過時(shí)的光纖技術(shù)？現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心不需要！

      大家是否記得之前討論的關(guān)于“光纖面向未來”的話題？無論答案與否，我們都需要密切關(guān)注光纖技術(shù)的發(fā)展和供應(yīng)商的能力。同時(shí)結(jié)合應(yīng)用擔(dān)保以確保從現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心最關(guān)鍵的光纖網(wǎng)絡(luò)中獲取最大的投資回報(bào)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也需要不斷修正以符合高性能光纖系統(tǒng)的要求。隨著工作的持續(xù)進(jìn)展，ISO / EIA機(jī)構(gòu)終將會(huì)制定出完善的各項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，但同時(shí)，作為客戶的您也需要了解這些趨勢(shì)。

      集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（CNA）或“光纖到桌面”是光纖面向未來設(shè)計(jì)的一個(gè)典型案例，然而這些網(wǎng)絡(luò)確實(shí)都已經(jīng)過時(shí)了。在網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)管理者都會(huì)遇到相似的情況，當(dāng)帶寬需求增加時(shí)，早期的多模光纖會(huì)隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)可用距離下降的問題。許多客戶都開始更換OS2光纖，因?yàn)檫@種光纖的“未來”發(fā)展空間非常有限。

      我們?cè)跀?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中使用的許多光連接器，比如Biconic、ST、MTRJ甚至SC連接器，現(xiàn)在都已經(jīng)過時(shí)或者即將過時(shí)。同時(shí)，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)落后于目前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的需求和現(xiàn)實(shí)也是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)光纖和銅纜技術(shù)要向更高帶寬和更高密度的方向去發(fā)展。過去，客戶認(rèn)為他們?cè)贑NA光纖網(wǎng)絡(luò)的投資，購買的是未來的最終產(chǎn)品。事實(shí)上，當(dāng)今的應(yīng)用需求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際操作并不完全相符。因此，了解這種差距有助于避免在過時(shí)的光纖技術(shù)上進(jìn)行投資！

      光纖，像數(shù)據(jù)中心的其它技術(shù)一樣，要與不斷呈指數(shù)增長的帶寬需求保持步伐一致。曾經(jīng)被認(rèn)為是“高”帶寬的多模光纖已經(jīng)發(fā)展到了極限。隨著多模光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，帶寬能力也能得到不斷提高。有趣的是在這條發(fā)展的道路上，清晰的體現(xiàn)了多模光纖的局限性。光器件的一系列小改進(jìn)和調(diào)整就能實(shí)現(xiàn)更高的帶寬能力。然而，對(duì)于現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心而言，非常有必要重新考慮光纖網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和安裝規(guī)范。

圖1 光纜的傳輸距離和速度

      多模光纖標(biāo)準(zhǔn)（OM3或OM4）是目前大多數(shù)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用所選擇的傳輸媒介。OM3/OM4光纖提供的帶寬大幅增加，支持40和100G的速度，以適應(yīng)下一代網(wǎng)絡(luò)解決方案對(duì)帶寬的需求，這并非表示單芯光纖就可以支持40G或100G的長距離傳輸；而是標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)允許多芯光纖并行工作，提供N X 10G的總帶寬，其中N是所用光纖的數(shù)量。這樣8芯光纖一起工作，可以提供40G的雙向帶寬。同理，20芯光纖可以提供100G的連接。

      雖然采用光纖并行傳輸可以解決高帶寬的需求問題，但是在實(shí)際操作的過程中，仍會(huì)有一些問題。通常我們把每個(gè)光纖鏈路看作兩個(gè)連接器——發(fā)送器和接收器。那么如何并行使用這8芯或者20芯光纖呢？所幸多年前NTT就研究出多芯光纖的并行處理方法。像MPO這樣的多芯光纖連接器，可以將多芯光纖組織起來，在邏輯和機(jī)械上實(shí)現(xiàn)性能。

      數(shù)據(jù)中心需要具備高擴(kuò)展性，可以采用許多潛在的應(yīng)用、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和架構(gòu)方式來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營方正在尋找可以節(jié)約資金并優(yōu)化運(yùn)營成本的模式，這就需要設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)那些開始是小規(guī)模，并能快速擴(kuò)展的模塊化系統(tǒng)。這些可變更、可重新部署以及可重復(fù)利用的解決方案則提供了搭建用的模塊。

