如何在數(shù)據(jù)中心里應(yīng)用多模光纖連接？

    在給數(shù)據(jù)中心選擇光纖布線解決方案時(shí)，無論是從策略選擇還是從經(jīng)濟(jì)選擇上來說，如果能選擇到一個(gè)使用壽命長、建設(shè)成本低、使用成本低的解決方案，那將是最理想的結(jié)果。一個(gè)光纜系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，至少可以使用15到20年，且將經(jīng)歷數(shù)代的系統(tǒng)設(shè)備更新和至少兩代的數(shù)據(jù)傳輸速率增長。

    某些參數(shù)，如信號時(shí)延、光纖帶寬、連接器類型、模式噪聲和連接性能等，在確定光纜系統(tǒng)的最長使用年限時(shí)，都起著重要的作用；另一個(gè)能影響數(shù)據(jù)中心物理層光產(chǎn)品使用壽命的重要參數(shù)是通道插入損耗。

    TIA-942標(biāo)準(zhǔn)定義了通道為安裝有特定應(yīng)用設(shè)備的兩點(diǎn)之間的端到端傳輸路徑。光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的整體性能取決于各個(gè)通道的性能是否符合傳輸標(biāo)準(zhǔn)所指定的比特誤碼率（BER）要求。

    多模光纖的最大通道距離與帶寬性能參數(shù)和所被允許的通道最大插入損耗預(yù)算相關(guān)。例如，對于一個(gè)使用850nm OM3光纖的300米10GBase-SR鏈路而言，所能被允許的最大插入損耗是2.6分貝。在這2.6分貝的預(yù)算里，有1.1分貝用于光纖本身所固有的損耗，而光纖連接和/或連接器損耗就占了另外的1.5分貝。

    數(shù)據(jù)傳輸速率越高，通道插入損耗預(yù)算就越嚴(yán)格。另外，每隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的增加，多模光纖所能支持的端到端傳輸距離就越來越小。通道插入損耗預(yù)算越來越嚴(yán)格和多模光纖所支持的通道距離越來越短的趨勢，在部署一個(gè)結(jié)構(gòu)化光學(xué)布線網(wǎng)絡(luò)，或模塊化高密度MPO布線解決方案時(shí)，都應(yīng)該多加注意。

    為取得靈活性走向結(jié)構(gòu)化

    在數(shù)據(jù)中心里實(shí)施結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，對于提高基礎(chǔ)布線設(shè)施的效率和使用周期，是非常重要的。一種結(jié)構(gòu)化的布線解決方案，正如TIA-942標(biāo)準(zhǔn)推薦的，以其方便的設(shè)備移動、添加和更改（MAC），優(yōu)化了布線系統(tǒng)的靈活性，來面對現(xiàn)在及將來的網(wǎng)絡(luò)需求。如圖一所示。

          圖一：數(shù)據(jù)中心里的結(jié)構(gòu)化布線解決方案提供靈活性以應(yīng)對目前和未來的網(wǎng)絡(luò)需求

    數(shù)據(jù)中心的主配線區(qū)（MDA）包括了主交叉連接（MC），是數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的中心布線區(qū)。骨干布線在整個(gè)數(shù)據(jù)中心里都是從MC延伸的星型網(wǎng)絡(luò)，而特別延伸到水平配線區(qū)（HDA）。同樣的，水平布線以星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從HDA里的水平交叉連接安裝到各個(gè)設(shè)備配線區(qū)（EDA），或安裝到位于HDA 和EDA之間的區(qū)域配線區(qū)（ZDA）。

    一個(gè)水平交叉連接不是必須的。例如，使用光纖的數(shù)據(jù)中心也許會實(shí)施集中化，而不是分布的電子數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。集中化光纖布線作為HAD里交叉連接的可選方案之一，來支持一些集中的電子設(shè)備。集中化光學(xué)布線通過在HDA里進(jìn)行拉伸光纜、連接器連接或尾纖熔纖等方式，提供從數(shù)據(jù)中心的EDA到集中化交叉連接的連接。當(dāng)不使用水平交叉連接時(shí)，布線從MDA里的主交叉連接直接延伸到ZDA或EDA。

    選擇一個(gè)集中化的光纖基礎(chǔ)設(shè)施，也許能夠提高鏈路距離，但也許增加了連接器數(shù)量因而可能導(dǎo)致整個(gè)通道的插入損耗。若要符合未來數(shù)據(jù)率的需求，就必須兼容考慮通道距離和插入損耗。但無論如何，在進(jìn)行光纖基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)前，都應(yīng)該認(rèn)真規(guī)劃并周全考慮，以減少網(wǎng)絡(luò)布線維修和拆遷的可能性。

    例如，結(jié)構(gòu)化光學(xué)布線已成為了能對數(shù)據(jù)中心里的儲存區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）進(jìn)行有效監(jiān)測的的一個(gè)要素，即使某個(gè)SAN具有數(shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)端口。但是，單單實(shí)施結(jié)構(gòu)化布線不一定能解決數(shù)據(jù)中心里的問題。隨著越來越多的服務(wù)器進(jìn)入儲存區(qū)域網(wǎng)絡(luò)里，傳統(tǒng)光學(xué)布線解決方案的局限就被暴露出來了。特別是，SAN里所需要的光纖數(shù)量，正從數(shù)百根增加至數(shù)千根。在一個(gè)結(jié)構(gòu)化的布線建筑里，部署較新的、模塊化的、高密度的布線解決方案，是一個(gè)最好的方法，以便達(dá)到數(shù)據(jù)中心可管理性、可測量性和高可靠性的物理層次需求。

