開(kāi)啟擁抱400GE浪潮，引領(lǐng)全新代際：全面解讀華為新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)

7月29日專稿（蔣均牧）作為帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、對(duì)沖疫情影響，以及賦能千行百業(yè)、助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段，加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已成我國(guó)立足當(dāng)前、著眼未來(lái)的重大戰(zhàn)略部署，并首次被寫(xiě)入兩會(huì)政府工作報(bào)告之中。數(shù)據(jù)中心、智算中心等算力基礎(chǔ)設(shè)施作為“新基建”的主要方向之一，也備受全社會(huì)關(guān)注。

在數(shù)據(jù)中心升級(jí)改造過(guò)程中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了支撐千行百業(yè)業(yè)務(wù)快速創(chuàng)新，承載海量數(shù)據(jù)聯(lián)接的迫切訴求。從100GE遷移到400GE、由SDN向“+智能”的運(yùn)維進(jìn)一步演進(jìn)，成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展的必由之路。

在7月24日的華為數(shù)據(jù)通信創(chuàng)新技術(shù)峰會(huì)活動(dòng)上，華為數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品線總裁胡克文面向全球發(fā)布了華為CloudEngine 16800新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)，基于業(yè)界領(lǐng)先的新平臺(tái)、新光接口和新智能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的智能超寬、智能聯(lián)接和智能運(yùn)維，使能“新基建”各領(lǐng)域高效協(xié)同，加快行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)加速邁向新時(shí)代

今年以來(lái)，“新基建”浪潮席卷大江南北，為全社會(huì)、全行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型注入澎湃動(dòng)力，牽引萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代加速到來(lái)。在新型基礎(chǔ)設(shè)施中，數(shù)據(jù)中心作為算力引擎以及數(shù)據(jù)中樞，相當(dāng)于智能世界的大腦，重要性毋庸置疑。

隨著智能時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)面臨三大挑戰(zhàn)。胡克文指出，首先是數(shù)據(jù)流量激增，導(dǎo)致帶寬不足。5G、VR/AR、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等層出不窮的數(shù)字化應(yīng)用，教育、醫(yī)療、辦公等用戶線上與線下的結(jié)合，在影響和改變?nèi)藗兩钌a(chǎn)方式的同時(shí)，也帶來(lái)了新一輪的數(shù)據(jù)增長(zhǎng)。IDC《世界的數(shù)字化——從邊緣到核心》調(diào)研報(bào)告指出，到2025年，全球每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將增至175ZB，復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)61%。按照這樣的增長(zhǎng)趨勢(shì)，現(xiàn)有100GE的帶寬很快就將難以為繼。

其次是算力損失嚴(yán)重。要將數(shù)據(jù)充分利用起來(lái)、挖掘出其中的價(jià)值，算力是關(guān)鍵。但傳統(tǒng)以太網(wǎng)0.1%的丟包率，導(dǎo)致AI算力只能發(fā)揮50%，這在算力本身就存在嚴(yán)重供需不平衡的當(dāng)前尤其顯得觸目驚心。

最后是運(yùn)維自動(dòng)化需求高漲。隨著部署場(chǎng)景的多樣化、承載的應(yīng)用越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和復(fù)雜度也與日俱增，運(yùn)維工作逐漸超出了人力所及。SDN只解決自動(dòng)發(fā)放的問(wèn)題，規(guī)劃/校檢/故障定位仍有賴于人工，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)亟需全面自動(dòng)化的新智能運(yùn)維方案。

