نقاط ضعف کابل های مسی در شبکه مرکز داده

کابل های مسی در شبکه مرکز دادهوقتی صحبت از کابل‌کشی مرکز داده به میان می‌آید، نبرد بین فیبرنوری و مسی در لایه دسترسی همواره به میان می‌آید. صرف نظر از اینکه طرفدار کدام یک از کابل‌ها هستید، نمی‌توان منکر تغییرات شتاب دهنده‌ای که بر کابل کشی شما تأثیر می‌گذارد، شد. سرعت خطوط مرکز داده در مدت زمان کوتاهی از 40 گیگابیت در ثانیه به 100 گیگابایت در ثانیه افزایش یافته است - و اکنون به راحتی در مراکز داده بزرگتر سازمانی و ابری به 400 گیگابایت در ثانیه می‌رسد. در این پست، قرار است نگاهی بیاندازیم به این که چگونه روندها و تغییرات مرکز داده تعادل بین مس و فیبر را تغییر می‌دهند و این موضوع چه معنایی برای شرکت‌های بزرگتر امروزی و امکانات ابری دارد.کابل های مسی در شبکه مرکز دادهکابل‌های مسی همواره در مراکز داده پر کاربرد بوده‌اند و انواع مختلفی از کابل‌های مسی برای این کاربرد ارائه شده‌اند. امروزه با روی کار آمدن فیبرهای نوری، سیستم استفاده از کابل‌های مسی در مراکز داده دچار تغییراتی شده است.آینده کابل های مسی در شبکه دادهامروزه، فیبر نوری در سراسر شبکه‌های داده استفاده می‌شود - به استثنای اتصالات سوئیچ به سرور درون کابینت در مناطق توزیع تجهیزات (EDA). اما در داخل کابینت‌ها، کابل مسی در حال حاضر به رشد خود ادامه می‌دهد. مس که اغلب ساده و قابل اعتماد در نظر گرفته می‌شود، برای اتصالات کوتاه سوئیچ بالای رک و کاربردهای کمتر از حدود 50 گیگابایت در ثانیه مناسب است. با این حال، ممکن است زمان تغییر فرا رسیده باشد!حذف کابل‌های مسی در مراکز داده از مدت‌ها قبل پیش بینی می‌شد. زیرا که فواصل عملکردی آن همچنان رو به کاهش است و افزایش پیچیدگی، رقابت کابل های مسی در شبکه مرکز داده را در برابر بهبود مستمر کابل های فیبر نوری دشوار می‌کند.با این حال، کار با کابل‌های مسی هچنان ادامه دارد. اما روند کاری در مراکز داده - و مهمتر از آن، تقاضا برای توان عملیاتی سریعتر و انعطاف پذیری طراحی - ممکن است در نهایت نشان دهنده پایان کاربری کابل‌های مسی در مراکز داده باشد.دو مورد از بزرگ‌ترین تهدیدها برای بقای مس، محدودیت فاصله و افزایش نیاز به برق است – در دنیایی که تخصیص انرژی امری بسیار حیاتی است، مسئله‌ی نیاز به برق را نمی‌توان نادیده گرفت.از دست دادن سیگنال در طول مسیربا افزایش سرعت، ارسال سیگنال‌های الکتریکی روی مس بسیار پیچیده‌تر می‌شود. سرعت انتقال الکتریکی توسط قابلیت‌های ASIC محدود شده است و حتی برای پشتیبانی از مسافت‌های کوتاه نیز به توان الکتریکی بسیار زیادی نیاز است. این مسائل بر کاربرد کابل‌های اتصال مستقیم (DAC) تأثیر می‌گذارد. فناوری‌ جایگزین فیبر نوری بجای کابل‌های مسی در شبکه مرکز داده برای صرفه جویی در هزینه، انرژی و سهولت انجام عملیات بنظر قانع کننده است.با افزایش ظرفیت سوئیچ‌ها، محدودیت فاصله قابل پشتیبانی کابل‌های مسی به یک چالش آشکار تبدیل می‌شود. امروزه یک سوئیچ شبکه 1U از چندین رک سرور پشتیبانی می‌کند و در سرعت‌های بالاتر که متناسب با کاربردهای امروزی است، مس نمی‌تواند حتی این فواصل کوتاه‌ را پشتیبانی کند. در نتیجه، مراکز داده در حال دور شدن از طرح‌های سنتی با ساختار سوئیچ‌های بالای رک یا TOR(Top of Rack) هستند و از استقرار سوئیچ‌های میانی یا انتهایی کارآمدتر و طرح‌های کابل‌کشی ساختاریافته‌تر استفاده می‌کنند.مصرف برقدر سرعت‌های بالاتر از 10G، استقرار کابل های مسی در شبکه مرکز داده بصورت جفت تابیده (به عنوان مثال، UTP/STP) به دلیل محدودیت‌های طراحی عملاً متوقف شده است. یک شبکه‌ی مسی برای پشتیبانی از سیگنال الکتریکی نیاز به منبع الکتریکی در هر دو انتهای لینک دارد. فرستنده‌های مسی 10G امروزی حداکثر 3-5 وات انرژی مصرف می‌کنند. با وجود اینکه این مقدار برای کابل‌های مسی حدود 0.5 تا 1.0 وات کمتر است، اما همچنان حدود 10 برابر بیشتر از توان مورد نیاز فرستنده‌های فیبر نوری مالتی مود است.