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 数据中心里常用的四种交换机设备介绍

2016-03-08 16:36:59


随着数据中心带宽越来越高,传统的网线和电缆连接速率已经满足不了需求。现在,在数据中心里已经很难寻觅到网线踪影,光纤成为数据中心唯一的互连方式。光纤互连不仅传输距离长,转发速率也可以达到40G/100G的高速带宽,这些都是网线所不具备的。采用光纤互连的网络要转发以太报文,就要采用光交换技术。光交换技术也是一种光纤通信技术,是指不经过任何光/电转换,在光域里直接将输入光信号交换到不同的输出端,光交换无需在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光/电和电/光变换。在交换过程中,能充分发挥光信号的高速特点,光交换是数据中心里关键的网络技术之一。光交换系统主要由输入接口、光交换矩阵、输出接口和控制单元四部分组成。我们知道数据中心网络设备处理的都是数字信号,而在设备之间的光纤传输过程中都是光信号,所以在网络设备的两端端口要有专用的光信号处理器件。根据实现方式的不同,交换设备又细分为几类。接下来就来详细介绍一下:

光交换机

光交换机是可以进行光信号的数据交换的设备,对数据信号进行复用和解复用,能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台,光交换机可以在光纤断裂或转发器发生故障时能自动进行恢复。现代的大多数光纤网络都有两条以上的光纤路由连到关键的节点。通过光交换机,光信号能方便地避开出故障的光纤或转发器,重新选择到达目的地的有效路由。但是信号以何种速率重新选择路由对避免信息丢失是十分重要的,在高速电信系统中交换速率尤其重要。光交换机也可以叫做光端机,包含多对E1(一种中继线路的数据传输标准,通常速率为2.048Mbps,此标准为中国和欧洲采用)线路,SDH、PDH光交换机主要用于电信运营商,用于提供多对点到点的数据电路。光交换机内部不是电路而是光路,逻辑原件不是开关电路而是开关光路,这样将大大提高交换机的处理速率。目前的光交换机大多数是基于光电和光机械的,随着光交换技术的不断发展和成熟,基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机也将会逐步被研究和开发出来。

光电交换机

光电交换机通常在输入输出端各有两个有光电晶体材料的波导,波导二间有两条波导通路,这就构成了Mach-Zehnder干涉结构,这种结构可以实现1*2和2*2的交换配置,两条通路之间的相位差由施加在通路上的电压来控制。当通路上的驱动电压改变两通路的相位差时,利用干涉效应就可将信号送到目的输出端。光电交换机的主要优点就是交换速度较快,可达到纳种级。然而,这类交换机的接入损耗,以及化损耗和串音都比较严重,它们对电漂移较敏感,通常需要较高的工作电压。这样较高的生产成本就限制了光电交换机在商业上的广泛应用。

光纤交换机

光纤交换机是一种高速的网络传输中继设备,它采用了光纤电缆作为传输介质。光纤交换机仅进行光电转换,不改变编码,不对数据作其他处理,交换机是针对以太网来说的,光纤交换机走的网络协议是:802.3协议,光纤交换机强调的是所有以太端口都是光口,只用于点对点的连接。光纤传输的优点是速度快、抗干扰能力强,在数据中心得到了广泛应用,尤其是在“铜退光进”的大背景下,光纤交换机在数据中心里受到了热捧。现在的数据中心交换机基本都是光纤交换机,以太网技术是光纤交换机的技术基础,光纤交换机一般可完成以太层的二三层转发,有的也可以做四到七层的数据转发。这类交换机也是我们日常基础最多的交换机,这类交换机不再采用线缆互连,采用全光端口,提供高速的转发速率端口。当然这些光端口也可以支持高速电缆,但最好的连接方式是光纤。光纤交换机采用无阻塞存储-转发交换模式,特别适合于信息点接入距离超出五类线接入距离、需要抗电磁干扰以及需要通信保密等场合,自然在数据中心里也适用。

光纤通道交换机

光纤通道交换机和光纤交换机名称类似,但是完全不同。光纤交换机采用的是以太网络协议,而光纤通道交换机是按其采用的光纤通道协议(Fibre Channel)命名的。它采用的通讯协议包括FC-AL、FC-AL-2、FC-SW、FC-SW-2等,统称为光纤通道协议。光纤通道交换机包括DB-9、HSSDC、Dual SC和LC几种端口类型,连接线缆也有铜线、单模光纤和多模光纤,是应用到存储网络中的重要网络设备,连接着主机和存储设备。以太网和光纤通道技术在这几十年的发展中一直相互抨击,相同竞争,妄图替代对方。不过经过了这么多年,两种技术都得到了很大的发展,两种技术都在进步,两者之间依然是无法替代对方。这两类交换机在数据中心分别应用于数据网和存储网,互相不可替代。

基于光信号处理的交换机在这里就列了四种。实际上,交换机细分起来还有更多,比如工作于不同网络协议层的交换机,应用于不同温度环境中的交换机,基于工业环境的工业交换机等等,其它类型的光交换机在数据中心里应用的不多,在此不再一一详述了。虽然这些都叫做交换机,相互之间只差一两个字,但是内部实现原理却完全不同,适用于不同的网络场景中。这些交换机的技术仍然在不断地发展进步着,相互之间有着不可替代的作用。随着数据中心的光技术不断发展进步,相信还会有更先进、传输速率更高的交换机出现。

 

 

 

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