奔向40GBASE-T的競賽

自以太網標準在近30年前首次發布以來，數據速率一直保持突飛猛進的增長勢頭。在我們生活的世界，高速網絡連接、24/7全天可用的網絡以及無可置疑的可靠性已經不再是我們生活中的一種選項――它們已成為不可或缺的必需品。與20世紀80年代10Mb/秒的早期數據速率相比，電氣和電子設備工程師協會(IEEE)802.3ba委員會于2010年批準的40與100G以太網(GbE)標準已經有了很大的進步。這種速度對于今天的部分組織而言已經至關重要。據IEEE估計，在接下來的五年里，所有訪問交換鏈路的服務器都將具有40G性能，i 行業協會最近也發布了針對400GbE的“倡議書”(Call-For-Interest)。

在增加跨網絡訪問速度、提高流量速率等需求的背后，大數據分析、虛擬化與云計算等潮流，以及各種新興高帶寬應用，如視頻點播、融合網絡服務以及社交媒體都扮演著推波助瀾的角色。這些推動力量絲毫沒有放緩跡象。例如，最近發布的旨在研究行業規則變化趨勢的康普企業調查表明，52%的IT專業人員相信，到2017年，半數以上的應用將位于云環境內。

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數據的最終歸宿――企業數據中心對這場數據海嘯的威力感受最深。例如，美國零售沃爾瑪每小時需要處理一百多萬筆客戶交易――相當于每分種處理16500多筆交易。因此，沃爾瑪數據庫規模已經超過2.5千兆兆字節(petabytes)的估算也就不足為奇了。iv另一方面，思科預測全球數據中心的年IP流量將在2016年底前達到6.6澤字節(zettabytes)。

為跟上這一發展速度，線纜標準也必須快速調整，以支持更大帶寬、更低延遲率，同時降低整體成本、體積與能耗。多年以來，雙絞線以太網與RJ-45連接件已成為數據中心和商業建筑環境廣泛采用的高成本效益網絡選項。不過，在帶寬要求快速攀升的情況下，人們已經開始思索這種技術還能在多長時間內繼續滿足新需求的問題。

自10Mb以太網問世以來，部分業內人士就預言了銅纜雙絞線的末日，他們認為速度更快的以太網只能使用光纜。然而，從快速以太網到今天的10GbE連接，新雙絞線線纜標準源源不斷地浮出水面。最近，10GBASE-T成功克服了多項與能耗有關的難題，在服務器上行鏈路應用中日益普及。隨著IEEE第二代40/100GbE標準工作的開展，10GBASE-T的普及速度有望加快，因為高速40GbE鏈路將很快問世，以整合10GBASE-T連接。與此相應，Crehan Research近日預測，在2015年之前，10GBASE-T部署將在數據中心取代10GbE光纜。

數據中心正面臨著前所未有的容量壓力。同一部物理服務器運行十部或更多部虛擬機已非罕見，使高速鏈路成為確保所有應用順暢運行、不出現額外延遲、不降低服務器性能的必要條件。業內人士預測，隨著越來越多的服務器移植至10GbE鏈路以實現這個目的，40G上行鏈路速度將在2018年前成為服務器接口的配置要求。

雖然當前技術完全能夠實現40G傳輸速度，如光纜或雙絞同軸(Twinax)電纜，但這些解決方案在許多情況下都難稱完美。光纖收發器非常昂貴，雙絞同軸線只能用于七米以內的短距離，在設備位于一部以上機架或兩部分離機架的情況下，這些解決方案就成為下策。此外，雙絞同軸電纜通常被開發為專門滿足數據中心特定功能需求的專有技術，因此在滿足新需求時靈活性不足。

命運多變：40GBASE-T的優勢

在歷史上，雙絞線以太網曾是成本效益最高的數據中心連接解決方案。這種方案是連接服務器與交換機的首選，因為在這種連接中，連接的普遍性與易用性非常重要。由此，40GBASE-T研究開始起步，以針對現有的光纜或雙絞同軸解決方案創造更具成本效益的替代方案。數據中心采用40GBASE-T將為企業帶來極大優勢，開啟創新的連接可能性，支持結構化布線設計以及多種新型數據密集型應用。低延遲連接也為應用帶來了額外利益，如促進虛擬機在整個數據中心的移動。40GBASE-T有可能成為數據中心的主流服務器接入解決方案。

配備RJ-45連接的雙絞線因成本低和簡單易用的特點而始終是IT專業人員的首選技術。這種技術自1980年代以來就成為行業標準，因此IT專業人員在這方面也擁有豐富經驗。