اگر هزینه جبران گرمای اضافی تولید شده و هزینه‌های عملیاتی کابل‌های مسی را در نظر بگیرید می‌بینیم که می‌تواند به راحتی دو برابر فیبر نوری باشد. این تفاوت میزان توان مورد نیاز کابل‌های مسی فقط محدود به کابل‌های شبکه نیست بلکه حتی در داخل سینی‌های سوئیچ هم وجود دارد. این تلفات در کل طول مسیر شبکه جمع می شوند و تلفات کلی را تشکیل می‌دهند که بسیار بیشتر از تلفات شبکه‌ی نوری است.مس اتصال مستقیم (DAC)Direct attached Cables (DAC) ها یا همان کابل های مسی اتصال مستقیم پسیو و اکتیو جهت اتصال سرورها به سوئیچ‌ها در مراکز داده استفاده می شوند. کابل‌‌های DAC نوع خاصی از کابل‌های جفت پیچ خورده هستند. این فناوری شامل کابل مسی شیلد دار با کانکتورهای گیرنده در دو طرف آن است.DAC های پسیو از سیگنال‌های ارائه شده توسط میزبان استفاده می‌کنند، در حالی که DAC های اکتیو از الکترونیک داخلی برای تقویت و تنظیم سیگنال‌های الکتریکی استفاده می‌کنند. این مسئله کابل را قادر می‌سازد تا از سرعت‌های بالاتر در مسافت‌های طولانی‌تر پشتیبانی کند، اما انرژی بیشتری نیز مصرف می‌کند.DAC های اکتیو و پسیو کابل‌های رایجی هستند. با این حال، به عنوان یک رسانه مسی، محدودیت‌های تضعیف به‌ ازای فاصله مانع مهمی برای آینده این فناوری هستند. با توجه به اینکه سوئیچ‌های جدید می‌توانند جایگزین چندین سوئیچ TOR شوند (در نتیجه باعث صرفه جویی در سرمایه و توان زیادی می‌شود)، DAC ها ممکن است راه حل کم هزینه‌ای برای کاربردهای این چنینی نباشند.کابل نوری فعال، به انگلیسی Actice Optical Cables (AOC) با پهنای باند تا 400 گیگابیت در ثانیه یک پله بالاتر از DAC اکتیو و پسیو است. به علاوه، کابل فیبر نوری سبک‌تر است و کار با آن راحت تر از مس است. با این حال، این فناوری محدودیت‌هایی نیز دارد که تا حد زیادی قابل اغماض اند.اتصالات نوریفرستنده‌های نوری همواره جهت استفاده از قابلیت‌های جدید فناوری‌های سوئیچ به پیشرفت خود ادامه می‌دهند. در گذشته، یک فرستنده گیرنده منفرد که چهار خط را حمل می‌کرد (معروف به چهار خط با فرم کوچک قابل اتصال [QSFP])، مدیران شبکه را قادر می‌ساخت تا چهار سرور را به یک فرستنده گیرنده واحد متصل کنند. این مسئله منجر به کاهش 30 درصدی هزینه شبکه (و احتمالاً 30 درصد مصرف انرژی کمتر) نسبت به سوئیچ‌های مبتنی بر پورت دوبلکس شد.سوئیچ‌های جدیدتر که هشت سرور را به یک فرستنده گیرنده وصل می‌کنند، دو برابر بیشتر از QSFPها در هزینه و توان صرفه جویی می‌کنند. علاوه بر این، هنگامی که انعطاف پذیری کابل کشی در نظر گرفته شود، طراحی نهایی قابل تغییر نیز خواهد بود. برای این منظور، IEEE استاندارد P802.3.cm را معرفی کرده است و در حال کار بر روی P802.3.db است که به دنبال تعریف فرستنده‌های گیرنده برای اتصال سرورها به سوئیچ‌ها است.به کدام سمت می رویم؟پیشرفت به سمت پهنای باند و سرعت 800G و 1.6T همچنان ادامه دارد. اگر صنعت تمایل دارد برای برآورده کردن انتظارات مشتری در مورد پهنای باند، تأخیر، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، مجازی‌سازی و موارد دیگر شانسی داشته باشد، باید خود را با این تکنولوژی وفق دهد و تفاوت کابل های مسی در شبکه مرکز داده با کابل‌های نوری را کاملا درک کند.در عین حال، مراکز داده باید بتواند ترافیک را از سوییچ‌های با ظرفیت بالاتر به روش‌هایی که از نظر عملیاتی و مالی منطقی باشد توزیع کند. این امر راه‌حل‌های کابل‌کشی و اتصال بیشتری را پیشنهاد می‌دهد که می‌توانند از برنامه‌های کاربردی مختلف فیبر به سرور، مانند کابل‌کشی تمام فیبر، پشتیبانی کنند.