全面解析低損耗光纖系統(tǒng)：應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心有何優(yōu)勢？

　　ICCSZ訊    隨著數(shù)據(jù)中心，大數(shù)據(jù)、云計算等各種新名詞，新應(yīng)用的出現(xiàn)，閃花了小編的眼，相信各位看官也有人跟小編一樣，需要通過各種方式不斷補充，不然就會變文盲，流淚ing…本期技術(shù)專題，小編特地請來TE安普布線的資深工程師們，詳細講解低損耗光纖系統(tǒng)。(低損耗光纖在一些公司的宣傳中也叫零損耗光纖，實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是家灰常靠譜滴公司，絕不會忽悠大家滴，因此，俺們就叫它低損耗光纖系統(tǒng)。)

　　首先我們看一下數(shù)據(jù)中心對于光纖網(wǎng)絡(luò)的需求，包括光纖帶寬的日益增長和不同規(guī)模數(shù)據(jù)中心中布線設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性。

　　我們從下面圖表可以看出，90年代，水平布線還是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年左右隨著千兆以太網(wǎng)成本的降低和萬兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)，水平部分基本都是采用一千兆的網(wǎng)絡(luò)，而主干采用萬兆網(wǎng)絡(luò)。

　　現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心，隨著傳輸信息量的不斷增加，以及網(wǎng)絡(luò)端口成本的降低，數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)所推薦的產(chǎn)品在水平部分已經(jīng)達到了萬兆以太網(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。

　　數(shù)據(jù)中心里的核心設(shè)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(cè)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，40G已經(jīng)開始出現(xiàn)，并隨著成本的不斷降低，在未來幾年里將慢慢占據(jù)重要地位。

　　網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，將對我們的系統(tǒng)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)的要求將會越來越高，其中最主要的一個指標(biāo)就是光纖鏈路的損耗，也就是我們常說的光纖衰減。

　　那么我們來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1.9dB。采用OM4光纖可以傳輸?shù)?50米的距離，損耗不能超過1.5dB

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

　　除了以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心還會經(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2.19dB/2.22dB，16G的光纖通道不能超過1.95dB/1.97dB。

　　傳輸距離的概念大家比較清楚，那損耗的參數(shù)代表什么呢?損耗其實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(shù)值，經(jīng)過一定的計算公式，就轉(zhuǎn)換成了我們所說的損耗值。

　　那么越高的損耗意味著光信號衰減越高，而光纖鏈路中損耗比例戰(zhàn)的最大的是連接器部分，比如一個耦合器的損耗，標(biāo)準(zhǔn)要求是最高0.75dB。一般情況下一條光纖鏈路中都會包含多個耦合器，而100米的光纜最大的衰減是不能超過0.35dB的，所以一個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(shù)據(jù)中心光纖網(wǎng)絡(luò)衰減方面的需求，現(xiàn)在隨著數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷增大，所涉及到的網(wǎng)絡(luò)不斷擴展，在光纖布線的結(jié)構(gòu)上的需求也越來越復(fù)雜。

　　更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也對光纖網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計起到極為重要的作用。

　　下面這張圖是一個很典型的數(shù)據(jù)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)，這兩個網(wǎng)絡(luò)的光纖同時匯聚到中間的光纖配線柜中，然后通過跳接的方式在光纖配線柜對各個網(wǎng)絡(luò)端口進行集中管理。

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

　　在一個典型的一條鏈路中包含四次跳接的案例中，設(shè)備區(qū)的光纖通過MPO光纜和模塊盒連接至單獨劃定的主配線區(qū)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交換機同樣通過MPO光纜和模塊盒的形式連接至主配線區(qū)。交換機和設(shè)備之間的跳接就存在四個MPO模塊盒。這種設(shè)計方式目前已經(jīng)應(yīng)用在很多大型的、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者安全性要求高的數(shù)據(jù)中心。

　　那么目前數(shù)據(jù)中心解決方案中，如此高速的網(wǎng)絡(luò)帶寬和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對我們在選擇布線產(chǎn)品的時候會有什么樣的影響呢?或者說，布線系統(tǒng)如何選擇才能適合如此高標(biāo)準(zhǔn)的光纖網(wǎng)絡(luò)和多連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呢?

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

　　首先讓我們來看一下典型的MPO系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和光纖損耗。以萬兆網(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這個值，萬兆網(wǎng)絡(luò)將無法工作，或者自動降為千兆網(wǎng)絡(luò)，所以在設(shè)計一條萬兆光纖鏈路時，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(shù)據(jù)中心鏈路一般不超過100米，這樣在光纖本身上的損耗不會超過0.3dB。

　　一條完整的MPO光纖鏈路是包含了兩個模塊盒和一條干線線纜的，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(shè)計為較復(fù)雜的布線結(jié)構(gòu)，會有什么問題呢?

　　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(dāng)一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)加入的話，例如設(shè)備在配線區(qū)需要互聯(lián)，或者直接跨國2層設(shè)備上聯(lián)到三層設(shè)備時，這種鏈路將無法支持。

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

　　那么我們再來計算一下鏈路的損耗：2×0.35dB加上1dB，計算出來的兩個模塊盒的鏈路損耗最高只有1dB，對于萬兆光纖網(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，萬兆網(wǎng)絡(luò)可以支持的最大的跳接次數(shù)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(shù)據(jù)中心應(yīng)用更高速的光纖網(wǎng)絡(luò)和更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

　　除了針對10G網(wǎng)絡(luò)的完美支持，MPOptimate系統(tǒng)還可以支持40G和100G以太網(wǎng)的應(yīng)用在300米長的萬兆信道上，可以支持最多6個模塊盒的連接在100米和150米的40G和100G光纖網(wǎng)絡(luò)信道上，可以支持4個模塊盒的連接

　　將來數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢將是更加環(huán)保和節(jié)能，而降低能耗的更好的方法是減少數(shù)據(jù)中心中設(shè)備的使用量，例如減少二層設(shè)備

　　在圖示的布線結(jié)構(gòu)中，主配線子系統(tǒng)和區(qū)域配線子系統(tǒng)中都不存在交換設(shè)備的情況下，可以講設(shè)備區(qū)域的布線直接連接至核心交換設(shè)備，這種方式的跳接次數(shù)將達到六次，對于萬兆系統(tǒng)，MPOptimate系統(tǒng)也能更好的支持。