康寧光通信：為什么BASE-8會(huì )是數據中心的主流網(wǎng)絡(luò )解決方案？

  ICCSZ訊 在過(guò)去幾年中，數據中心的光纖布線(xiàn)解決方案不斷地進(jìn)化，而基于8芯的光纖的解決方案，在優(yōu)化結構化布線(xiàn)以及匹配收發(fā)器發(fā)展路線(xiàn)方面，正逐漸流行甚至成為主流選擇。在此趨勢不斷發(fā)展之時(shí)，深入了解行業(yè)背后的因素，分析到底是哪些挑戰不斷推動(dòng)著(zhù)base-8方案的發(fā)展，是非常有幫助的?；仡欉^(guò)去，并展望未來(lái)，我們能夠進(jìn)一步了解base-8方案的價(jià)值和市場(chǎng)潛力。

  要了解base-8解決方案是如何誕生的，我們必須回顧數據中心布線(xiàn)的歷史。很多在布線(xiàn)行業(yè)從業(yè)時(shí)間較長(cháng)的人，都可能會(huì )回憶起在現場(chǎng)端接和安裝光纖的艱苦日子，一次操作一芯光纖。隨著(zhù)數據中心的數量和規模不斷增長(cháng)，設計人員和安裝人員不得不管理數百甚至數千個(gè)單芯光纖和雙芯光纖連接器。但由于空間和時(shí)間對于數據中心來(lái)說(shuō)都非常的寶貴，這種傳統的方法肯定難以滿(mǎn)足部署密度和速度方面的需求。

  因此，在1996年，出現了MTP(MPO型)連接器，它徹底改變了數據中心布線(xiàn)的設計和部署。它在一支線(xiàn)纜和插頭中可容納12根光纖，在滿(mǎn)足高水平的速度、密度和安裝方便性方面取得了巨大進(jìn)展。

  第一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題是，base-12解決方案是何時(shí)，以及為什么最先得到廣泛部署?在九十年代中期，行業(yè)急切需要開(kāi)發(fā)一種模塊化、高密度、結構化布線(xiàn)系統，base-12連接應運而生，這種系統可以快速部署到數據中心，同時(shí)還可在機架中實(shí)現大的端口密度。由于TIA/EIA-568A光纖顏色編碼標準是基于12根光纖為一組制定的，加之帶狀光纖通常為12根光纖一組。因此，以數字12為增量擴展高密度連接方案就變得非常合理，因此12芯光纖MTP連接器和base-12連接應運而生。

  從歷史上看，MTP終端的干線(xiàn)光纜一直擔任著(zhù)數據中心結構化布線(xiàn)的主干，從主配線(xiàn)間接出并連至分區配線(xiàn)區域。當時(shí)的主流數據速率沒(méi)有超過(guò)10GbE，因此服務(wù)器、交換機和存儲設備上的光端口是雙工的，或者是雙芯光纖的。因此，通過(guò)base-12 MTP連接器實(shí)現高密度主干連接的同時(shí)，需要12 芯光纜到 2 芯光纜的接線(xiàn)模塊和分支跳線(xiàn)來(lái)為設備上的兩芯光纖的端口提供兩芯光纖的接口。由于數字 12 可以被數字 2 整除，因此這種MTP布線(xiàn)和分線(xiàn)解決方案可以很容易地為網(wǎng)絡(luò )設備提供雙芯光纖接口，并充分利用base-12主干光纜的光纖。事實(shí)上，僅需要一個(gè)連接器與一個(gè)模塊，使用MTP連接器進(jìn)行結構化布線(xiàn)就可以將光纖部署到六個(gè)雙工端口。

  行業(yè)快速發(fā)展到2009年，數據中心基礎設施面臨的挑戰越來(lái)越大，部署的密度和速度變得更加關(guān)鍵。在此之前，大多數數據中心解決方案都是基于傳統局域網(wǎng)市場(chǎng)上常用的硬件設計。因此，行業(yè)需要一種專(zhuān)門(mén)針對數據中心的方案，而不僅僅是一般性的布線(xiàn)問(wèn)題。隨著(zhù)數據中心市場(chǎng)的持續增長(cháng)，專(zhuān)門(mén)設計的預端接光纖解決方案呼之欲出。當這樣的解決方案出現時(shí)，它解決了數據中心將過(guò)多寶貴而有限的空間用于布線(xiàn)的挑戰，同時(shí)也優(yōu)化了基礎設施組件、加快了部署速度，并且非常便于使用和維護。在上市后的10年中，它為行業(yè)帶來(lái)的價(jià)值不斷得到證明。密度、網(wǎng)絡(luò )正常運行時(shí)間、速度、簡(jiǎn)單性和滿(mǎn)足未來(lái)需求的清晰過(guò)渡路徑，是其不斷發(fā)展的關(guān)鍵因素。

