SR4
3.5 Budżet światłowodowy dla aplikacji ethernetowych
Poza maksymalną długością połączenia, kolejnym ważnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę budżet mocy. Tabela 8 pokazuje budżet mocy
dla wszystkich wspomnianych wcześniej aplikacji.
Aplikacja sieciowa
Maksymalna strata (dB) dla kanału transmisyjnego
Włókna wielomodowe Włókna jednomodowe
850 nm 1300 nm 1310 nm
IEEE 802-3: 10BASE-FLand FB
12.5 (6.8)** - -
IEEE 802-3: 1000BASE-SX 2.6 (3.56)** - -
IEEE 802-3: 1000BASE-LX - 2.35 4.56
ISO/IEC 8802-3: 100BASE-FX 11.0 (6.0) -
IEEE 802.3: 10GBASE-LX4 2.00 6.20
IEEE 802.3: 10GBASE-SR/SW
1.60 (62.5) 1.80 (OM2 50)
2.60 (OM3) 2.90 (OM4)
- -
IEEE 802.3: 10GBASE-LR/LW - - 6.20
IEEE 802.3: 40GBASE-LR4 - - Do dalszych rozważań
IEEE 802.3: 100GBASE-LR4 - - 6.30
IEEE 802.3: 100GBASE-ER4 - - 18.0
IEEE 802.3: 40GBASE-SR4 1.9 (100m OM3/OM4)
1.5 (150m OM4)* - -
IEEE 802.3: 100GBASE-SR10 1.9 (100m OM3/OM4)
1.5 (150m OM4)* - -
*dla wszystkich wyszczególnionych protokołów uwzględnia się 1.5 dB tłumienności wtrąceniowej na spawy i połączenia złączami w całym kanale,
natomiast dla 40 i 100 GBE na włóknie OM4 uwzględnia się mniejsza tłumienność (1.0 dB dla każdego spawu lub połączenia złączami), co nakłada
wyższe wymagania technologiczne na złącza połączeniowe.
**przedstawione wartości dla włókna 62.5/125μm. Wartości w nawiasach obowiązujące dla włókien 50/125μm
Tabela 8: Budżet mocy kanału światłowodowego dla aplikacji ethernetowych w zależności od protokołu transmisyjnego i typu włókna
światłowodowego
Uwaga: Niektórzy producenci dostarczają transceivery QSFP+ dla Gb/s Ethernet, oferujące rozszerzony budżet światłowodowy i większe długości
kanałów w porównaniu do specyfikacji IEEE. Więcej informacji można znaleźć w katalogach tych producentów.
DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
4. Zastrzeżony standard transmisyjny Cisco 40 Gb/s BiDi
Cisco opracowało i opatentowało możliwość przesyłania 40Gb/s przy wykorzystaniu 2 włókien światłowodowych. Technologia ta nie jest
kompatybilna z określonymi przez komisje IEEE standardami dla 40 Gb/s Ethernetu. Transceiver Cisco 40 Gb/s BiDi ma dwa 20-gigabitowe kanały,
każdy transmitujący oraz odbierający jednocześnie 2 długości fal. Rezultatem jest wynikowe połączenie 40 Gb/s na 2 włóknach, zakończonych
złączem LC Duplex. Grafika 6 przedstawia opisany sposób transmisji.
Grafika 6: Cisco 40 Gb/s BiDi
Budżet mocy dla 40 Gb/s BiDi to 2 dB, co wymusza następującą specyfikację okablowania:
Długość fali Typ kabla Szerokość rdzenia Pasmo przenoszenia
(MHz x km) Maksymalna długość
kabla
850 do 900 nm MMF 50.0 Mikronów 500 (OM2)
2000 (OM3) 4700 (OM4)
30m 100m*
125m**
* Strata na złączu dla włókna OM3 to 1.5 dB
** 125m na włóknie OM4 jest możliwe dla połączenia przy budżecie uwzględniającym stratę na złączu 1dB
Tabela 9: Długości kanałów transmisyjnych dla Cisco 40 Gb/s BiDi
5. Aplikacje Fiber Channel (INCITS, T11)
Aplikacja Fiber Channel jest gigabitową technologią sieciową używaną przede wszystkim do systemów magazynowania danych. Fiber Channel jest
aplikacją ustandaryzowaną przez komitet techniczny T11 komisji InterNational Committee for Information Technology Standards (INCITS) oraz
American National Standards Institute (ANSI) - akredytowanym komitetem standaryzacyjnym. Głównym polem działania aplikacji są
superkomputery, ale stała się ona standardem w sieciach magazynujących dane SAN w Data Center.