這就意味著，數據中心專業人員無需接受安裝或維護40GBASE-T基礎設施的再次培訓，從而顯著減少部署時間與成本。

雙絞線的獨特之處還在于，它能通過自動協商無縫支持多種以太網速率。與光纜或雙絞同軸電纜解決方案不同，雙絞線能夠自動切換至不同數據速率，如從100MbE切換至10GbE。這種能力使雙絞線成為多面手，也使數據中心經理得以高成本效益地逐步發展網絡。例如，IT經理可以在數據中心序列末端安裝一部40GBASE-T交換機，為高度虛擬化且需要高速連接的多部服務器提供連接。另一方面，交換機剩余的端口還可連接至現有的1000BASE-T或10GBASE-T服務器，這些服務器可根據需求而逐步升級。

這就意味著數據中心向40GBASE-T的過渡無需全部推倒重來，可以采用循序漸近的方式，根據切實業務需求而逐步完成升級，因為服務器與交換機并非總是同時刷新。

最后，部署40GBASE-T連接還有助于緩解為實現40GbE數據速率而整合多部10GBASE-T鏈路的需求，從而減少數據中心的總運營支出(OpEx)。通過減少數據中心鏈路數量，IT經理還能提高能源效率，進而降低總擁有成本(TCO)。

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RJ-45：仍是40GBASE-T之王

隨著數據中心市場繼續由1GbE發展為10GbE及更高，RJ-45的向后兼容性將更加重要。這種兼容性使數據中心運營者得以根據變化的需求發展網絡，并在干擾與成本最小的情況下實現這個目的。

在這個連電力插座標準都尚未統一的世界上，RJ-45連接器卻實現了如此高的普及率，而且還保持主導地位長達30年之久，不禁令人稱奇。它的靈活性正是它實現這種地位的重要法寶。在整個生命周期中，這種連接器的形狀因數不斷變化，由支持1MHz頻率到支持2GHz頻率，由支持10Mb數據速率到支持40Gb數據速率。此外，作為通用型非專用技術，這些連接器還具有部署與維護非常簡單且成本效益高的優點。

結構化布線而非直接連接解決方案所帶來的好處也不容忽視。如果直接連接收發器出現故障，那么此收發器所在的整條鏈路都需要更換。結構化布線的主要優點之一在于，IT經理能夠在出現硬件故障時輕松更換電纜，或改變電纜連接的端口。最后，BASE-T的“局域網喚醒”(Wake on LAN)功能還實現了出色的靈活性與能源效率，幫助數據中心運營商關閉服務器，只在需要時再次開啟。在數據中心運營商想盡一切辦法減少能耗的今天，這種功能的重要性將日益顯現。

需要記住的是，安裝者與客戶對于雙絞線和RJ-45連接都有著豐富經驗和堅定信心。雖然距離40GBASE-T的最終部署仍有數年時間，但是得知這種技術即將問世并與RJ-45連接搭配使用，將促使企業組織在今天部署雙絞線解決方案的時候著眼于未來。在這方面采取正確措施，將有助于組織從產品和支持兩個角度對基礎設施成本進行有效管理。

定義新標準

雖然40GBASE-T擁有明顯的優勢，但從初期批準到商業實施之間的道路并非總是一帆風順。10GBASE-T的推出也是如此，它的部署之路所花費的時間遠遠長于預期。出現這種延遲的原因部分在于，IEEE規定新10GBASE-T標準應支持至少100米的距離，從而帶來了一大技術難題，特別是與收發器電子元件有關的難題。在全球經濟衰退以及能耗問題初步顯現的背景下，技術上的問題可能會影響10GBASE-T的初期市場普及。后幾代的10GBASE-T電子元件解決了這個能源問題，但IEEE仍在熱衷于確保40GBASE-T的推出過程不會出現同樣的延遲。

因為初期40GBASE-T應用可能僅局限于數據中心，傳統的雙絞線以太網100米鏈路長度也就不再重要。針對這個問題，TIA TR42.7銅纜布線子委員會發起了一項針對數據中心布線的調查，以確保鏈路長度目標滿足數據中心實際設計要求。

此外，行業還希望40GBASE-T的電子元件復雜度處于和10GBASE-T大致相近的水平，同時擴展帶寬，以支持40 Gb/秒速率。參加過去年IEEE 802.3新一代BASE-T全體會議的行業專家(包括美國康普)討論了開發創新技術以提高雙絞線性能、支持高速以太網的可能性。最近幾個月，40GBASE-T在證明數據中心應用的生命力方面又邁出了一步。例如，康普最近在IEEE 802.3 NGBASE-T研究小組會議上利用原型8類RJ-45連接器與銅纜雙絞線驗證了一項概念證明解決方案，證明了40GBASE-T信道的可行性。這項概念證明研究表明，數據中心運營商可以使用8類銅纜支持40 GBASE-T。