    高密度、模塊化連接

    在一個(gè)結(jié)構(gòu)化布線建筑里部署模塊化、高密度光光纖產(chǎn)品解決方案，如MPO系列（包括MPO主干組件、模塊和扇出跳線），可以帶來很多好處，包括：布線空間節(jié)省50%， 施工時(shí)間節(jié)約80%。一個(gè)部署在結(jié)構(gòu)化化布線拓?fù)淅锏哪K化、高密度解決方案，可以很輕易地增加到數(shù)萬個(gè)端口，并有效地減低在數(shù)據(jù)中心里進(jìn)行MAC的時(shí)間，因此降低運(yùn)作成本。

    目前，我們已有很多辦法來應(yīng)付數(shù)據(jù)中心的未來增長和變化?，F(xiàn)在就讓我們來討論如何保持這個(gè)模塊化、高密度的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，以應(yīng)付未來高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。

    除了可管理性和可測量性，部署一個(gè)模塊化、高密度并基于MPO的布線系統(tǒng)的另一個(gè)好處就是能遷移通道來加快數(shù)據(jù)傳輸速率?；诓糠謪?shù)特性，基礎(chǔ)設(shè)施可輕易地遷移到未來較高數(shù)據(jù)傳輸速率技術(shù)，如用于32-、64- 和128- 千兆光纖通道以及40-和100-千兆以太網(wǎng)里的平行光纖技術(shù)。實(shí)際上，部署一個(gè)符合InfiniBand 12X-QDR(120-千兆)、時(shí)延 ≤0.75ns及相關(guān)距離等相關(guān)要求的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，雖然當(dāng)前正運(yùn)載串行性傳輸信號，但能很容易地遷移到發(fā)送出平行光纖InfiniBand信號。

    目前的挑戰(zhàn)，就是要保持深謀遠(yuǎn)慮，并部署最佳的光纖和連接器，以便滿足當(dāng)前和未來高數(shù)據(jù)速率傳輸時(shí)的通道插入損耗預(yù)算和傳輸距離要求。

    數(shù)據(jù)中心里的大部分鏈路都少于150米，使得基于VCSEL的850nm短波收發(fā)器能夠使用。當(dāng)和OM3光纖一起使用時(shí)，這些較低價(jià)格的電子產(chǎn)品是更優(yōu)化的選擇。在布線基礎(chǔ)設(shè)施里指定使用高級光纖如OM3,能減低碼元竄擾(ISI)噪聲。在同樣通道插入損耗許可的情況下，與OM2 和 OM1光纖相比，0M3光纖的傳輸距離也更遠(yuǎn)。如圖二和圖三所示。

圖二：通道插入損耗預(yù)算

圖三：OM3 布線可以降低能量損耗并延長傳輸距離

低損耗連接

    另一個(gè)重要的課題是在改善布線基礎(chǔ)設(shè)施投資的回收期時(shí)必須要考慮的：實(shí)施一個(gè)含模塊化、高密度、基于MPO的連接性的結(jié)構(gòu)化布線解決方案，也許會增加通道插入損耗，這是因?yàn)橥ǖ览锏倪B接器數(shù)量增加了。

    為了確保低BER, 通道距離和通道插入損耗應(yīng)該少于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果連接距離和通道損耗超標(biāo)，將會造成系統(tǒng)BER的超標(biāo).如圖四所示。

圖四：光纖通道的最大支持距離

    為改善這個(gè)問題并提高光學(xué)布線基本設(shè)施的使用壽命，高質(zhì)量的低損耗光纖組件是必不可少的。低損耗MPO主干、扇出跳線、模塊和跳線能有效幫助降低通道插入損耗，并使布線基礎(chǔ)設(shè)施能夠輕易地遷移到支持未來更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

    例如，8-千兆光纖通道，能支持OM3光纖在不大于2.4分貝的連接器插損預(yù)算里進(jìn)行100米距離的傳輸。若一個(gè)MPO配對的最高插入損耗是0.5分貝，而每個(gè)MTP至LC扇出模塊的最高插入損耗是0.75分貝，最終通道里的最高連接器損耗將會是2.75分貝。

    這就超出了所建議的8-千兆光纖通道在100米傳輸距離里連接器損耗預(yù)算不能超過2.4分貝的標(biāo)準(zhǔn)，否則就將降低在8-千兆光纖通道的可支持的最大傳輸距離。但是，若使用低損耗組件，使得每個(gè)MTP至LC扇出模塊間的最高插入損耗為0.5分貝，每個(gè)MTP 組合的最高損耗為0.35分貝，最終整個(gè)通道里的最高連接器損耗為1.85分貝，在超出于100米的情況下將仍能提供8千兆光纖通道。

　　正如之前討論的，TIA-942 將ZDA建議為數(shù)據(jù)中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的一部分。實(shí)施一個(gè)區(qū)域分布布線解決方案，將有利于減低路線擁堵，且便于實(shí)施MAC。實(shí)施一個(gè)區(qū)域拓?fù)?，將增加某些通道里的連接點(diǎn)數(shù)量。通過使用低損耗性能的組件，無需因?yàn)橥ǖ啦迦霌p耗而犧牲遠(yuǎn)距離傳輸能力，從而確保網(wǎng)絡(luò)連通性。

    另外一個(gè)通過區(qū)域分布布線解決方案來減低通道插入損耗的的方法就是使用最優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)配置組件。基于MPO的主干光纜組件和模塊，能夠減少連接器組合，同時(shí)提供區(qū)域布線的靈活性，因而降低總通道插入損耗。如圖五所示。

圖五：基于MPO的結(jié)構(gòu)化布線

    未來前景

    使用低損耗組件能夠減低通道插入損耗以支持更長距離的高速數(shù)據(jù)傳輸。使用這些組件的基礎(chǔ)設(shè)施，將更能支持未來較高數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)用，從而延長數(shù)據(jù)中心里光纖連接的使用壽命。