在2006年7月，YouTube報道每天有1億次視頻瀏覽。在2010年5月，每天的視頻瀏覽次數攀升到20億。在2010年2月，Twitter報道每天有5千萬Tweets。同樣在2008年6月，iTunes有50億的歌曲下載，而在2010年2月，下載量攀升到100億。Facebook有超過5億的活躍用戶，人們每個月在社交網站上花費7千億分鐘。有超過1百萬個網站已經與Facebook平臺結合在一起。這些應用以及其他一些類似的應用正在創建新的互聯網和新的商務習慣。這些應用的核心就是數據中心，伴隨著日益增長的高速帶寬和存儲的需求。

同樣地，增長帶寬的需求也成了企業數據中心的核心。短短五年前，沒有人能夠預測碳排放稅，增加的標準和報告的需求，或者通過企業網絡存儲和移動的巨量信息產生的影響。通過多個服務器和存儲設備共享一個或者兩個網絡連接的虛擬化是高速網絡的驅動力。企業的運營需要多種廣泛的軟硬件平臺和越來越多的合并協作、視頻和其他先進的應用。IT不再是一個不可避免的災難，相反地是一個競爭優勢。

不管是為了傳送接下來的巨量應用，還是管理不斷增長的即時數據的需求，數據中心正在提高速率，重新評估現有的應用，并通過合并和虛擬化的方式尋求更加綠色的處理。為了獲得所需的更高的數據傳輸速率，新的標準和傳輸媒介已經應運而生。每一個應基于建筑式樣、設計和技術優勢、端到端的成本和性能考慮來評估。

IEEE40/100GbE標準的正式頒布增加了高速傳輸的選項。同樣地，由短距離雙芯同軸和光纖組件支持的柜頂(ToR)交換機也提供了一個相對新的選項。然而，這些系統的設計與基于工業標準的結構化布線（使用兩芯光纖的10GBASE-SR/SX和/或者使用四對雙絞線銅纜的10GBASE-T系統）有著顯著的區別。針對如今不斷涌現的數據中心的高速傳輸，這本白皮書將提供一個概述，并且比較各種不同的選項。

從10GbE到40/100GbE

從40/100GbE開始，IEEE802.3ba標準在2010年7月17日獲得了高速任務小組的批準。最初的項目授權要求(PAR)是基于如下參數得到批準的，并在斜體字部分作了顯著的修改：
􀂃在底版上傳1米(40GBASE-KR4)
􀂃在銅纜上傳送(40GBASE-CR4/40GBAE-CR10)從10米減至7米*
􀂃在OM3上傳100米(40GBASE-SR4/100GBASE-SR10
􀂃在OM4上傳150米(40GBASE-SR4/100GBASE-SR10)**
􀂃在單模光纖上傳10公里40GBASE-LR4/100GBASE-LR10
􀂃在單模光纖上傳40公里100GBASE-ER4
*在任務小組的標準開發過程中，對最初的PAR作了一些修改。雙芯同軸的CR4/CR10距離被減至7m。
**在標準開發過程中，一種新的光纖規格，即OM4被定義了。根據TIA-492AAAD和ISO11801:2002 Amendment 2，OM4增加的帶寬允許把支持距離擴展到150m。由于40/100GbE標準是新的，OM4已被包含在內。但是對于10GBASE-SR/SX應用，基于IEEE傳輸距離的擴展需要對802.3an標準作一個修訂版。

更高速的光纖傳輸

當升遷至40/100GbE，在主干和水平多模應用中最重要的區別是光纖芯數的不同。40GBASE-SR4使用4芯來傳送和接受，共需8芯。100GBASE-SR10使用10芯來傳送和接受，共需20芯。SMF還是保持2芯應用，雖然光纖相對便宜，但是SMF的光電設備卻可能貴上10倍。在數據中心和主干，有可能會需要8芯或20芯光纖。然而，如果這些光纖芯數采用了不同的路徑從一端到另一端，則可能會引起延遲偏移并導致比特誤差。因為這個原因，40/100GbE標準要求采用預端接光纖，并采用MPO或者MTP®多芯光纖接頭。在這種情況下，所有的芯數會是相同的長度。參考"paralleloptics," 這種結構將使延遲偏差減至最小，允許接受端的每芯光纖都可以同時接受到信息。