Poniżej pokazano rozwój technologii FCIA (Fiber Channel Industry Association) dla tej aplikacji
5.1 Wersje Fiber Channel
Rozwój prędkości technologii Fiber Channel – FC (v1.8)
Nazwa produktu Przepustowość
(MBps) Dawka danych
(Gbaud)
Data ukończenia specyfikacji
technicznej przez T11
Dostępność na rynku*
1GFC 2GFC 4GFC 8GFC
16GFC 32GFC
128GFCp 64GFC
128GFC 256GFC 512GFC
1 TFC
200 400 800
1600 3200 6400
25600 12800 25600 51200
102400 204800
1.0625 2.125 4.25 8.5
14.025 28.05
4x28.05 TBD TBD TBD TBD TBD
1996 2000 2003 2006 2009 2013 2014 2016 2019 2022 2025 2028
1997 2001 2005 2008 2011 2015 2015
Żądania rynku Żądania rynku Żądania rynku Żądania rynku Żądania rynku
Nazwa „FC” jest wykorzystywana przez wszystkie zastosowania kanałów i urządzeń transmisyjnych, włączając w to brzegowe i połączenia ISL. Każda
specyfikacja prędkości zapewnia wsteczną kompatybilność z co najmniej dwoma wcześniejszymi generacjami (np. 8GFC jest kompatybilne wstecz z
4GFC i 2GFC)
*Daty w przyszłości są prognozowane
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
5.2 Aplikacja Fiber Channel po okablowaniu miedzianym
Pomimo, że większość aplikacji Fiber Channel transmitowanych jest światłowodowo, jest ona również dostępna do uruchomienia na okablowaniu
miedzianym. W 2007 roku INCITS 435 zatwierdziło zbiór specyfikacji dla aplikacji FC-BaseT. Aplikacje stworzono specjalnie dla użytkowników dla
których zastosowanie światłowodów jest za kosztowne. Rozszerzając zastosowanie FC na miedziane okablowanie, T11 chciało zwiększyć
konkurencyjność Fiber Channel w środowiskach niskobudżetowych.
Powszechnie stosowane specyfikacje aplikacji Fiber Channel
Typ PMD Technologia Złącze Medium Maksymalna
długość połączenia [m]
Miedziane
4GFCBase-T
4 pary RJ-45
Klasa E/EA 40/100
2GFCBase-T Klasa D/E/EA 60/70/100
1GFCBase-T Klasa D/E/EA 100
Tabela 11: Długości połączeń dla Fiber Channel po okablowaniu miedzianym zależny od aplikacji oraz klasy wydajności okablowania
5.3 Aplikacja Fiber Channel po światłowodzie
Jak wspomniano wcześniej, aplikacje Fiber Channel głównie są uruchamiane na okablowaniu światłowodowym.
Zdefiniowano kilka długości zależnych od medium i rodzaju aplikacji Fiber Chanel. Tabela 12 daje kompletny przegląd tych możliwości.
Długość kanału (m)
Typ włókna 1 Gbps FC 2 Gbps FC 4 Gbps FC 8 Gbps FC 16 Gbps FC 32 Gbps FC
OM1, 62.5/125 μm
300 150 70 21 15 N/A
OM2, 62.5/125 μm
300 150 70 21 15 N/A
OM2, 50/125 μm
500 300 150 50 35 20
OM3, 50/125 μm
860 500 380 150 100 70
OM4, 50/125 μm
min. 860 Min 500 400 190 125 100
OS1/OS2, 9/125μm
10000 10000 10000 10000 10000 10000
Uwaga: odległości te zostały wyspecyfikowane dla Fiber Channel przy założeniu, że tłumienie spawów i połączeń jest mniejsze od 1.5 dB dla włókien
wielomodowych oraz 2 dB dla włókien.
Tabela 12: Długości kanałów dla aplikacji Fiber Channel w zależności od typu włókna.
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
5.4 Aplikacja Fiber Channel po Ethernecie (FCoE)
Aplikacja Fiber Channel po Ethernecie (FCoE) jest nowym rozszerzeniem protokołu Fiber Channel wykorzystującym Ethernet jako fizycznej
technologii transmisji. FCoE łączy w sobie technologię Fiber Channel i Ethernet celem dostarczenia Użytkownikowi końcowemu połączonych opcji
sieciowania do przechowywania danych SAN oraz ruchu po sieci LAN. Połączony FCoE z rozszerzeniami do Ethernetu umożliwia w Data Center
ujednolicenie infrastruktury wejść/wyjść w konwergentną sieć. FCoE jest prostą metodą transmisji, w której ramki danych Fiber Channel zawierają
się w ramkach danych ethernetowych w serwerze. Serwer łączy ramki informacji Fiber Channel i Ethernet przed wysłaniem ich do sieci LAN i rozłącza
je po dotarciu. Serwerowe wejścia/wyjścia łączą interfejs karty sieciowej (NIC) oraz karty host bus adaptera (HBA) w jeden połączony adapter
sieciowy (CNA). Połączenie Fiber Channel wymaga użycia 10-Gigabit Ethernet.
