全面解析低損耗光纖系統：應用于數據中心有何優(yōu)勢？

　　ICCSZ訊    隨著(zhù)數據中心，大數據、云計算等各種新名詞，新應用的出現，閃花了小編的眼，相信各位看官也有人跟小編一樣，需要通過(guò)各種方式不斷補充，不然就會(huì )變文盲，流淚ing…本期技術(shù)專(zhuān)題，小編特地請來(lái)TE安普布線(xiàn)的資深工程師們，詳細講解低損耗光纖系統。(低損耗光纖在一些公司的宣傳中也叫零損耗光纖，實(shí)際上只是把損耗降到了目前能做到的最低，完全木有是不可能滴。TE是家灰?？孔V滴公司，絕不會(huì )忽悠大家滴，因此，俺們就叫它低損耗光纖系統。)

　　首先我們看一下數據中心對于光纖網(wǎng)絡(luò )的需求，包括光纖帶寬的日益增長(cháng)和不同規模數據中心中布線(xiàn)設計及結構設計的復雜性。

　　我們從下面圖表可以看出，90年代，水平布線(xiàn)還是10兆的網(wǎng)絡(luò )，匯聚部分采用的是100M的網(wǎng)絡(luò );到了2000年，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )帶寬的提高以及網(wǎng)絡(luò )端口成本的降低，水平布線(xiàn)達到了100兆網(wǎng)絡(luò )，匯聚部分則采用了1000兆帶寬的網(wǎng)絡(luò );06年左右隨著(zhù)千兆以太網(wǎng)成本的降低和萬(wàn)兆以太網(wǎng)的出現，水平部分基本都是采用一千兆的網(wǎng)絡(luò )，而主干采用萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò )。

　　現在的數據中心，隨著(zhù)傳輸信息量的不斷增加，以及網(wǎng)絡(luò )端口成本的降低，數據中心標準所推薦的產(chǎn)品在水平部分已經(jīng)達到了萬(wàn)兆以太網(wǎng)的要求，主干部分則推薦更高的40G或100G以太網(wǎng)。

　　大家可以看到，網(wǎng)絡(luò )是伴隨著(zhù)我們需求的不斷提高和新的產(chǎn)品的研發(fā)，而更加快速的增長(cháng)。

　　數據中心里的核心設備是服務(wù)器，下圖展示的圖表是服務(wù)器光纖網(wǎng)絡(luò )接口的變化：

　　左側深藍色部分代表100兆網(wǎng)絡(luò )，深紅色代表千兆網(wǎng)絡(luò )，黃色代表萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò )，淺藍色和紫色代表40G和100G網(wǎng)絡(luò )，我們可以看到在2014年，隨著(zhù)10G端口成本的降低，1G的端口基本處于被淘汰的階段。在10G的端口成為主流的同時(shí)，40G已經(jīng)開(kāi)始出現，并隨著(zhù)成本的不斷降低，在未來(lái)幾年里將慢慢占據重要地位。

　　網(wǎng)絡(luò )速度的不斷提高，將對我們的系統造成什么樣的影響呢?最大的影響將是光纖網(wǎng)絡(luò )本身對于傳輸介質(zhì)的要求將會(huì )越來(lái)越高，其中最主要的一個(gè)指標就是光纖鏈路的損耗，也就是我們常說(shuō)的光纖衰減。

　　那么我們來(lái)看一下一些主流高速光纖網(wǎng)絡(luò )對光纖損耗的要求：

　　IEEE發(fā)布的光纖以太網(wǎng)對損耗的要求：10G以太網(wǎng)需采用OM3光纖傳輸，最遠距離達到300米，光纖鏈路的損耗最高不能超過(guò)2.6dB，40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)，采用OM3光纖可以傳輸100米的距離，損耗最高不能超過(guò)1.9dB。采用OM4光纖可以傳輸到150米的距離，損耗不能超過(guò)1.5dB

　　除此以外，對于多模光纖網(wǎng)絡(luò )，我們之前的研討會(huì )介紹過(guò)，只能采用12芯或者24芯MPO這種預端接的方式傳輸。普通的LC連接器已經(jīng)沒(méi)有辦法支持了。

　　除了以太網(wǎng)，數據中心還會(huì )經(jīng)常用到存儲網(wǎng)絡(luò )的光纖通道，也就是FiberChannel這種網(wǎng)絡(luò )，對于8G光纖通道，最高損耗不能超過(guò)2.19dB/2.22dB，16G的光纖通道不能超過(guò)1.95dB/1.97dB。

　　傳輸距離的概念大家比較清楚，那損耗的參數代表什么呢?損耗其實(shí)就是光信號在光纖中的衰減，測量的方法可以采用發(fā)射端的光信號減去接受端的光信號，得到的數值，經(jīng)過(guò)一定的計算公式，就轉換成了我們所說(shuō)的損耗值。

　　那么越高的損耗意味著(zhù)光信號衰減越高，而光纖鏈路中損耗比例戰的最大的是連接器部分，比如一個(gè)耦合器的損耗，標準要求是最高0.75dB。一般情況下一條光纖鏈路中都會(huì )包含多個(gè)耦合器，而100米的光纜最大的衰減是不能超過(guò)0.35dB的，所以一個(gè)光纖鏈路連接部分的優(yōu)劣將直接影響光纖鏈路整體的損耗和所能支持的網(wǎng)絡(luò )和傳輸能力。

　　上面我們討論了對于數據中心光纖網(wǎng)絡(luò )衰減方面的需求，現在隨著(zhù)數據中心的規模不斷增大，所涉及到的網(wǎng)絡(luò )不斷擴展，在光纖布線(xiàn)的結構上的需求也越來(lái)越復雜。