  從2009年到2013年，與數據中心相關(guān)的光學(xué)技術(shù)和協(xié)議路線(xiàn)圖不斷發(fā)展和結晶。與主要收發(fā)器、交換機、服務(wù)器和存儲制造商的討論表明，雖然可能會(huì )出現許多收發(fā)器技術(shù)選擇，但所有選擇都將基于雙芯光纖或八芯光纖連接。換言之，對于40G到400G的以太網(wǎng)傳輸，所有方向都通向這些解決方案。

藍色字體表示截至2017年的ieee標準協(xié)議

  盡管雙芯光纖和八芯光纖解決方案是未來(lái)的發(fā)展方向，但一些短期的替代方案也將提供不同的基本光纖數量。如上表所示，通往400G的路徑，包括了作為base-32和base-16解決方案的第一代和第二代OM3/OM4并行傳輸建議。然而，與著(zhù)名的收發(fā)器、交換機、服務(wù)器和存儲供應商的討論表明，由于制造成本和連接器的復雜性，這些解決方案不會(huì )得到廣泛的部署。

  設想一個(gè)主干基礎設施，使用了16、24或32光纖增量的MTP連接器。將此連接器引入布線(xiàn)基礎設施意味著(zhù)您正在用最小的公分母布線(xiàn)：這種收發(fā)器技術(shù)服務(wù)頻率最低，而且使用壽命最短。對于基于8或12芯以上光纖的基礎設施，需要分支轉換來(lái)與更常見(jiàn)的并行收發(fā)器(如sr4或psm4)連接。轉換模塊在支持不同光纖數量的光端口和接口的同時(shí)，增加了成本和鏈路插入損耗。

  第三代解決方案則面向基于OM3/OM4光纖的400G并行傳輸，這是一種8芯光纖解決方案，有望獲得廣泛的市場(chǎng)接受。由于數字8完全可以被數字2整除，因此與base-12一樣，base-8骨干連接可以很容易地與2光纖收發(fā)器一起工作。但是，base-8連接卻可以為最常見(jiàn)的40G、100G和400G收發(fā)器類(lèi)型提供最大的靈活性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，base-8連接為10G到400G傳輸提供了最適合未來(lái)發(fā)展的解決方案。

  收發(fā)器領(lǐng)域的技術(shù)變化很快，但任何安裝了40G線(xiàn)路的人都會(huì )知道，一種常見(jiàn)的收發(fā)器類(lèi)型是QSFP，而它通常使用8芯光纖。base-12可以連接到8芯光纖QSFP端口，事實(shí)上，現在許多運行40G線(xiàn)路的人都在骨干網(wǎng)中安裝了base-12連接。然而，很明顯，在8芯光纖收發(fā)器中安裝12芯光纖連接器意味著(zhù)有4芯光纖未使用。

  為了解決這個(gè)問(wèn)題，供應商也提供了解決方案，當使用并行base-8收發(fā)器和base-12光纜時(shí)，可以100%利用主干的光纖，就是使用12芯到8芯的轉換模塊或分支跳線(xiàn)。但解決一個(gè)問(wèn)題只會(huì )引入另一個(gè)問(wèn)題：轉換模塊會(huì )增加插入損耗，因為鏈路有更多的MTP連接器對。這種情況影響了鏈路的性能，增加了與轉換模塊相關(guān)的成本。業(yè)界需要一種更好的方式!

