分析大数据背后的处理技术的演进方式

以光速传输

比特和字节信息在光纤线路传输时以光脉冲方式沿着电缆移动。在数据中心，该数据进入连接到内部路由器的机架，路由器又将信息指向服务器。根据电缆模式不同（单模或多模光纤（MMF）），IEEE802.3ba标准允许多个10-Gbit / s信道以并行或通过波分复用（WDM）方式运行。多个10-Gbit / s信道通过堆叠可以取得4倍（40Gbps）或10倍（100 Gbps ）的更快速度。大多数情况下，使用MMF电缆来提供40 到100Gbps连接 所需的额外纤维束。

工程师们可以在贸泽网站找到光纤收发器、发射器、接收器等器件，供应商则包括Avago, Emerson Connectivity, Omron, Sharp, Toshiba和 TT Electronics.等。

因直径较大，MMF电缆允许多个波长的光信号沿其管线传输。单模光纤（SMF）仅设计为携带光信号直接沿着光纤孔径传播，而且比MMF电缆窄很多。 相对于多模光纤，SMF在保持每个光脉冲的保真度方面表现更好，传输距离也更远，因为不会发生模间色散，因此数据传输放慢的机会也会少许多。

图2：一个典型的单模光纤的结构：1.纤心直径8微米; 2.包层直径125微米; 3.缓冲区直径250微米; 4.倒包层直径400微米。 （图片来源：维基百科）

WDM将多个波长分离到多个独立光纤以进行单模传输。在这种方式下，单个电缆可以通过使用激光的不同波长（即颜色）来传输不同信息段，数据传输的总量也得以提升。电缆的两端分别放置复用器和去复用器，以组合或者分离混合光信号。

一些供应商，比如菲尼克斯电气为工程师提供以太网媒体转换器模组，支持多标准下的全双工传输，包括10/ 100BASE-TX（绝大多数目前已面市以太网硬件支持的快速以太网标准）到带有WDM技术的单玻璃纤维。例如，编号为2902659的制造商部件提供全双工通信，而且只使用一条光纤，传输距离长达38公里。

传输距离

数据中心的空间规模还在不断扩大，可能占据数百万平方英尺，需要更长的物理连接距离。典型集群的数据中心地板上可能竖立着多个机架，几公里长的光纤电缆如同高速路系统般将这些机架互连起来。采用100Gbp s以太网连接的主要障碍不仅是成本问题，也是因为缺乏开关密度。现代数据中心交换机之间的距离往往大于100米;在许多情况下，可能达到500米，甚至部分情况下，可达1公里甚至更远。。

这为供应商带来了巨大商机，他们势图开发出高速、低功耗，可以横跨数据中心很长一段距离的光纤链路，同时数据操作速率可以高达100Gbps。最近涌现数个协会以满足数据中心运营商的需求，提供一种经济、低功耗的100GbE光纤接口，希望传输距离超过100米，这种标准也已经纳入IEEE 100GBASE-SR4规范，针对100米范围的传输，而100GBASE-LR4规范则聚焦长达10公里的链接。

英特尔和Arista （连同易趣，Altera公司，戴尔，惠普等）在今年早些时候成立了一个开放的产业协会和规范，旨在解决将数据中心的传输距离提升到2千米远，通过4信道25Gbps的光通道组成的双工、多模光纤来达到100Gbps的传输速率。CLR4 100G联盟正在设计一种经济、低功耗的四通道小型可插拔（简称QFSP或QFSP+）收发器接口。目前的光学标准支持10个10 Gbps通道的组合，但是这种做法会导致光缆更厚也更贵。CLR4 100G联盟表示，其标准可以将光纤芯数降低75％。

贸泽提供QFSP收发器，产品来自安华高科技、Finisar公司，3M和TE连接。紧凑QFSP+封装可实现低功耗以及高密度。例如，Finisar的FTL410QD2C QSFP +收发模块设计用于40Gbps的链路，通过四路10Gbps进行并行多模光纤传输。

图3：Finisar的FTL410QD2C QSFP+收发器模块。 （来源：Finisar公司）

CWDM4 MSA（粗粒度波分复用4X25G多源协议）是另一家试图将100GbE传输范围延展至500米至2公里的行业组织。CWDM4 MSA的四名成员（安华高科技，Finisar公司，JDSU，Oclaro公司）说，他们将提供通过4X25G方式的双工单模光纤（SMF）来提供2公里范围内的100G互通式接口。

六大技术供应商也创建了并行单模4信道（PSM4）MSA集团，在数据中心采用四条光纤来并行地达到100 Gbps传输率。据这些公司（安华高科技，博科，JDSU，Luxtera公司，Oclaro公司和泛达）所述，市场需要PSM4光收发器，它可以填补500米传输范围内的低价100Gbps的连接需求。

展望未来

服务器、网络和互联网流量的快速增长正推动着越来越高的数据速率、更高的密度以及更低成本光纤需求的以太网解决方案。为了支持不断演化的体系结构，IEEE正在制定新的物理层要求。这些项目旨在合理补充和适当的修改IEEE802.3标准，以增加100Gbps的物理层（PHY）规范和管理参数，采用四信道电气接口，在多模和单模纤光缆上进行操作，并为40〜100-Gbps的光纤光缆操作指定可选的节能以太网标准（EEE）。此外，为达到超过10公里范围的单模光缆操作，将会加入40Gbps的物理层（PHY）规范和管理参数。P802.3bm标准预计将于2015年第一季度起草完成。

目前正在开发针对下一代以太网速率的400Gbps标准。预期会在2016年之后进入市场，IEEE802.3 400 GE研究小组，成立于2013年3月，正在建立使用OM3或OM4光纤及每信道25Gbps组成的400GE初始目标，类似于拟议的P802.3bm标准。400GE新标准预计于2017年完成。

数据数量正在以前所未有的速度生成着。市场研究公司IDC预测，数据流量每18个月将翻一番。Twitter每天推200多万条信息; Facebook每天收集超过15 TB数据。并且物联网——来自于传感器、设备、RFID等机器生成数据——将很容易超出这些数字。但这不光牵涉到规模，还事关速度。随着越来越多的实体加入社交媒体和接入因特网，实时或近实时响应变得至关重要。这些联网行为对网络服务和云计算的需求在提升，从而需要建立大规模的数据中心。但是，如果没有宽管道和高速度，应对大数据而出现的数据中心将被数据洪流淹没。