　　更加復雜的結構也對光纖網(wǎng)絡(luò )的設計起到極為重要的作用。

　　下面這張圖是一個(gè)很典型的數據中心光纖網(wǎng)絡(luò )，左面是LAN網(wǎng)也就是以太網(wǎng)，右面是SAN網(wǎng)，也就是存儲網(wǎng)，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )的光纖同時(shí)匯聚到中間的光纖配線(xiàn)柜中，然后通過(guò)跳接的方式在光纖配線(xiàn)柜對各個(gè)網(wǎng)絡(luò )端口進(jìn)行集中管理。

　　這種集中管理的方式將有源設備機柜和布線(xiàn)機柜分隔開(kāi)，增加了設備的安全性和線(xiàn)纜的易操作性。但這種結構就要求光纖鏈路中存在多次的跳接及鏈路中的連接次數，而連接器的數量及總的衰減也將相應的增加。這就將對光纖信道的衰減提出更高的要求。

　　在一個(gè)典型的一條鏈路中包含四次跳接的案例中，設備區的光纖通過(guò)MPO光纜和模塊盒連接至單獨劃定的主配線(xiàn)區，網(wǎng)絡(luò )設備交換機同樣通過(guò)MPO光纜和模塊盒的形式連接至主配線(xiàn)區。交換機和設備之間的跳接就存在四個(gè)MPO模塊盒。這種設計方式目前已經(jīng)應用在很多大型的、網(wǎng)絡(luò )結構復雜或者安全性要求高的數據中心。

　　那么目前數據中心解決方案中，如此高速的網(wǎng)絡(luò )帶寬和復雜的網(wǎng)絡(luò )結構，對我們在選擇布線(xiàn)產(chǎn)品的時(shí)候會(huì )有什么樣的影響呢?或者說(shuō)，布線(xiàn)系統如何選擇才能適合如此高標準的光纖網(wǎng)絡(luò )和多連接的網(wǎng)絡(luò )結構呢?

　　下面介紹一下TE安普布線(xiàn)的產(chǎn)品在該領(lǐng)域的應對措施以及解決方案：

　　首先讓我們來(lái)看一下典型的MPO系統的網(wǎng)絡(luò )結構和光纖損耗。以萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò )威力，最大可以承受的光纖衰減是2.55dB，如果光纖鏈路總體衰減超過(guò)這個(gè)值，萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò )將無(wú)法工作，或者自動(dòng)降為千兆網(wǎng)絡(luò )，所以在設計一條萬(wàn)兆光纖鏈路時(shí)，要保證整條鏈路達到所需的衰減要求。

　　普通的MPO光纖最大衰減為1dB，按照多模光纜每公里3dB的衰減計算，數據中心鏈路一般不超過(guò)100米，這樣在光纖本身上的損耗不會(huì )超過(guò)0.3dB。

　　一條完整的MPO光纖鏈路是包含了兩個(gè)模塊盒和一條干線(xiàn)線(xiàn)纜的，總共的衰減我們可以計算得出：光纖盒的損耗是(2*1dB)加上光纖本身的損耗0.3dB，得到的鏈路損耗為2.3dB，可以支持10G網(wǎng)絡(luò )，但一旦鏈路增加一次跳接或者設計為較復雜的布線(xiàn)結構，會(huì )有什么問(wèn)題呢?

　　如果增加了一次跳接，三次跳接的情況，鏈路的損耗將變?yōu)?*1dB，再加上0.3dB，最后總的鏈路損耗達到了3.3dB，超出10G以太網(wǎng)的鏈路最大衰減需求。所以當一些復雜的結構加入的話(huà)，例如設備在配線(xiàn)區需要互聯(lián)，或者直接跨國2層設備上聯(lián)到三層設備時(shí)，這種鏈路將無(wú)法支持。

　　TE公司安普布線(xiàn)推出的MPOptimate光纖盒，在光纖連接器、耦合器部分做了優(yōu)化，將整個(gè)模塊盒的損耗降低到了0.35dB。

　　那么我們再來(lái)計算一下鏈路的損耗：2×0.35dB加上1dB，計算出來(lái)的兩個(gè)模塊盒的鏈路損耗最高只有1dB，對于萬(wàn)兆光纖網(wǎng)絡(luò )2.55dB損耗的要求，還有1.55dB的余量。按照這種計算方式，萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò )可以支持的最大的跳接次數達到了6次連接，并且仍有0.15dB的余量。這種低損耗的優(yōu)化光纖盒，可以幫助數據中心應用更高速的光纖網(wǎng)絡(luò )和更復雜的結構。

　　除了針對10G網(wǎng)絡(luò )的完美支持，MPOptimate系統還可以支持40G和100G以太網(wǎng)的應用在300米長(cháng)的萬(wàn)兆信道上，可以支持最多6個(gè)模塊盒的連接在100米和150米的40G和100G光纖網(wǎng)絡(luò )信道上，可以支持4個(gè)模塊盒的連接

　　將來(lái)數據中心的發(fā)展趨勢將是更加環(huán)保和節能，而降低能耗的更好的方法是減少數據中心中設備的使用量，例如減少二層設備

　　在圖示的布線(xiàn)結構中，主配線(xiàn)子系統和區域配線(xiàn)子系統中都不存在交換設備的情況下，可以講設備區域的布線(xiàn)直接連接至核心交換設備，這種方式的跳接次數將達到六次，對于萬(wàn)兆系統，MPOptimate系統也能更好的支持。