正如移動(dòng)通信已經(jīng)進(jìn)入以5G NR技術(shù)為代表的5G時(shí)代，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)也迎來(lái)了代際更替，在經(jīng)歷了虛機(jī)時(shí)代和云計(jì)算時(shí)代后，加速邁向智能IP時(shí)代。新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)需具備400GE智能超寬、零丟包智能聯(lián)接和自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)（ADN）的智能運(yùn)維三大特征——核心節(jié)點(diǎn)至少支持768x400GE，滿足未來(lái)5-10年演進(jìn)訴求；智能無(wú)損自動(dòng)優(yōu)化，零丟包低時(shí)延，100%發(fā)揮AI算力；意圖驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)全自動(dòng)部署，智能運(yùn)維實(shí)現(xiàn)故障處理全自動(dòng)閉環(huán)。

新平臺(tái)、新光接口、新智能

正如胡克文所言，“創(chuàng)新是華為之魂，在每一代產(chǎn)品上都追求極致創(chuàng)新”。作為此次深圳活動(dòng)上的一大主角，華為CloudEngine 16800新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)在平臺(tái)、光接口和運(yùn)維體系方面均作出了跨時(shí)代的創(chuàng)新，從而滿足了智能超寬、智能聯(lián)接和智能運(yùn)維的訴求。

首先，面向智能超寬的訴求，CloudEngine 16800新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的新平臺(tái)硬件方面在極致工藝、高速信息傳輸損耗、單位Gbit功耗等領(lǐng)域取得技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)單機(jī)提供業(yè)界最大的768端口400GE交換容量；軟件方面在自動(dòng)化配置、路由協(xié)議和智能數(shù)據(jù)分析等功能取得技術(shù)突破，提升設(shè)備集成度和網(wǎng)絡(luò)可視化，滿足智能時(shí)代數(shù)據(jù)中心算力倍增和超大規(guī)模組網(wǎng)的需求。在算力云等場(chǎng)景因?yàn)樾乱淮?00GE大規(guī)模組網(wǎng)降低了業(yè)務(wù)通信復(fù)雜度，帶來(lái)算力收益大幅提升。

活動(dòng)上，華為與泰爾實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合宣布，新一代旗艦級(jí)數(shù)據(jù)中心交換機(jī)CloudEngine 16800滿框768個(gè)400GE在蛇形組網(wǎng)下轉(zhuǎn)發(fā)性能通過(guò)了嚴(yán)格檢測(cè)，完成256字節(jié)包L2線速轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)丟包。這是目前業(yè)界最大規(guī)模的400GE測(cè)試，充分彰顯了CloudEngine 16800業(yè)界領(lǐng)先的400GE性能。

其新光接口基于光器件在多層集成電路、信號(hào)處理智能光引擎和智能故障預(yù)測(cè)方面的技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)400GE光模塊傳輸能耗降低15%，傳輸距離提升5倍和90%光鏈路風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)識(shí)別，確保算力永續(xù)。

面向智能聯(lián)接的訴求，華為CloudEngine 16800新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)包含獨(dú)創(chuàng)智能無(wú)損算法，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)零丟包，可提升數(shù)據(jù)計(jì)算效率27%，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率30%，保障業(yè)務(wù)體驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)三張網(wǎng)合一，可降低TCO 30%。當(dāng)前全球已有超100家數(shù)據(jù)中心完成零丟包智能無(wú)損網(wǎng)絡(luò)的部署。

面向智能運(yùn)維的訴求，它基于新智能運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界唯一L3級(jí)數(shù)據(jù)中心全生命周期自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)，并在1分鐘故障感知、3分鐘故障定位和5分鐘故障修復(fù)的智能運(yùn)維能力上實(shí)現(xiàn)未知故障提前預(yù)測(cè)，將故障自動(dòng)定位率提升到98%，降低OPEX 43%。

引領(lǐng)時(shí)代背后的黑科技

追求創(chuàng)新需要持續(xù)而龐大的投入作為底氣。華為此前發(fā)布的年報(bào)顯示，其2019年的研發(fā)費(fèi)用支出達(dá)到人民幣1317億元，約占全年收入的15.3%，近十年累計(jì)投入的研發(fā)費(fèi)用超過(guò)6000億元；從事研究與開(kāi)發(fā)的人員約9.6萬(wàn)名，約占公司總?cè)藬?shù)的49%。這樣的“舍得”，使得這家公司的“武器庫(kù)”異常充沛。