MPO(Multi-fiberpush-on)和MTP(MechanicalTransferPush-on)是以12芯或者24芯的結構用在預端接光纜的兩端。MTP設計是性能更好的MPO。有專利的MTP接頭更加堅固，橢圓形，不銹鋼排成一列的針的末端改善插入指導，并減少引導孔的磨損。MTP接頭還提供一個浮動的金屬箍來保持外加負載時的物理接觸，改善了機械性能。MPO/MTP預端接主干纜同樣也支持10GBASE-SR/SX的2芯應用。在這種情況下，預端接主干纜連至模塊和/或者扇出跳線，這里把多芯光纖分成2芯的接頭（通常是LC或者SC）。

高速光纖結構的第二個不同是極性。對于像10GbE這樣的2芯應用，管理極性是非常簡單的，只需在信道的某個地方做一個反轉（即從發送到接受）。因為此時信道是由單芯組成的。在12芯一組的預端接光纜，標準中有三種建議的極性。
A兩端一樣兩端一樣某一端的極性反轉
B兩端一樣某一端的極性反轉兩端一樣
C某一端的極性反轉兩端一樣兩端一樣

如上所述，當2芯應用遷移到多芯平行應用時，非常重要的一點是必須保證選用正確的極性以支持更高的應用。所有的極性方式都應該可以從2芯應用轉換到12芯應用。

還有一點值得注意的是這些極性方式是標準建議的，而不是強制的。但是有一條強制規定：一個極性方式的建立和維護必須貫穿所有的光纖信道，使得每一芯的傳送信號都能到達另一端的接受信號。這個規則適用于所有情況，包括多芯傳送模式。

高速InfiniBand(IB)

以太網也不是唯一使用平行傳輸的應用。InfiniBandT是一個工業標準的協議，用于連接高性能計算集群到服務器，交換機，存儲和嵌入式系統。根據2010年11月6號由Infinband同業協會發布的公告，“InfiniBand代表了前500個超級計算機中超過43％的系統。InfiniBand連接在前100中占據61％，在前200中占據了58％，在前300中占據了51％。”InfiniBand的低延遲，高品質服務，fabric架構網絡使得交換機，點對點信道的數據傳輸能通過銅纜和光纖連接達到120Gb/s。InfiniBand同業協會做了互操作性測試，并在綜合列表中提供了數百個產品的清單。

在直連結構中允許主機總線適配器(HBA)與目標通道適配器(TCA)直接通訊，實質上是擴展了服務器或者存儲設備的總線并創建了低延遲的吞吐量。雖然InfiniBand以SDR，DDR和QDR的數據傳輸速率運行在傳統的CX4或8470銅纜和光纖組件上，它采用了類似多通道通訊的QSFP連接器的40/100GbE連接機制。InfiniBand當前支持多種接口，在通道上操作，每個通道等于兩股導線（一個傳輸，一個接收）。

MPO/MTP主干纜可以被連至當地的InfiniBand接口或者混合集成的纜線上。目前的InfiniBand規范定義了三種數據傳輸速率。2.5Gbit/通道的單數據速率（SDR），5Gbit/通道的雙倍數據速率（DDR），以及10Gbit/通道的四倍數據率（QDR）。由于編碼，實際數據傳輸速率的吞吐量小于設定值。例如，接口采用8/10位編碼，每10位能傳輸8位數據，剩下的2位是用來編碼的，這比Ethernet overhead所要求的位數已經顯著變少了。預計將在2011年發布兩個新的InfiniBand規格，即十四倍數據傳輸速率（FDR）和增強數據速率（EDR）。

