數據中心高密度OM3/OM4的光學(xué)連接

　　ICCSZ訊    使用OM3/OM4激光優(yōu)化的50/125μm多模光纖的光學(xué)連接應運而生，已經(jīng)成為數據中心選擇的媒介。10GBASE-SR以太網(wǎng)成為了數據中心主要的數據傳輸速率，以響應服務(wù)器虛擬化，融合網(wǎng)絡(luò )和減少I(mǎi)/O服務(wù)器瓶頸的需求。數據中心部署OM3/OM4連接性解決方案以滿(mǎn)足10G雙芯串行傳輸，以及未來(lái)遷移到40/100G并行光學(xué)的需求。數據中心中高端口數10/40/100G電子設備需要利用高密度光學(xué)連接，以促進(jìn)緩解電纜管理，優(yōu)化路徑和空間利用率，以及支持綠色計劃。

　　對速度的需求

　　服務(wù)器虛擬化和聚合網(wǎng)絡(luò )的驅動(dòng)需要更高的網(wǎng)絡(luò )數據傳輸速率。服務(wù)器虛擬化通過(guò)集成多個(gè)應用在一臺服務(wù)器上增加利用率，以減少服務(wù)器的數量。每臺服務(wù)器能夠支持更多的應用，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)虛擬化軟件和多核處理器(圖1)。以前的服務(wù)器每臺運行一個(gè)應用，典型的利用率為15-20%，目前的虛擬化服務(wù)器有能力支持20到25應用，這可以提高利用率達到80~90%。預期虛擬化服務(wù)器可能在不久的將來(lái)可以支持100個(gè)應用。一個(gè)物理服務(wù)器上運行25應用可以節約材料和能源成本，因為它可以減少24單應用服務(wù)器。

　　圖1

　　每臺服務(wù)器增加一定數量的應用，會(huì )產(chǎn)生=>10G的吞吐量的需求。根據服務(wù)器的帶寬要求，一個(gè)8核處理器可以驅動(dòng)幾十Gb/s的帶寬。也就是說(shuō)需要更高數據傳輸速率的網(wǎng)絡(luò )基礎設施，以適應更高級別的服務(wù)器I/O性能。圖2提供了一個(gè)服務(wù)器連接速度預測(10G，40G和100G)。預計在未來(lái)兩年里10G將會(huì )快速的應用在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )交換機上，如核心和匯聚交換機。

　　圖2

　　數據中心使用多種網(wǎng)絡(luò )出現了運營(yíng)和維護問(wèn)題，每個(gè)網(wǎng)絡(luò )需要專(zhuān)用的電子設備和布線(xiàn)設施。以太網(wǎng)和光纖通道是典型的網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型，以太網(wǎng)在用戶(hù)和計算機設備之間提供一個(gè)局域網(wǎng)(LAN)，而光纖通道提供了服務(wù)器和存儲之間的連接來(lái)創(chuàng )建一個(gè)存儲區域網(wǎng)絡(luò )(SAN)。標準的變化已經(jīng)使兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )發(fā)生了融合，如以太網(wǎng)光纖通道(FCoE)。

　　FCoE是一個(gè)簡(jiǎn)單的透傳法，在服務(wù)器端將光纖通道數據幀封裝成以太網(wǎng)數據幀。在通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)送它們之前，服務(wù)器將光纖通道數據幀封裝到以太網(wǎng)數據幀，然后當FCoE數據幀被接收后再對它們解封裝。融合網(wǎng)絡(luò )利用低成本的以太網(wǎng)電子設備傳輸以太網(wǎng)和光纖通道數據。

　　表1提供了光纖通道行業(yè)協(xié)會(huì )(FCIA)對FCoE速度路徑的路線(xiàn)圖。在10GFCoE利用串行雙路光纖傳輸，40/100GFCoE速度需要并行光學(xué)來(lái)實(shí)現。

　　FCoE速度路線(xiàn)圖

　　表1

　　OM3或OM4是數據中心的首選光纖

　　OM3和OM4激光優(yōu)化的50/125?m多模光纖是數據中心選擇的連接類(lèi)型。這種光纖與單模光纖相比提供了一個(gè)重要的價(jià)值定位，多模光纖利用低成本 850nm收發(fā)器實(shí)現串行和并行傳輸。IEEE802.3ba40/100G以太網(wǎng)標準于2010年6月批準，并且規定了多模光纖的并行光學(xué)傳輸。在指導被開(kāi)發(fā)出來(lái)時(shí)由于850nmVCSEL的調制限制，并行光傳輸被指定代替串行傳輸。OM3和OM4是被納入標準的唯一多模光纖。40/100G標準沒(méi)有對 CATUTP/STP銅纜做出指導。

　　圖3-40GBASE-SR4并行光學(xué)

　　圖4-100GBASE-SR10并行光學(xué)

