OM5光纖將成為數(shù)據(jù)中心的重要選擇

  ICC訊 5G的建設(shè)及應(yīng)用普及的過(guò)程，使我們?nèi)粘Ｉ钪械臄?shù)據(jù)將會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)倍增長(zhǎng)，對(duì)我們社會(huì)的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，存儲(chǔ)能力將提出新的要求。云服務(wù)商最終的發(fā)展將會(huì)是計(jì)算能力，服務(wù)器規(guī)模以及終端客戶的數(shù)量等多方面的比拼。

  云計(jì)算、虛擬化、流媒體、物聯(lián)網(wǎng)…，幾乎所有IT技術(shù)的演進(jìn)都離不開(kāi)對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蕾?。在這種需求的推動(dòng)下，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃及建設(shè)過(guò)程中逐漸成為越來(lái)越重要的考量指標(biāo)。可以看到，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定中，對(duì)布線系統(tǒng)的要求越來(lái)越具有前瞻性。

  1、數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)

  采用5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可能意味著用戶將通過(guò)靠近移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站的本地?cái)?shù)據(jù)中心來(lái)尋求當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而，當(dāng)前處理邊緣數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)中心遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求，因此，邊緣計(jì)算和微型數(shù)據(jù)中心正處于爆發(fā)式增長(zhǎng)初期，進(jìn)而也會(huì)對(duì)云中心數(shù)據(jù)中心提出更高的要求。

  據(jù)研究表明，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署進(jìn)一步加劇了蜂窩運(yùn)營(yíng)商對(duì)更多網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，以滿足不斷增長(zhǎng)的WAN容量需求。與現(xiàn)在的4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比，5G的數(shù)據(jù)吞吐量增加了10倍，通信容量增加了100倍，對(duì)于所擁有這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的用戶，那么5G中心云數(shù)據(jù)中心的規(guī)模將會(huì)變得越來(lái)越大。5G網(wǎng)絡(luò)中心云數(shù)據(jù)中心的主干，當(dāng)前的100G端口將無(wú)法滿足及支撐用戶終端數(shù)據(jù)量指數(shù)倍增長(zhǎng)的需求，400G/800G在這里的應(yīng)用將會(huì)變得更加迫切。

  邊緣數(shù)據(jù)中心讓服務(wù)與人和應(yīng)用離的更近，也將承擔(dān)更多的數(shù)據(jù)處理的責(zé)任，那么眾多的邊緣數(shù)據(jù)中心及中心云數(shù)據(jù)中心，如何應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量的指數(shù)倍增長(zhǎng)?

  如何實(shí)現(xiàn)更快速的網(wǎng)絡(luò)連接

  1、增加波特率

  增加波特率

  采用更高級(jí)的編碼方式(PAM4)

  2、增加光纖芯數(shù)

  采用MPO/MTP連接器(MPO-12,MPO-24,MPO-16,MPO-32)

  3、增加波長(zhǎng)數(shù)量，采用更好的光纖

  波分復(fù)用CWDM/DWDM/SWDM

  采用更好的光纖

  2、OM5解決數(shù)據(jù)中心內(nèi)部OM3、OM4的距離限制問(wèn)題

  ISO和TIA標(biāo)準(zhǔn)化組織于2017年分別發(fā)布了最新的布線標(biāo)準(zhǔn)ISO 11801 3rd和TIA-568.0-D，指出OM5光纖是基于VCSEL激光器光源設(shè)計(jì)的，專為波分復(fù)用(WDM)指定了帶寬特性。這種新的光纖分類方法的目的在于為850nm和950nm之間的多種“短”波長(zhǎng)提供支持，該范圍內(nèi)的波長(zhǎng)在聚合后適合高帶寬的應(yīng)用。

  OM5寬帶多模光纜衰減從以前OM3, OM4光纜的3.5 dB/km降低到3.0 dB/km，另外增加了953nm波長(zhǎng)上的帶寬要求。

  ISO/IEC 11801-1 多模光纜技術(shù)參數(shù)

  同時(shí)支持未來(lái)的400G以太網(wǎng)，對(duì)于更高速的400G以太網(wǎng)應(yīng)用比如400GBase-SR4.2(4對(duì)光纖2個(gè)波長(zhǎng),每個(gè)通道采用50G PAM4)或者400G Base-SR4.4((4對(duì)光纖4個(gè)波長(zhǎng),每個(gè)通道采用25GNRZ)，OM5光纖更具有傳輸距離的優(yōu)勢(shì)。 

