高速数据中心网络在未来新兴技术中扮演着至关重要的角色。
尽管装满了数英亩嗡嗡作响的服务器机架的仓库似乎不是最可能发现令人兴奋的新技术的地方，但数据中心在未来的新兴技术中发挥着至关重要的作用。工业4.0、人工智能(AI)、虚拟现实(VR)、元宇宙(metaverse)、物联网(IoT)等都是依赖数据中心提供强大计算资源的高需求应用。
在过去的三十年里，现代社会越来越依赖于数据中心网络。以太网的速度显著提高，传输现代世界用于通信和做出复杂决策的大量数据。尽管高速网络领域最近有许多创新，但数据速度需要跟上指数级的需求。高速网络的进一步创新将实现每秒800千兆比特(800G)和每秒1.6太比特(1.6 t)的速度，为更加互联的世界打开大门。
近年来数据的一个重要趋势是将数据处理卸载到外部服务器。为支持云计算网络，超大规模数据中心已在全球涌现。对于使用本地化边缘计算的对时间敏感的应用程序来说，较小的数据中心现在变得越来越普遍。数据中心已经超越了互联网，成为为高需求应用提供强大计算资源的“智能工厂”。
在Internet应用程序中，单个计算机(客户端)连接到调制解调器或路由器，后者将数据发送到其他地方的服务器。云计算和边缘计算的工作原理类似:用户可以登录到一台服务器，该服务器上的程序比他们在自己的硬件上运行的程序更强大。很容易理解为什么如此多的新兴技术可以从将处理任务卸载到外部服务器中受益。
图1:自动驾驶汽车是将数据卸载到边缘计算的好处的一个主要例子。
边缘计算对自动驾驶汽车(av)的影响非常有趣。安全操作自动驾驶汽车需要数以千计的紧急决策。自动驾驶汽车利用“边缘”更小的服务器，更靠近客户端，通过本地处理大大减少了延迟，而不是在汽车中托管一台超级计算机来处理传感器数据或将其发送到遥远的数据中心。来自其他车辆和道路基础设施的数据是客户生态系统的一部分，这些客户生态系统为中央服务器提供数据(这种技术被称为“车对一切”或V2X)。服务器可以为所有客户端做出最佳决策，从而在交叉路口不会出现红灯或碰撞。
云计算应用程序数量众多，种类繁多，从控制工厂机器人以实现效率最大化，到在元宇宙中托管成千上万的VR用户，再到托管ChatGPT和DALL-E等远程人工智能程序。在大多数此类应用中，即时传输和处理数据是关键。时间是至关重要的，延迟要求区分了云和边缘计算应用程序。元宇宙中的网络延迟可能会让用户晕车，但V2X生态系统中的网络延迟可能会导致致命的碰撞。
如今的400G数据中心可以支持流媒体4K视频和大型电话会议，但对于许多新兴应用来说，它们的速度还不够快。随着全球数据量的增长，800G的速度可能还不足以处理这些数据。网络行业已经开始展望1.6T。
要了解1.6T研发，首先需要了解数据中心。数据中心围绕核心路由器组织，由交换机网络提供每一行和服务器机架之间的连接。每个服务器机架都有一个机架顶部(TOR)交换机，用于路由数据并将进程委托给特定的服务器。每块服务器的背板通过铜线或光缆连接光模块，实现电光转换。
图2:典型的数据中心结构，其核心、主干和叶交换机连接每个服务器。
物理层收发器遵循电气和电子工程师协会(IEEE)和光互连论坛(OIF)标准。这两组定义了每个接口的互操作性，包括模对模连接、芯片到模块和芯片到芯片接口以及背板电缆。在撰写本文时，最新的标准是IEEE 802.3ck，它定义了使用多个100gb /s车道的100G、200G和400G网络，以及OIF CEI-112G，这是一组与每车道112 Gb/s数据传输相关的标准。
图3:OIF CEI和IEEE标准定义的开关硅、模块和背板连接。图片由Alphawave IP提供。
1983年，当第一个IEEE 802.3标准发布时，以太网的速度只有10 Mb/s。在过去的几十年里，通过不断的创新，以太网的速度有了显著的增长，通过四条56 GBaud (GBd) PAM4通道聚合到400 Gb/s。该行业预计在未来几年内将速度提高两倍，以跟上带宽需求。开发者如何在未来几年内将以太网速度提高一倍?在物理上，通过一个信道快速发送这么多数据可行吗?
图4:以太网速度时间轴，从最初的10mb /s IEEE 802.3标准到即将到来的800G/1.6T IEEE 802.3df标准。
现在您了解了数据中心对新兴技术的重要性，以及IEEE和OIF为什么不断致力于提高网络速度以满足需求。
要了解更多，请参阅数据中心1.6T以太网在Keysight大学的课程中获得来自整个网络生态系统的各种行业专家的独家见解。
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