利用光纤技术怎样为数据中心降低能耗

去年4月Datacenterknowledge曾经发表过一份很有价值的关于大型数据中心的报告。该报告中提到了世界上最大的数据中心—— Lakeside科技中心，位于芝加哥以东350英里的Cermak，占地面积超过1万平方英尺，电力供应超过了100兆瓦。在全世界规模最大的10个数据中心中，最小的一个占地面积也超过了六个足球场加起来那么大。

　　虽然，通常情况下数据中心的服务器数量是不会公布的，不过，还是可以从一些其他途径得知这一数据。例如，微软芝加哥数据中心就拥有超过224000 台刀片式服务器，这些服务器分布在110个集装箱容器中的数千个机架中。在世界范围内，根据IDC的统计，每年的服务器销售数量在700万台以上，所以在一个大型数据中心里有超过10万台的服务器并不是什么不寻常的事情。

　　数据中心能源消耗日益增长

　　数据中心的规模在不断增长，消耗的电力也越来越惊人，在美国，数据中心消耗的电力就占到了美国电力总消耗的3%，据估计，电力成本每年可达到74亿美元。正是因为电力消耗如此惊人，所以数据中心的设计师们正在寻找一切可能的方式来降低功耗。

　　一方面，数据中心能耗不断上升，另一方面，全球范围内对数据中心的需求也在以惊人的速度增长。在今年6月份，思科网络指数(VNI)预测到2015 年，每年的流量会达到千万亿兆字节(zettabyte)的级别。1Zettabyte等于270个字节或者1024个exabyte。总的来说，全球的 IP流量在未来五年会增加四倍。像谷歌，Youtube，Facebook以及Netflix这些大型网站的流量增长速度尤为明显。不管怎样，未来的数据中心要处理的数据会越来越多，但他们可以使用的能源必须越来越少。

　　以下是一些有用的建议，可以显著的降低数据中心的功率：

　　(1)使用光纤联接以太网

　　在90年代初，千兆以太网技术应用的时候，光纤收发器就已经在数据中心开始使用，但一般都应用在长距离传输上，特别是300米以上的长距离，光纤相对于普通的导线优势更为明显。而随着10Gb/s以外网的普及，光纤收发器也被应用在了更短的距离上，甚至在10米的距离上。在2011年，10Gb/s 以太网收发器的出货量将超过5万个。和传统的收发器相比，光纤收发器的功率每个只有1瓦，而传统收发器的功率会达到10瓦，仅此一项，就会为数据中心每年省去1700万美元的电力成本。如果光纤能够在数据中心大规模的使用，包括服务器，交换机以及其他网络设施，他们将能够节约更多的能源。

　　(2)使用光子集成以及波分复用技术(WDM)来扩展100Gb/s或更快速度的以太网

　　经过三年的努力，在去年7月已经有多家公司宣布支持基于数据中心架构的100米到40千米的IEEE802.3ba标准化100Gb以太网。不过不幸的是，一些早期的收发器设备的功率会达到20瓦，这超过了传统的10Gb以太网解决方案的10瓦功率。这是因为部署的100Gb以太网需要4个波长的光纤连接路径(4×25GB/S)，如果是10个10Gb/s的光纤路径，功率和复杂性会更大。现在，有一种低功耗的解决方案已经得到了谷歌，博科等20多家公司的支持，可以实现10×10的版本(10个10Gb/s的波长)，这一标准的功耗可以和传统的10Gb/s的以太网功耗相当。

　　在未来，随着光子集成技术的发展，特别是硅光子学的发展，100Gb/s解决方案的能耗将会比10Gb/s的功耗还要少。光波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过 FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。

　　其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。从几米到10公里的距离，这一技术都会是数据中心应用的最佳选择。