更高速的Fibre Channel(FC)

FibreChannel是高速傳輸的另一個協議，并已變成企業數據中心中存儲區域網絡(SAN)的標準。Fibre Channel同樣也有銅的接口。Fibre Channel和較新的允許使用以太網來傳輸的Fibre Channel over Ethernet (FCoE)，已在存儲中占據了主導地位。由國際信息技術標準委員會(INCITS)開發的標準，包括了存儲、處理、轉換、顯示、管理組織和信息檢索。自1970年以來，在INCITS里的技術委員會T11負責Fibre Channel的接口。FCoE是在2009年6月3日正式獲得批準的。

傳統上，服務器使用不同的適配器來處理存儲和網絡流量-主機總線適配器(HBA)運送存儲流量，網絡接口卡(NICs)處理局域網流量。對FCoE有一種混合的適配器，一個端口擔當Fibre Channel HBA接受Fibre Channel的連接，另一個端口用于以太網。在FCoE，其以太網接口與傳統的銅和光的以太網接口一樣。

新的匯聚網絡適配器(CNA)只需要單個的端口就能同時支持存儲和網絡流量。使用服務器匯聚網絡適配器CNAs將減少所需的服務器適配器數量，因此就減少了I/O線纜的數量，和交換機端口的數量。這個構造減少了硬件資源，簡化了服務器I/O配置，降低了電力消耗，并降低了總擁有成本。

FibreChannel的拓撲結構包括點對點，即用一根線纜組件連接兩個設備，并支持以下距離：

不同類別線纜的支持速度和距離
類型           速度                 距離
OM2           1Gb/s              500m/1,640’
OM3           1Gb/s              500m/1,640’
OM2           2Gb/s              300m/900’
OM3           2Gb/s              500m/1,640’
OM2           4Gb/s              150m/492’
OM3           4Gb/s              270m/886’
OM2           8Gb/s              50m/1,64’
OM3           8Gb/s              150m/492’
Twinaxcopper  8Gb/s              15mmax’

第二種FibreChannel拓撲結構，是仲裁環路(FC-AL),可支持多達127個設備。但是更通用地，是Fibre Channel的第三種拓撲結構is deployed in a switched fabric。Fibre Channel Switched fabrics(FC-SW)隨著存儲虛擬化的增長而變得流行。一個switched fabric結構包含一個大型安裝中的ToR或者EoR的光通道交換，和一個基于機箱中央交換的SAN Director。

速度增至8Gb/s的Fibre Channel正在開發中，另外更快速的16Gb/s技術也有望在2011年發布。最近發布的16GFC(16 Giga bit Fibre Channel)是向下兼容的，并在連接傳統設備時會自適應向下到4/8GFC。

選擇銅或光的Fibre Channel連接通常依賴于所需的速度、支持的長度和成本。當地的16GFC可在OM3光纖上運行100m以上，OM4光纖上運行125m。更長的距離可通過單模光纖來支持。SAN directors產生了密集環境。

Fibre Channel同樣支持直連的SFP+雙芯銅軸組件，可為短鏈路應用提供低功耗、有成本效益的選擇。這些高速互連線纜將主要用于ToR柜頂交換機應用中。

支持10Gb/s，40Gb/s，100Gb/s和FibreChannel應用的高速互聯(HSI)銅纜跳線

2004年頒布的第一個支持萬兆以太網的銅纜接口是針對10GBASE-CX4（IEEE802.3ak）應用而開發的。該接口符合X2，Xenpack和XPack多源協議（MSAs是相互競爭的制造商之間標準化一種接口形式的多源協議）。SFF-8470標準定義了這個屏蔽四通道銅接頭的物理要求。作為一個無源組件，SFF-8470/CX4電纜可達到15米。它支持萬兆以太網、InfiniBand，FibreChannel和FCoE。還支持I/O功能的其他串行傳輸，如SATA（串行高級技術附加裝置），SAS（串行連接SCSI）和RapidIO。這些跳線使用的Twinax雙軸電纜，由屏蔽編織網整體包裹的兩根內導體構成。雙軸電纜通常用于短距離高速互連，通過精確的焊接工藝在工廠完成端接，并提供定制長度。雙軸電纜導體的線徑通常從支持短距離的30AWG（標稱外徑6.1毫米）到長距離的24AWG（標稱外徑11.0毫米）。