  管理基于2芯和8芯光纖技術(shù)的系統，解決方案就是使用base-8連接。這需要為數據中心設計新的、基于8芯的預端接光纜。此解決方案提供了預端接解決方案的所有價(jià)值，并增加了卓越的網(wǎng)絡(luò )可擴展性、改進(jìn)的鏈路性能和100%的光纖利用率。base-8解決方案為各種網(wǎng)絡(luò )應用帶來(lái)了附加價(jià)值，同時(shí)也為布線(xiàn)基礎設施的管理帶來(lái)了便利。

  新的網(wǎng)絡(luò )應用已經(jīng)出現，例如將高速端口(40G)分開(kāi)到低速端口(10G)，以降低成本和增加密度。端口分支部署已成為一種流行的網(wǎng)絡(luò )工具，并推動(dòng)了并行光收發(fā)器的巨大行業(yè)需求。如今，端口分支通常在將40/100G并行光學(xué)收發(fā)器分為四個(gè)10/25G鏈路操作時(shí)使用。分支并行端口有利于多個(gè)應用，例如構建更大規模的脊葉架構網(wǎng)絡(luò )，并實(shí)現高密度10/25G網(wǎng)絡(luò )。

  此應用與新的base-8布線(xiàn)有何關(guān)系?與原生40G或100G網(wǎng)絡(luò )的部署一樣，并行收發(fā)器在端口分支模式下工作時(shí)可在8芯光纖運行。base-8光纜與收發(fā)器要求完全匹配，消除了未使用的光纖。

  除了解決光纖利用率、鏈路損耗、部署高密度和高帶寬網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)成本以及其他問(wèn)題外，base-8的最后一個(gè)主要挑戰，就是當MTP連接器直接插入收發(fā)器時(shí)，使得管理布線(xiàn)基礎設施變得更加復雜。過(guò)去，布線(xiàn)解決方案使用無(wú)針的MTP到MTP主干光纜執行10G等雙工任務(wù)。這些主干光纜插入MTP到LC轉換模塊，LC雙工跳線(xiàn)從模塊接至數據中心電子設備。由于MTP互相連接的時(shí)候，需要一個(gè)有插針到無(wú)插針的連接，而MTP-到-LC模塊在模塊內部采用了帶插針的MTP連接器。而當遷移到并行光學(xué)系統時(shí)，主干光纜被安裝到MTP適配器面板中，MTP跳線(xiàn)從主干光纜連接到電子設備。這就是布線(xiàn)挑戰可能出現的地方。

  由于并行光收發(fā)器總帶有插針的，因此需要一個(gè)有插針到無(wú)插針的跳線(xiàn)將無(wú)插針MTP到MTP主干光纜連接到收發(fā)器。如下圖所示，根據鏈路的不同，需要兩種附加跳線(xiàn)類(lèi)型：一種是用于直連主分配區域中兩段主干光纜的帶插針到帶插針的MTP跳線(xiàn)，另一種是用于直接連接兩個(gè)收發(fā)器的不帶插針到不帶插針的MTP跳線(xiàn)。與使用單一種類(lèi)LC雙工跳線(xiàn)的傳統雙工系統相比，這些配置要求將所需的跳線(xiàn)種類(lèi)翻了三倍。這種跳線(xiàn)的復雜性也給數據中心帶來(lái)了風(fēng)險，如果錯誤的跳線(xiàn)用于錯誤的位置，可能會(huì )造成損壞。

  為了解決這些問(wèn)題，新的base-8解決方案將帶插針的MTP接頭用于MTP到MTP主干光纜。此更改允許在整個(gè)光纖基礎架構中使用無(wú)針到無(wú)針的跳線(xiàn)，而不必考慮布線(xiàn)設計，從而消除了三種跳線(xiàn)配置的需要，并消除了風(fēng)險。

  Base-8為光學(xué)技術(shù)和協(xié)議路線(xiàn)圖提供了最有效的連接并帶來(lái)了巨大的價(jià)值，因在全球和所有垂直領(lǐng)域都得到了廣泛采用。我們最常收到的客戶(hù)反饋就是，為什么一直都沒(méi)有一個(gè)基于8芯光纖的解決方案?他們非常希望能看到一些解決方案，能深入結合技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)，并為他們提供最大的靈活性。數據中心運營(yíng)商和所有者都知道，使用base-8解決方案，他們可以盡可能地降低網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)的風(fēng)險，并已經(jīng)為當下和未來(lái)做好了優(yōu)化。

  關(guān)于作者

  Jennifer Cline是康寧公司的項目經(jīng)理。她曾在工程服務(wù)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)、現場(chǎng)銷(xiāo)售和產(chǎn)品線(xiàn)管理等領(lǐng)域任職。David Hessong是康寧公司全球數據中心市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理。在公司任職期間，他曾在工程服務(wù)、產(chǎn)品線(xiàn)管理和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面擔任職務(wù)。