　　表2提供了OM3-和OM4-規定的以太網(wǎng)和光纖通道的距離。以太網(wǎng)每個(gè)距離假設1.5dB總連接器損耗除了OM440/100G的情況，光纖通道假設1.0dB總連接器的損耗。OM3和OM4完全有能力支持現有的和新興數據傳輸速率，因此物理層預期會(huì )有15-20年的使用壽命。

　　850nm以太網(wǎng)傳輸距離(米)

　　1.10G標準建議的傳輸距離

　　2.指導長(cháng)度

　　850nm光纖通道傳輸距離(米)

　　表2

　　高密度光學(xué)連接

　　網(wǎng)絡(luò )交換產(chǎn)品可用的SFP+接口卡達到48個(gè)，每個(gè)機架式交換機使用超過(guò)1000芯OM3/OM4光纖為10G雙芯光纖串行運作。預計未來(lái)40 /100G交換機使用每機架超過(guò)4000芯的光纖來(lái)部署并行光學(xué)。網(wǎng)絡(luò )電子設備高芯數需求需要高密度光纜和硬件解決方案來(lái)最大化利用的路徑和空間，緩解光纜管理和簡(jiǎn)化連接到系統的電子設備。

　　抗彎曲OM3/OM4光纖提供了非常小的光纜直徑和硬件組件產(chǎn)生了最高的數據中心連接密度。相比傳統的多模光纖，抗彎曲OM3/OM4光纖有助于降低 15-30%的主干光纜直徑和提供超過(guò)4000芯光纖的配線(xiàn)架密度。主干光纜直徑的降低可以消耗更少的路徑和空間，以及支持更有效的使用光纜橋架，使得主要材料成本節約(圖5)。

　　圖5

　　數據中心如今需要安裝高密度12芯MPO接頭OM3/OM4主干光纜。這些可用于雙路光纖串行傳輸，并提供一個(gè)有效的遷移路徑到并行光學(xué)，需要MPO接口連接到交換機設備和服務(wù)器網(wǎng)卡(圖6)。

　　圖6

　　高密度模塊化4U和1U配線(xiàn)架硬件可以容易的支持雙路光纖串行傳輸，使用MPO/LC模塊(圖7)簡(jiǎn)化了遷移到并行光學(xué)的路徑。MPO/LC模塊用于扇出主干光纜末端的12芯MPO連接器到單芯或雙芯型連接器。單芯和雙芯跳線(xiàn)可以用于連接到系統設備端口和交叉連接區域的配線(xiàn)架。MPO/LC模塊很容易拆除和替換成MPO適配器模塊，根據需要轉換成并行光學(xué)傳輸。40G多模光纖傳輸將使用一個(gè)12芯MPO接頭，100G多模光纖傳輸將使用一個(gè)24芯 MPO連接器連接到收發(fā)器接口。

　　串行雙芯傳輸并行光學(xué)傳輸

　　圖7

　　光纖配線(xiàn)架集成的托盤(pán)可以容納MPO/LC模塊。每個(gè)托盤(pán)都可以安裝四個(gè)獨立的MPO/LC模塊以提高模塊化，便于移動(dòng)，增加和變更。4U和1U配線(xiàn)架分別有12個(gè)和2托盤(pán)。4U配線(xiàn)架通常是用于連接到高密度電子設備以及交叉互聯(lián)使用。1U配線(xiàn)架通常用于主干光纜與架頂式接入交換機互聯(lián)。圖8和9舉例說(shuō)明配線(xiàn)架設計，表3提供了配線(xiàn)架光纖的容量。

　　圖8-4U光纖配線(xiàn)架

　　圖9-1U光纖配線(xiàn)架

　　表3

　　MPO/LC扇出跳線(xiàn)組件已經(jīng)成為一種很流行的方法，用來(lái)連接到高端口數網(wǎng)絡(luò )交換機。一個(gè)使用MPO連接的主干光纜與扇出跳線(xiàn)端接，裝配在網(wǎng)絡(luò )電子設備的配線(xiàn)架。扇出跳線(xiàn)一端裝有一個(gè)MPO連接器，而另一端裝有單芯或雙芯連接器。相比于典型的雙芯跳線(xiàn)，扇出跳線(xiàn)組件不但大大的減少了連接到電子設備的布線(xiàn)量，易于管理，而且提高了冷卻效率。此外，扇出跳線(xiàn)組件可以配置交錯排列的分支，相匹配于電子設備接口卡的接口位置(圖10)。當轉換成并行光學(xué)，您只需簡(jiǎn)單的移除扇出跳線(xiàn)組件，替換為適當的MPO跳線(xiàn)即可。

　　圖10

　　結論

　　現有和新興的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)推動(dòng)數據中心中增加數據傳輸速率和光纖使用的需要。高密度光學(xué)連接解決方案是應對這些趨勢必要的解決方案，不但可以充分利用光纜管理和數據中心使用面積，而且可以簡(jiǎn)單的從雙芯串行傳輸遷移到12和24芯并行光學(xué)傳輸。OM3/OM4光學(xué)連接解決方案已做好準備迎接這些挑戰。