Rozwój prędkości technologii Fiber Channel po Ethernecie (v11)
FCoE
Nazwa produktu Przepustowość Odpowiednik
prędkość transmisji
Technologia zaprezentowana
Dostępna na rynku
10GFCoE 2400 10.3125 2008 2009
40GFCoE 9600 41.225 2010 Żądania rynku
100GFCoE 24000 100.3125 2010 Żądania rynku
Tabela 13: Rozwój prędkości Fiber Channel.
FCoE transmituje FC przez Ethernet. Dla zapewnienia pełnej kompatybilności wymaga się zastosowania odpowiednich modułów SFP+, pozwalających
na wykorzystanie wszystkich standardowych i niestandardowych technologii optycznych oraz dodatkowo pozwalających na wykorzystanie
bezpośrednich kabli połączeniowych, wykorzystujących elektryczny interfejs SFP+. Odmiennie porty FCoE muszą być zgodne ze standardami i
wymaganiami kompatybilności Ethernetu.
5.5 Budżet światłowodowy dla aplikacji Fiber Channel
Budżet światłowodowy (dB)
Typ włókna 1 Gbps FC 2 Gbps FC 4 Gbps FC 8 Gbps FC 16 Gbps FC 32 Gbps FC
OM1, 62.5/125μm 3 2.1 1.78 1.58 - niedostępny
OM2, 50/125μm 3.85 2.62 2.06
1.68 1.63 2.02
OM3, 50/125μm 4.62 3.31 2.88 2.04 1.86 1.87
OM4, 50/125μm 4.62 3.31 2.95 2.19 1.95 1.87
OS1/OS2, 9/125μm 7.8 7.8 7.8 6.4 6.4 6.21
Tabela 14: Budżet światłowodowy dla Fiber Channel po światłowodzie w zależności od aplikacji i typu włókna
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
Długości kanałów podane w 5.3 bazują na 1.5 dB tłumienności wtrąceniowej dla wszystkich połączeń i spawów wielomodowych. Jednak odchyłka
tłumienia od wskazanej 1.5 dB spowoduje zmianę maksymalnych długości połączeń, tak jak pokazuje tabela 15
400-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia
Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (dB)
3.0 dB 2.4 dB 2.0 dB 1.5 dB 1.0 dB
M5F (OM4) 200 / 3.72 300 / 3.49 370 / 3.34 400 / 2.95 450 / 2.63
M5E (OM3) 150 / 3.54 290 / 3.45 320 / 3.16 380 / 2.88 400 / 2.45
M5 (OM2) 70 / 3.26 120 / 2.85 130 / 2.49 150 / 2.06 170 / 1.64
800-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia
Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (dB)
3.0 dB 2.4 dB 2.0 dB 1.5 dB 1.0 dB
M5F (OM4) 50 / 3.18 120 / 2.83 160 / 2.58 190 / 2.19 220 / 1.80
M5E (OM3) 35 / 3.13 110 / 2.80 125 / 2.45 150 / 2.04 180 / 1.65
M5 (OM2) Nie dostępny 35 / 2.53 45 / 2.16 50 / 1.68 60 / 1.22
1600-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia
Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (dB)
3.0 dB 2.4 dB 2.0 dB 1.5 dB 1.0 dB
M5F (OM4)
Nie dostępny
50 / 2.58 100 / 2.36 125 / 1.95 35 / 1.63
M5E (OM3) 40 / 2.54 75 / 2.27 125 / 1.95 35 / 1.63
M5 (OM2) Nie dostępny 25 / 2.09 35 / 1.63 35 / 1.63
3200-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia
Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (dB)
3.0 dB 2.4 dB 2.0 dB 1.5 dB 1.0 dB
M5F (OM4) 20 / 3.04 65 / 2.64 60 / 2.24 100 / 1.86 110 / 1.48
M5E (OM3) 15 / 3.03 45 / 2.64 60 / 2.24 70 / 1.87 80 / 1.41
M5 (OM2) Nie dostępny 15 / 2.52 15 / 2.52 20 / 2.02 80 / 1.41
Tabela 15: Długości kanałów dla Fiber Channel w zależności od aplikacji i tłumienia
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
6. InfiniBand
InfiniBand jest technologią, która została stworzona żeby przezwyciężyć problemy związane z ruchem danych pomiędzy urządzeniami
wejścia/wyjścia a przetwarzaniem danych w stosie. Architektura InfiniBand (IBA) jest przemysłowym standardem architektury transmisji dla
interfejsów wejścia/wyjścia (I/O) serwerów i komunikacji między serwerami. Interfejs ten został stworzony przez InfiniBandSM TradeAssociation
(IBTA) celem dostarczenia odpowiedniego poziomu niezawodności, dostępu, wydajności oraz skalowalności niezbędnej do obsługi aktualnych i
przyszłych systemów serwerowych. Wydajności są znacząco wyższe niż te osiągane z struktur magistralowych dotychczasowych szyn danych
wejść/wyjść. Pomimo że InfiniBand został stworzony do wydajnych połączeń I/O został on szeroko rozpowszechniony w wysokowydajnych
komputerowych klastrach oraz systemach przechowywania danych ze względu na wysoką przepustowość oraz niskie opóźnienia połączeń, jakie
oferuje.