 支持 400G BiDi MSA 的多模鏈路介質(zhì)的傳輸距離列表

  數(shù)據(jù)中心多模應(yīng)用及傳輸距離表 Source ISO/IEC TR 11801-9908 3nd WD

  近幾年來(lái)，各光纖廠商和光模塊廠商紛紛報(bào)道了OM5以及“超寬帶多模光纖”在PAM4調(diào)制技術(shù)及波分復(fù)用技術(shù)加持下的最新傳輸結(jié)果，從報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，OM5光纖足以支持150米以上的100Gb/s、200Gb/s和400Gb/s多波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)，OM5光纖在各種傳輸標(biāo)準(zhǔn)下相比OM3、OM4更具有傳輸距離的優(yōu)勢(shì);OM5光纖將繼續(xù)引領(lǐng)多模光纖在數(shù)據(jù)中心內(nèi)布線的地位。

  3、OM5解決了大帶寬，低延時(shí)帶來(lái)的光纜數(shù)量暴增的問(wèn)題

  OM5光纖的幾何尺寸(50μm芯線，125μm包層)與OM3和OM4的相同，因此可以向下兼容這些類型的光纖，能夠從10G平滑升級(jí)至400G甚至更高速率，保證了OM5光纖應(yīng)用的靈活性及擴(kuò)展性;OM5光纖能夠以較少的多模光纖芯數(shù)支持更高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸，而成本和功耗都遠(yuǎn)低于單模光纖，當(dāng)前大型數(shù)據(jù)中心的傳輸速率不斷提高，100G/200G/400G超大型的數(shù)據(jù)中心，陸續(xù)在建設(shè)和規(guī)劃中，采用當(dāng)前OM3/OM4多模光纖勢(shì)必會(huì)形成大量光纖上行，這給數(shù)據(jù)中心布線帶來(lái)極大的壓力，更會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心氣流組織造成影響，長(zhǎng)期增加數(shù)據(jù)中心能耗。

  2017年11月，IEEE 802.3成立下一代200Gb/s與400Gb/s多模光纖物理層研究組，旨在采用比現(xiàn)有以太網(wǎng)更少的多模光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)200Gb/s和400Gb/s系統(tǒng)的傳輸，簡(jiǎn)稱“NGMMF研究組”。在2018年1月舉行的研究組第一次正式會(huì)議上，提出了400GBASE-SR8或400GBASE-SR4.2兩種方案替代400GBASE-SR16來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)400G以太網(wǎng)的支持。400GBASE-SR8方案采用8對(duì)光纖，可以充分利用現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)(采用對(duì)PAM4更友好的VCSEL)，目標(biāo)波長(zhǎng)為850nm;目前有QSFP-DD、OSFP和COBO 8-Lane幾種光模塊封裝。400GBASE-SR4.2方案采用4對(duì)光纖，保持了跟現(xiàn)有100 GBASE-SR4方案相同的布線方式，每根光纖傳2個(gè)波長(zhǎng)，同樣也采用PAM4調(diào)制技術(shù)，目標(biāo)波長(zhǎng)為850nm和一個(gè)更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光源。400GBASE-SR4.2加上PAM4調(diào)制技術(shù)(增加波特率)的方案更適合采用可支持多波長(zhǎng)的OM5光纖進(jìn)行布線，以增加波長(zhǎng)數(shù)量的方式來(lái)降低400G網(wǎng)絡(luò)的布線量增加的壓力。

  4個(gè)不同波長(zhǎng)分別為經(jīng)復(fù)用器后在OM5光纖樣品上傳輸

  4、OM5延續(xù)多模光纖在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的主導(dǎo)地位

  標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的認(rèn)可：目前，OM5 光纖已經(jīng)有通信工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布為TIA 492AAAE，并且作為IEC 60793-2-10第六版發(fā)布，OM5和TIA 492AAAE規(guī)格在IEC/ISO 11801第三版和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)布線標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA 568.3-D中得到認(rèn)可。

  可擴(kuò)展性強(qiáng)：OM5光纖在未來(lái)可以將短波波分復(fù)用(SWDM)和并行傳輸技術(shù)結(jié)合在一起，并且只需要8芯寬帶多模光纖(WBMMF)，就能夠支持200/400G以太網(wǎng)應(yīng)用。

