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交換機角色與拓撲:光模組各自裝在哪裏

同樣是 100G,在一個機櫃內它可能是廉價的 DAC,跨房間時是 SR4,樓宇之間是 LR4,城市之間則是 DWDM 信道。一個端口最終用哪一種,取決於交換機在網絡中的角色和周圍的拓撲。本頁把經典的園區分層和數據中心 leaf-spine 映射到對應的光模組、距離和數量上,這樣就能直接從設計圖中讀出物料清單。

園區三層架構與數據中心 leaf-spine,標注每條鏈路上的光模組

園區:接入、匯聚、核心

層級角色典型端口下行鏈路上行鏈路與光模組
接入層連接終端設備24–48 × RJ45(1G/多千兆,PoE)+ 2–4 個 SFP+/SFP28 上行銅纜10G/25G SR(樓內 MMF)、LR(樓宇之間)、有時用 1G LX
匯聚層按樓宇或樓層組匯聚接入交換機24–48 × SFP+/SFP28,4–8 × QSFP2810G/25G SR/LR40G/100G SR4/LR4 連到核心;光纖緊張時用 CWDM/DWDM
核心層互連匯聚層,負責路由QSFP28/QSFP-DD100G/400G站點間用 LR4/FR4/ER4;租用光纖上用 CWDMDWDM
收縮核心小型站點:匯聚層和核心層合一混合

園區內的距離從幾米到幾公里不等:樓內用 OM3/OM4 上的 SR,樓宇之間用單模上的 LR/LX;傳輸距離分類見PMD 參考

數據中心:leaf-spine(Clos)

角色別名端口下行鏈路上行鏈路
LeafToR(架頂交換機)、接入層48 × SFP28/SFP56 + 8 × QSFP28/QSFP-DD,或 32 × QSFP-DD伺服器:25G/50G/100G——機櫃內用 DAC(≤ 3 m),相鄰機櫃用 AOC/SR到每個 spine:100G/400G SR4/DR4/AOC(≤ 100 m)
Spine匯聚層、fabric32–64 × QSFP28/QSFP-DD/OSFPleaf到 super-spine 或邊界:DR4/FR4(500 m–2 km)
Super-spine / 核心pod 互連高密度 400G/800Gspine園區內用 DR/FR;DCI 用 ZR/ZR+相干長距
邊界 leaf連到 WAN/互聯網的邊緣混合連到營運商用 LR/ER/CWDM/DWDM
管理帶外1G RJ45/SFPBMC、console1G/10G LR 連到帶外核心

經驗法則:leaf-spine 鏈路速率和 FEC 全部一致;超訂比(下行容量 ÷ 上行容量)在通用計算場景中常見為 3:1,AI 和儲存場景為 1:1(GPU 組網)。

軌道優化的 AI 組網

GPU 節點的每塊網卡都連到不同的 leaf,因此大多數伺服器鏈路要離開機櫃——使用 AOC 和光模組而不是 DAC——每塊 GPU 在每個層級上對應一根線纜(AI 集群佈線)。

儲存與 SAN

光纖通道交換機組成自己的 fabric(edge-core 或 core-edge-core),機房內使用 16/32/64GFC 的 SW 光模組,機房之間使用 LW;以太網儲存則搭乘 leaf-spine,並使用無損分類(SAN 設計無損以太網)。

距離 → 光模組

分段距離介質光模組
伺服器到 ToR≤ 3 m銅纜DAC(線纜內部結構
伺服器到列端 leaf3–30 mAOC 或 MMFAOC、SR
Leaf 到 spine,同一機房10–100 mOM4 或 SMFSR4/SR8、DR4/DR8
機房/樓宇之間100 m – 2 kmSMFDR、FR4、LR/LX
園區/城域2–40 kmSMFLR、ER、CWDM、4WDM
區域級 DCI40–120 kmSMF,放大ZR/ZR+、DWDM 轉發器
長途幹線> 120 kmSMF,放大DWDM 線路系統(網絡設計與 OTN

光纖資源緊張的路徑使用 CWDM 或 DWDM 在單芯光纖上倍增容量;只有一根光纖時使用單纖 BiDi。

根據設計統計光模組數量

示例:一個 pod 有 16 個機櫃,每機櫃 32 台伺服器,每台伺服器 2 × 25G,4 個 spine。

項目數量
伺服器鏈路(2 × 25G × 32 × 16)1 024 條 DAC
Leaf 上行鏈路(16 個 leaf × 4 個 spine × 2 × 100G)128 條鏈路 → 256 個 QSFP28 SR4/DR4 + 128 條 MPO 主幹
Spine 到 super-spine(4 個 spine × 8 × 100G)32 條鏈路 → 64 個模組
邊界 + 帶外8–16 個 LR 模組,48 個 1G
備件(5%)約 20 個

如果設計是雙平面,第二套 fabric 需要再乘以二。

角色與策略

角色還決定了平台對光模組的嚴格程度:營運商和 SAN 設備往往強制要求 OEM 品牌;使用商用晶片的數據中心 leaf-spine 通常比較寬鬆;園區接入層則因廠商而異(各作業系統如何校驗模組廠商鎖定)。

在 CodingBox 中

基於角色的物料清單其實是一份 PMD 和料號列表;CodingBox 會對照它校驗每個到貨模組(類型、傳輸距離、波長、料號),並在設計要求 OEM 兼容模組時對身份資訊進行編碼(檢測光模組代碼資料庫)。

把設計變成採購清單和實際運行的機櫃——選型標準、光模組物料清單、開局檢查清單和驗收測試: 選型與開局;這些拓撲背後的二層/三層機制: 轉發基礎知識

這些拓撲之下的佈線——結構化佈線層級、數據中心模式(EoR、MoR、ToR、主幹與盒式配線)、光纖芯數規劃:光纖網絡拓撲


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