      除了配線靈活和提供多路光纖外，光纖的可支持距離能極大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和效用。以大型數(shù)據(jù)中心為例，大型數(shù)據(jù)中心需要支持多個(gè)連接點(diǎn)并且覆蓋區(qū)域的面積要大。光纖布線系統(tǒng)能夠支持的最大距離就成為主要的考慮因素。

      所以需要制定能支持40G和100G的應(yīng)用的布線應(yīng)用規(guī)范。我們知道OM3光纖的點(diǎn)到點(diǎn)連接可以在100米的傳輸距離內(nèi)支持40G和100G的應(yīng)用。OM4光纖可以支持150米的傳輸距離。重要的是理解如何將其應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中，包括對(duì)區(qū)域布線和分層架構(gòu)的多鏈接和互連配線（很少采用點(diǎn)到點(diǎn)的配置）。互連配線損耗（鏈接中每個(gè)連接器的損耗）導(dǎo)致可支持的傳輸總距離降低，然而，由互連配線損耗導(dǎo)致的傳輸距離損失并非恒定不變。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須包括多鏈接和配線，這些因素對(duì)可靠性的影響，客戶必須了解而且要考慮好。

       如8G光纖通道的應(yīng)用就必須按其特有的規(guī)則來部署。對(duì)于光纖通道和以太網(wǎng)，需要遵守的規(guī)則是數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線時(shí)要采用高性能的光纖和連接器。正如低帶寬的光纖已經(jīng)過時(shí)，當(dāng)前的ISO和TIA光纖連接標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)跟不上時(shí)代了。目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每個(gè)連接器的損耗是0.75db。只有兩個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”連接器才能在現(xiàn)代高速應(yīng)用中滿足最大允許連接損耗標(biāo)準(zhǔn)。好消息是如今的技術(shù)可以輕松超出連接器損耗“標(biāo)準(zhǔn)”。而壞消息是當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)中心時(shí)不能繼續(xù)參照這些標(biāo)準(zhǔn)值了。我們需要用新辦法來定義光纖系統(tǒng)性能。

圖2 一個(gè)具有高度可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)方案的實(shí)例

        設(shè)定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的目的是明確定義無風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)。過去，最終用戶不需要自行設(shè)計(jì)解決方案，因?yàn)樾袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)能提供設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和通用應(yīng)用支持。試想，如果沒有一個(gè)切實(shí)可行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，那么用戶會(huì)面臨什么？一個(gè)典型的設(shè)計(jì)實(shí)例：需要帶3段跳線的160米長的光纖鏈路，這個(gè)鏈路支持8G光纖信道多少距離？如果需要更多的跳線或者更長的傳輸距離時(shí)應(yīng)該怎么辦？誰來驗(yàn)證新的布線配置？可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求并且支持所有有源設(shè)備廠商的產(chǎn)品嗎？我們的“新標(biāo)準(zhǔn)”應(yīng)該是什么呢？

      定義這個(gè)“新標(biāo)準(zhǔn)”可以從元器件的角度來實(shí)現(xiàn)。例如公認(rèn)的連接器損耗“標(biāo)準(zhǔn)”值是0.75db，但是，實(shí)際上我們可能真正期望的損耗值是0.2db，甚至更小。在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)定一個(gè)總的系統(tǒng)損耗最大值，可能低于1.5db。因此，從可允許的總損耗中減去所用光纖的損耗，再除以所用連接器的數(shù)目，這樣就可以得到所需連接器的性能。最后，我們可以把損耗值與布線廠商宣稱的產(chǎn)品聲明做一比較。請(qǐng)注意，為確保設(shè)計(jì)的一致性，供應(yīng)商必須確保最大損耗值，而不是使用像“平均值”或“典型值”之類產(chǎn)生樂觀假象的數(shù)據(jù)。

      在這種方法中，最終用戶設(shè)計(jì)系統(tǒng)并驗(yàn)證應(yīng)用支持。供應(yīng)商通常不負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，但需要提供設(shè)計(jì)決策所需要的大量數(shù)據(jù)。有些最終用戶認(rèn)為應(yīng)該有更好的方式來解決這個(gè)問題。有些廠商能提供擔(dān)保的應(yīng)用指南，以下表為例。通常，采用數(shù)據(jù)中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)元素來描述整體的應(yīng)用支持。