Poniższy wykres pokazuje rozwój technologii InfiniBand (zaczerpnięto ze strony InfiniBand Trade Association, www.infinibandta.org)
SDR - Single Data Rate DDR - Double Data Rate QDR - Quad Data Rate FDR - Fourteen Data Rate EDR - Enhanced Data Rate HDR - High Data Rate NDR - Next Data Rate
Grafika 7: Przedstawienie rozwoju technologii InfiniBand z strony organizacji IB Trade Association www.infinibandta.org
Protokół SDR dla połączeń wielomodowych (IB 1x-SX) oraz wszystkich jednomodowych (IB 1x-LX) wykorzystuje do transmisji 2 włókna
światłowodowe z złączami typu LC. Wszystkie inne protokoły, poczynając od DDR, wykorzystują wielowłóknowe złącza typu MPO.
Aplikacja Typ złącza
IB 1x-SX 2 x LC
IB 4x-SX 1 x MPO 12f
IB 8x-SX 2 x MPO 12f
IB 12x-SX 2 x MPO 12f
IB 1x-LX 2 x LC
IB 4x-LX 2 x LC
Tabela 16: Aplikacje InfiniBand oraz typy złączy
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
6.1 Długości kanałów
Maksymalne długości kanałów zależą od wielkości paczki danych, ilości równoległych transmisji oraz od typu włókna światłowodowego. Tabela 17
zestawia te wartości:
Długość kanału (m)
Typ włókna IB 1x-SX
SDR/DDR/QDR IB 4x-SX
SDR/DDR IB 8x-SX
SDR/DDR IB 12x-SX SDR/DDR
IB 1x-LX SDR/DDR/QDR
IB 4x-LX SDR
OM1, 62.5/125μm
125/65/33 75/50 75/50 75/50 niedostępne niedostępne
OM2, 50/125μm
250/125/82 125/75 125/75 125/75 niedostępne niedostępne
OM3, 50/125μm
500/200/300 200/150 200/150 200/150 niedostępne niedostępne
OM4, 50/125μm*
500/200/300 200/150 200/150 200/150 niedostępne niedostępne
OS1/OS2, 9/125μm
niedostępne niedostępne niedostępne niedostępne 10km dla
wszystkich 10km
* Fizyczna specyfikacja InfiniBand nie uwzględnia włókna OM4, włókno OM4 jest traktowane identycznie jak OM3.
Tabela 17: Długości kanałów InfiniBand w zależności od typu aplikacji i typu włókna światłowodowego
6.2 Budżet światłowodowy dla aplikacji InfiniBand
Budżet światłowodowy (dB)
Typ włókna IB 1x-SX
SDR/DDR/QDR IB 4x-SX
SDR/DDR IB 8x-SX
SDR/DDR IB 12x-SX SDR/DDR
IB 1x-LX SDR/DDR/QD
R
IB 4x-LX SDR
OM1, 62.5/125μm
6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne
OM2, 50/125μm 6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne
OM3, 50/125μm 6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne
OM4, 50/125μm*
6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne
OS1/OS2, 9/125μm
niedostępne niedostępne niedostępne niedostępne 9/9.8 6.2
* Fizyczna specyfikacja InfiniBand nie uwzględnia włókna OM4, włókno OM4 jest traktowane identycznie jak OM3.
Tabela 18: Budżet kanału światłowodowego IB
PRZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER SIECI I MAGAZYNY DANYCH
Grafika 8. Infrastruktura systemu kablowego TE Connectivity TE Connectivity to 13mld korporacja technologiczna, która opracowuje i wytwarza złącza elektroniczne, komponenty oraz systemy obecne w produktach, które zmieniają obecny Świat. Celem TE jest innowacja, współpraca i pomoc w rozwiązywaniu problemów realizowana przez inżynierów na całym Świecie, dzięki czemu mogą oni podejmować z sukcesem największe wyzwania oraz tworzyć produkty nowatorskie, bardziej inteligentne, bezpieczniejsze, bardziej przyjazne dla środowiska i bardziej wydajne. Produkty TE można znaleźć prawie we wszystkich elektronicznych produktach na świecie, sprawiając że TE jest małą częścią milionów największych i najlepszych pomysłów oraz projektów.