那么在CloudEngine 16800新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)這樣一款引領(lǐng)時(shí)代的設(shè)備的背后，又有哪些黑科技“武器”支撐？讓我們來(lái)探究一下。

從100GE到高密400GE，首先考驗(yàn)的是信號(hào)高速傳輸能力。400GE接口設(shè)備內(nèi)互連信號(hào)速率是53Gbps，信號(hào)的頻率每翻一倍，PCB線路板信號(hào)衰減就會(huì)增大20%以上，傳統(tǒng)的電路板由于采用的是普通銅箔材料及制造工藝問(wèn)題，當(dāng)信號(hào)傳輸速率提升時(shí)損耗和高頻干擾非常嚴(yán)重，存在速率極限。華為采用新型亞微米無(wú)損材料及高分子鍵合技術(shù)的制作工藝，將電信號(hào)的傳輸效率提升30%，滿足100GE到400GE甚至800GE全生命周期兼容和能力演進(jìn)。

在能效方面，華為提出業(yè)界首個(gè)雙路輸入智能切換的電源模塊，采用磁吹滅弧和大勵(lì)磁技術(shù)實(shí)現(xiàn)ms級(jí)快速切換，21個(gè)電源模塊就可實(shí)現(xiàn)原來(lái)40個(gè)模塊所達(dá)到的供電能力和可靠性，電源空間節(jié)省50%。同時(shí)，在線路板上采用矩陣磁和高頻磁技術(shù)，能夠在兩個(gè)拇指大小的空間內(nèi)提供1600W供電能力，使得單位空間的供電效率提升了90%。

超高密并不能依靠簡(jiǎn)單的硬件堆疊實(shí)現(xiàn)，散熱是必須解決的問(wèn)題，也與整張網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)息息相關(guān)。CloudEngine 16800新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)從單板和系統(tǒng)兩個(gè)層級(jí)雙管齊下予以解決。單板散熱方面，芯片會(huì)產(chǎn)生熱量，如何將這些熱量均勻?qū)С鰡伟宀⑸l(fā)出去是散熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。CloudEngine 16800采用獨(dú)有的碳納米導(dǎo)熱墊和VC相變散熱技術(shù)，散熱效率較業(yè)界提升4倍，整機(jī)可靠性提升20%。整機(jī)散熱方面，華為采用了業(yè)界首創(chuàng)的混流風(fēng)扇，使得整機(jī)散熱效率達(dá)到最佳。與業(yè)界相比，平均每比特?cái)?shù)據(jù)的功耗降低50%，相當(dāng)于每臺(tái)每年節(jié)省32萬(wàn)度電，約合26萬(wàn)元電費(fèi)，減少碳排放250余噸。加上其獨(dú)有的磁導(dǎo)率馬達(dá)，靜音導(dǎo)流環(huán)噪音降低6dB，真正做到了綠色節(jié)能。

在全球數(shù)據(jù)中心交換機(jī)廠商中，華為已連續(xù)七年復(fù)合增長(zhǎng)率第一，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，市場(chǎng)份額亦已位居中國(guó)第一、全球前三。其數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)還曾兩次榮獲Gartner“客戶之選”榮譽(yù)稱號(hào)，該獎(jiǎng)項(xiàng)標(biāo)志客戶的真實(shí)反饋。而此次CloudEngine 16800新一代400GE數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的推出，更是開(kāi)啟了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)擁抱400GE的潮流、引領(lǐng)了一個(gè)全新的代際。在接下來(lái)的時(shí)間里，CloudEngine 16800將有怎樣的出色表現(xiàn)，又將如何助力“新基建”、帶來(lái)更多商業(yè)場(chǎng)景創(chuàng)新，值得我們期待。

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