如何在數(shù)據(jù)中心里應用多模光纖連接？

    在給數(shù)據(jù)中心選擇光纖布線解決方案時，無論是從策略選擇還是從經(jīng)濟選擇上來說，如果能選擇到一個使用壽命長、建設(shè)成本低、使用成本低的解決方案，那將是最理想的結(jié)果。一個光纜系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，至少可以使用15到20年，且將經(jīng)歷數(shù)代的系統(tǒng)設(shè)備更新和至少兩代的數(shù)據(jù)傳輸速率增長。

    某些參數(shù)，如信號時延、光纖帶寬、連接器類型、模式噪聲和連接性能等，在確定光纜系統(tǒng)的最長使用年限時，都起著重要的作用；另一個能影響數(shù)據(jù)中心物理層光產(chǎn)品使用壽命的重要參數(shù)是通道插入損耗。

    TIA-942標準定義了通道為安裝有特定應用設(shè)備的兩點之間的端到端傳輸路徑。光學網(wǎng)絡(luò)的整體性能取決于各個通道的性能是否符合傳輸標準所指定的比特誤碼率（BER）要求。

    多模光纖的最大通道距離與帶寬性能參數(shù)和所被允許的通道最大插入損耗預算相關(guān)。例如，對于一個使用850nm OM3光纖的300米10GBase-SR鏈路而言，所能被允許的最大插入損耗是2.6分貝。在這2.6分貝的預算里，有1.1分貝用于光纖本身所固有的損耗，而光纖連接和/或連接器損耗就占了另外的1.5分貝。

    數(shù)據(jù)傳輸速率越高，通道插入損耗預算就越嚴格。另外，每隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的增加，多模光纖所能支持的端到端傳輸距離就越來越小。通道插入損耗預算越來越嚴格和多模光纖所支持的通道距離越來越短的趨勢，在部署一個結(jié)構(gòu)化光學布線網(wǎng)絡(luò)，或模塊化高密度MPO布線解決方案時，都應該多加注意。

    為取得靈活性走向結(jié)構(gòu)化

    在數(shù)據(jù)中心里實施結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，對于提高基礎(chǔ)布線設(shè)施的效率和使用周期，是非常重要的。一種結(jié)構(gòu)化的布線解決方案，正如TIA-942標準推薦的，以其方便的設(shè)備移動、添加和更改（MAC），優(yōu)化了布線系統(tǒng)的靈活性，來面對現(xiàn)在及將來的網(wǎng)絡(luò)需求。如圖一所示。

          圖一：數(shù)據(jù)中心里的結(jié)構(gòu)化布線解決方案提供靈活性以應對目前和未來的網(wǎng)絡(luò)需求

    數(shù)據(jù)中心的主配線區(qū)（MDA）包括了主交叉連接（MC），是數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的中心布線區(qū)。骨干布線在整個數(shù)據(jù)中心里都是從MC延伸的星型網(wǎng)絡(luò)，而特別延伸到水平配線區(qū)（HDA）。同樣的，水平布線以星型拓撲結(jié)構(gòu)從HDA里的水平交叉連接安裝到各個設(shè)備配線區(qū)（EDA），或安裝到位于HDA 和EDA之間的區(qū)域配線區(qū)（ZDA）。

    一個水平交叉連接不是必須的。例如，使用光纖的數(shù)據(jù)中心也許會實施集中化，而不是分布的電子數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。集中化光纖布線作為HAD里交叉連接的可選方案之一，來支持一些集中的電子設(shè)備。集中化光學布線通過在HDA里進行拉伸光纜、連接器連接或尾纖熔纖等方式，提供從數(shù)據(jù)中心的EDA到集中化交叉連接的連接。當不使用水平交叉連接時，布線從MDA里的主交叉連接直接延伸到ZDA或EDA。

    選擇一個集中化的光纖基礎(chǔ)設(shè)施，也許能夠提高鏈路距離，但也許增加了連接器數(shù)量因而可能導致整個通道的插入損耗。若要符合未來數(shù)據(jù)率的需求，就必須兼容考慮通道距離和插入損耗。但無論如何，在進行光纖基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)前，都應該認真規(guī)劃并周全考慮，以減少網(wǎng)絡(luò)布線維修和拆遷的可能性。