業內人士協助開發40GBASE-T的行業標準，以確保其得到支持，并以高成本效益的方式完成部署。新標準將以支持10GbE連接的研究成果為基礎，減少開發新型交換機與服務器電子元件(支持40GBASE-T連接)的時間。該標準還將支持得到廣泛使用的RJ-45連接器。

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線纜類別之“戰”

7A類電纜能否在未來支持40GbE速度?

有些人認為，7A類電纜能夠在未來支持40GbE速度。不過，7A電纜僅局限于1GHz頻率和PHY，而業內專家指出，支持40GBASE-T傳輸將需要1.5-2GHz范圍內的更高帶寬。截止到目前，標準機構的工作表明，支持40GBASE-T還需要比7A類電纜帶寬更高的解決方案。

.此外，7A類電纜還支持三種不同類型的連接器，這三種連接器都不與RJ-45連接器互操作或向后兼容。它們在數據中心使用時還需配備混合跳線與設備線，使操作更為困難、更易出錯，同時還減慢了數據中心移動、增加、變化(MAC)的速度。

IEEE已經明確表示，考慮到數據中心面積的限制，40GBASE-T需要一種小巧、高密度的布線解決方案。

出于這些因素，布線行業已經達成共識，認為8類電纜是支持40GBASE-T的未來之路。最近在墨西哥伊斯塔帕(Ixtapa)召開的ISO/IEC第三工作小組會議上，委員會公布了Class I和Class II信道的研發工作，這兩種信道都用于1600 MHz，還將對2000 MHz進行進一步研究。委員會還同意協調8類的40GBASE-T命名約定，對不同構造進行部分改變(如：8.1類用于支持Class I的F/UTP部件，8.2類于支持Class II的S/FTP部件)。

演變或滅絕

隨著外界對數據中心的要求快速增加，能否靈活適應未來要求對于數據中心經理而言已至關重要。為解決這個問題，數據中心通常在某個部分部署較高帶寬解決方案，前提是這些系統向后兼容現有基礎設施。

有些組織尚沒有使數據中心為未來做好準備，這些組織將在三至五年內面臨整體升級的需要，從而造成大量停機時間。正因為如此，數據中心運營商應注意避免為了減少初期資本支出而增加基礎設施在整個生命周期內的運營支出。購買優質設備也有助于減少數據中心生命周期內的持續維護和技術支持需求。與此類似，媒介多元化也為保證數據中心可靠性做出了重要貢獻。

40GBASE-T：增加智能的價值

數據中心各個鏈路的帶寬增加，連接故障造成的成本也隨之增加。各條線纜即將傳送大量數據，意味著即使一條鏈路出現故障，數據中心的整體性能也會受到嚴重影響。不幸的是，近年來網絡復雜度快速升級，為數據中心帶來了更多潛在的降級點與故障點――從跳線被意外拔出，到軟件假警報阻止所有網絡流量。因此，企業必須擁有工具，以主動跟蹤及監控數據中心活動。企業正在迅速意識到，過去使用的低效網絡維護與故障追蹤方法已經遠遠不夠。

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問題的答案在于“智能基礎設施解決方案”(Intelligent Infrastructure solutions)，這個系統提供了網絡管理工具與用于連接網絡設備的傳統被動型結構化布線基礎設施之間的缺失環節。智能技術可以對物理網絡層實施更高效的實時監控，幫助IT專業人員與網絡經理更快地消除盲點，探測及定位網絡缺陷，以確保網絡安全，持續跟蹤網絡內的所有移動、增加或變化。

隨著數據中心單獨鏈路的數據速率不斷增加，IT經理也需要充分利用手頭的資產，因此每一條連接都變得格外珍貴。為做到這一點，數據中心內的智能解決方案還可協助改進整體運營效率，幫助數據中心了解哪些資源可用、可以支持何種數據速率，以及是否需要維護、哪些端口可用、可以輕松移動哪些系統等。

40GbE數據速率與智能基礎設施提供的優化相結合，將打造強大合力，幫助數據中心運營商與企業IT總監確保其IT系統在久遠的未來具有最小的風險和最高的性能。

為做到這一點，現在就必須著手制定未來規劃。