解析：怎樣使用光纖技術(shù)降低數據中心能耗

衡量數據中心的規模有三個(gè)標準，刀片服務(wù)器的數量;占地面積的大小以及所消耗的功率。Datacenterknowledge曾經(jīng)在去年4月發(fā)表過(guò)一份很有價(jià)值的關(guān)于大型數據中心的報告。該報告中提到了世界上最大的數據中心——Lakeside科技中心，位于芝加哥以東350英里的Cermak，占地面積超過(guò)1萬(wàn)平方英尺，電力供應超過(guò)了100兆瓦。在全世界規模最大的10個(gè)數據中心中，最小的一個(gè)占地面積也超過(guò)了六個(gè)足球場(chǎng)加起來(lái)那么大。

雖然，通常情況下數據中心的服務(wù)器數量是不會(huì )公布的，不過(guò)，還是可以從一些其他途徑得知這一數據。例如，微軟芝加哥數據中心就擁有超過(guò)224000臺刀片式服務(wù)器，這些服務(wù)器分布在110個(gè)集裝箱容器中的數千個(gè)機架中。在世界范圍內，根據IDC的統計，每年的服務(wù)器銷(xiāo)售數量在700萬(wàn)臺以上，所以在一個(gè)大型數據中心里有超過(guò)10萬(wàn)臺的服務(wù)器并不是什么不尋常的事情。

數據中心的能源消耗日益增長(cháng)

數據中心的規模在不斷增長(cháng)，消耗的電力也越來(lái)越驚人，在美國，數據中心消耗的電力就占到了美國電力總消耗的3%，據估計，電力成本每年可達到74億美元。正是因為電力消耗如此驚人，所以數據中心的設計師們正在尋找一切可能的方式來(lái)降低功耗。

一方面，數據中心的能耗不斷上升，另一方面，全球范圍內對數據中心的需求也在以驚人的速度增長(cháng)。在今年6月份，思科網(wǎng)絡(luò )指數(VNI)預測到2015年，每年的流量會(huì )達到千萬(wàn)億兆字節(zettabyte)的級別。1Zettabyte等于270個(gè)字節或者1024個(gè)exabyte?？偟膩?lái)說(shuō)，全球的IP流量在未來(lái)五年會(huì )增加四倍。像谷歌，Youtube，Facebook以及Netflix這些大型網(wǎng)站的流量增長(cháng)速度尤為明顯。不管怎樣，未來(lái)的數據中心要處理的數據會(huì )越來(lái)越多，但他們可以使用的能源必須越來(lái)越少。

以下是一些有用的建議，可以顯著(zhù)的降低數據中心的功率：

(1)使用光纖聯(lián)接以太網(wǎng)

在90年代初，千兆以太網(wǎng)技術(shù)應用的時(shí)候，光纖收發(fā)器就已經(jīng)在數據中心開(kāi)始使用，但一般都應用在長(cháng)距離傳輸上，特別是300米以上的長(cháng)距離，光纖相對于普通的導線(xiàn)優(yōu)勢更為明顯。而隨著(zhù)10Gb/s以外網(wǎng)的普及，光纖收發(fā)器也被應用在了更短的距離上，甚至在10米的距離上。在2011年，10Gb/s以太網(wǎng)收發(fā)器的出貨量將超過(guò)5萬(wàn)個(gè)。和傳統的收發(fā)器相比，光纖收發(fā)器的功率每個(gè)只有1瓦，而傳統收發(fā)器的功率會(huì )達到10瓦，僅此一項，就會(huì )為數據中心每年省去1700萬(wàn)美元的電力成本。如果光纖能夠在數據中心大規模的使用，包括服務(wù)器，交換機以及其他網(wǎng)絡(luò )設施，他們將能夠節約更多的能源。

(2)使用光子集成以及波分復用技術(shù)(WDM)來(lái)擴展100Gb/s或更快速度的以太網(wǎng)

經(jīng)過(guò)三年的努力，在去年7月已經(jīng)有多家公司宣布支持基于數據中心架構的100米到40千米的IEEE802.3ba標準化100Gb以太網(wǎng)。不過(guò)不幸的是，一些早期的收發(fā)器設備的功率會(huì )達到20瓦，這超過(guò)了傳統的10Gb以太網(wǎng)解決方案的10瓦功率。這是因為部署的100Gb以太網(wǎng)需要4個(gè)波長(cháng)的光纖連接路徑(4×25GB/S)，如果是10個(gè)10Gb/s的光纖路徑，功率和復雜性會(huì )更大?，F在，有一種低功耗的解決方案已經(jīng)得到了谷歌，博科等20多家公司的支持，可以實(shí)現10×10的版本(10個(gè)10Gb/s的波長(cháng))，這一標準的功耗可以和傳統的10Gb/s的以太網(wǎng)功耗相當。

在未來(lái)，隨著(zhù)光子集成技術(shù)的發(fā)展，特別是硅光子學(xué)的發(fā)展，100Gb/s解決方案的能耗將會(huì )比10Gb/s的功耗還要少。光波分復用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)同時(shí)多個(gè)波長(cháng)的光載波信號，而每個(gè)光載波可以通過(guò)FDM或TDM方式，各自承載多路模擬或多路數字信號。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(cháng)的光信號組合起來(lái)(復用)，并耦合到光纜線(xiàn)路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將這些組合在一起的不同波長(cháng)的信號分開(kāi)(解復用)，并作進(jìn)一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端。從幾米到10公里的距離，這一技術(shù)都會(huì )是數據中心應用的最佳選擇。