  降低成本：OM5光纖借鑒了單模光纖的波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，延展了網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的可用波長(zhǎng)范圍，能夠在1芯多模光纖上支持4個(gè)波長(zhǎng)，把需要的光纖芯數(shù)降低為之前的1/4，這在很大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)的布線成本。

  兼容性和互操作性強(qiáng)：OM5光纖能夠和OM3光纖和OM4光纖一樣支持傳統(tǒng)應(yīng)用，而且它與OM3和OM4光纖能夠完全兼容且互操作性極強(qiáng)。

  5、長(zhǎng)飛OM5光纖部署中國(guó)鐵路主數(shù)據(jù)中心

  中國(guó)鐵路主數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目總投資22.7億元，占地約70畝，總建筑面積約4.6萬(wàn)平方米，項(xiàng)目建成后主要用于鐵路行業(yè)相關(guān)核心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、12306網(wǎng)站數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及交換等。

  該數(shù)據(jù)中心將機(jī)柜布局分成多個(gè)模塊，各系統(tǒng)在一個(gè)模塊找到最優(yōu)方案后，可以復(fù)制到其余模塊，而且模塊之間相互獨(dú)立，可以“啟用一部分，建設(shè)一部分”。由于5G網(wǎng)絡(luò)逐步覆蓋，在數(shù)據(jù)吞吐量上增加了10倍，通信容量也增加了100倍，對(duì)于承擔(dān)了所有鐵路服務(wù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、票務(wù)系統(tǒng)等主數(shù)據(jù)中心，當(dāng)前的40G端口將無(wú)法滿足及支撐用戶終端數(shù)據(jù)量指數(shù)倍增長(zhǎng)的需求，故整體主數(shù)據(jù)中心看到了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，成為了第一個(gè)使用OM5光系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，100G/400G甚至800G在這里事項(xiàng)將不是夢(mèng)。OM5光纖產(chǎn)品主要承載了ToR-leaf、leaf-spine之間的高速率傳輸。

  目前擴(kuò)展能力可以把1條24芯的MTP預(yù)端接光纜能提供12條100G通道，也可以通過(guò)適配器組的變更直接升級(jí)為2*400G通道。項(xiàng)目本身主要選購(gòu)了G4型高密度光纖配線架以及MTP-LC適配器以及24芯MTP OM5預(yù)端接光纜。

  6、OM5光纖將成為數(shù)據(jù)中心的重要選擇

  多模光纖一直是高效靈活的傳輸媒介，不斷開(kāi)發(fā)多模光纖新的應(yīng)用潛能，能使其適應(yīng)更高速的傳輸網(wǎng)絡(luò)。多模光纖搭配VCSEL具有低鏈路成本、低功耗、更高可用性的優(yōu)勢(shì)，成為大多數(shù)企業(yè)客戶最具成本效益的數(shù)據(jù)中心解決方案。云數(shù)據(jù)中心和企業(yè)本地?cái)?shù)據(jù)中心持續(xù)穩(wěn)定的需求增長(zhǎng)，為經(jīng)濟(jì)高效的多模光纖解決方案提供了廣大的市場(chǎng)前景。

  長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司對(duì)本公司生產(chǎn)的OM5光纖樣品分別進(jìn)行了850nm和908nm 波長(zhǎng)的400G SR8傳輸實(shí)驗(yàn)、100G SWDM4傳輸測(cè)試;結(jié)果顯示，該OM5光纖測(cè)試樣品可以支持50Gbps在PAM4信號(hào)下850nm波長(zhǎng)至少500米的無(wú)誤碼傳輸，在908nm波長(zhǎng)至少300米的無(wú)誤碼傳輸;在100G SWDM4傳輸系統(tǒng)中，OM5光纖測(cè)試樣品能支持400米以上的鏈路傳輸;測(cè)試結(jié)果展示了OM5光纖在100Gbps和400Gbps等數(shù)據(jù)中心內(nèi)高速互聯(lián)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

  OM5光纖具有擴(kuò)展性和靈活性，能夠以增加波特率(PAM4)和增加波長(zhǎng)數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)以較少的多模光纖芯數(shù)支持更高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸，而整體成本和功耗都遠(yuǎn)低于單模光纖，因此，未來(lái)在200G/400G/1T等超大型數(shù)據(jù)中心有廣泛的應(yīng)用前景。

作者：長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司    伍義群 王珩