由于其低延遲，這些跳線多用于超級計算集群，高性能計算和存儲。作為802.3ba 40GbE/100GbE標準的一部分，多通道40GBASE-CR4和100GBASE-CR10也已被定義。按照規定，使用4和10通道的雙軸電纜跳線，可以在7米的距離上實現40和100GbE速率。

高速互連有源光纜跳線(AOC)

由于點對點直連結構中的距離限制，在ToR交換機中通常會出現端口超額認購，在一個機柜中能支持的設備數量會受到電力和制冷的條件限制。為了在一列或者數據中心中增加交換機的端口使用率，有源光纜跳線(AOC)得到了開發。美國西蒙的MorayT線纜組件采用標準的小型QSFP+連接頭，每個接頭上均包含了四芯單模光纖的光電轉換收發器，每一芯能支持10Gb/s速率，每根跳線能支持40Gb/s。Moray AOC能支持到4,000米(12,960英尺)，其標準長度可達300米，用戶定制長度可達4,000米。該跳線能支持InfiniBand，以太網，Fibre Channel和其他應用。

設計考慮

對每一種技術的評估應建立在互操作性、應用效益、未來可擴展性、維護成本和每端口總傳輸成本的基礎上。這種分析應包括跳線、交換機端口和服務器或存儲設備的網絡接口卡的成本。雖然TOR解決方案具有低延遲，可降低水平銅纜成本的特點，但由于其電子設備的昂貴成本以及因此帶來的高維護費用，大多數情況下，他們僅被運用在數據中心的某些特殊應用領域。考慮到特制跳線和有源設備的高成本，大部分數據中心仍考慮安裝支持10GBASE–T的布線系統。英特爾在2011年初供貨的集成10GBASE-T芯片的主板，大幅度降低了電能消耗。

節能型以太網（IEEE802.3az）將在不久的將來進一步降低10GBASE-T端口的功耗，其原理是將閑置的端口設為“睡眠”模式（低功耗模式），從而降低每端口的凈功耗。

在數據中心應用中，傳統的銅纜信道被用于監控、集中式KVM和設備管理。而新的國際標準ISO24764和即將頒布的TIA942-A則建議在數據中心中安裝6A類/EA級銅纜布線來支持10GBASE-T，在主干中應該使用預端接光纖MPO/MTP連接來支持未來的40/100GbE應用升級。直連跳線將根據不同應用的距離限制被用于單個機柜內或機柜列內。通過采用支持10GBASE-T的“集中式”布線設計，可以避免端口超配及昂貴的移動，增加和變化。同樣，服務器若使用集成了10GBASE-T端口的主板就可以節省額外的網卡成本。另外非常重要的一點是，對于SFP，SFP+和CX4模塊，由于它們本身屬于收發器模塊，其質保期一般只有90天，與此相對應的交換機的端口有一年的質保期，而結構化布線系統一般至少承諾20年質保期。

通過利用不同的銅纜和光纜選項，可以設計一個強壯的、可升級的、靈活高效的數據中心來滿足現在和未來的需求。美國西蒙提供最廣泛的銅纜和光纜高速互連跳線、各種級別的線纜和線纜管理解決方案。想要了解更多的有關西蒙互連解決方案(SIS)，可訪問www.siemon.com/sis。想要了解更多的有關西蒙銅纜、光纜以及管理解決方案，包括Zero-U配線的VersaPOD數據中心機柜解決方案，可以訪問www.siemon.com/us/versapod/。

查詢進一步信息，請訪問http://www.siemon.com.cn/wp.php。