    例如，結(jié)構(gòu)化光學布線已成為了能對數(shù)據(jù)中心里的儲存區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）進行有效監(jiān)測的的一個要素，即使某個SAN具有數(shù)百個甚至數(shù)千個端口。但是，單單實施結(jié)構(gòu)化布線不一定能解決數(shù)據(jù)中心里的問題。隨著越來越多的服務(wù)器進入儲存區(qū)域網(wǎng)絡(luò)里，傳統(tǒng)光學布線解決方案的局限就被暴露出來了。特別是，SAN里所需要的光纖數(shù)量，正從數(shù)百根增加至數(shù)千根。在一個結(jié)構(gòu)化的布線建筑里，部署較新的、模塊化的、高密度的布線解決方案，是一個最好的方法，以便達到數(shù)據(jù)中心可管理性、可測量性和高可靠性的物理層次需求。

    高密度、模塊化連接

    在一個結(jié)構(gòu)化布線建筑里部署模塊化、高密度光光纖產(chǎn)品解決方案，如MPO系列（包括MPO主干組件、模塊和扇出跳線），可以帶來很多好處，包括：布線空間節(jié)省50%， 施工時間節(jié)約80%。一個部署在結(jié)構(gòu)化化布線拓撲里的模塊化、高密度解決方案，可以很輕易地增加到數(shù)萬個端口，并有效地減低在數(shù)據(jù)中心里進行MAC的時間，因此降低運作成本。

    目前，我們已有很多辦法來應付數(shù)據(jù)中心的未來增長和變化?，F(xiàn)在就讓我們來討論如何保持這個模塊化、高密度的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，以應付未來高速數(shù)據(jù)傳輸應用。

    除了可管理性和可測量性，部署一個模塊化、高密度并基于MPO的布線系統(tǒng)的另一個好處就是能遷移通道來加快數(shù)據(jù)傳輸速率?；诓糠謪?shù)特性，基礎(chǔ)設(shè)施可輕易地遷移到未來較高數(shù)據(jù)傳輸速率技術(shù)，如用于32-、64- 和128- 千兆光纖通道以及40-和100-千兆以太網(wǎng)里的平行光纖技術(shù)。實際上，部署一個符合InfiniBand 12X-QDR(120-千兆)、時延 ≤0.75ns及相關(guān)距離等相關(guān)要求的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，雖然當前正運載串行性傳輸信號，但能很容易地遷移到發(fā)送出平行光纖InfiniBand信號。

    目前的挑戰(zhàn)，就是要保持深謀遠慮，并部署最佳的光纖和連接器，以便滿足當前和未來高數(shù)據(jù)速率傳輸時的通道插入損耗預算和傳輸距離要求。

    數(shù)據(jù)中心里的大部分鏈路都少于150米，使得基于VCSEL的850nm短波收發(fā)器能夠使用。當和OM3光纖一起使用時，這些較低價格的電子產(chǎn)品是更優(yōu)化的選擇。在布線基礎(chǔ)設(shè)施里指定使用高級光纖如OM3,能減低碼元竄擾(ISI)噪聲。在同樣通道插入損耗許可的情況下，與OM2 和 OM1光纖相比，0M3光纖的傳輸距離也更遠。如圖二和圖三所示。

圖二：通道插入損耗預算

圖三：OM3 布線可以降低能量損耗并延長傳輸距離

低損耗連接

    另一個重要的課題是在改善布線基礎(chǔ)設(shè)施投資的回收期時必須要考慮的：實施一個含模塊化、高密度、基于MPO的連接性的結(jié)構(gòu)化布線解決方案，也許會增加通道插入損耗，這是因為通道里的連接器數(shù)量增加了。

    為了確保低BER, 通道距離和通道插入損耗應該少于相關(guān)標準。如果連接距離和通道損耗超標，將會造成系統(tǒng)BER的超標.如圖四所示。

圖四：光纖通道的最大支持距離

    為改善這個問題并提高光學布線基本設(shè)施的使用壽命，高質(zhì)量的低損耗光纖組件是必不可少的。低損耗MPO主干、扇出跳線、模塊和跳線能有效幫助降低通道插入損耗，并使布線基礎(chǔ)設(shè)施能夠輕易地遷移到支持未來更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

    例如，8-千兆光纖通道，能支持OM3光纖在不大于2.4分貝的連接器插損預算里進行100米距離的傳輸。若一個MPO配對的最高插入損耗是0.5分貝，而每個MTP至LC扇出模塊的最高插入損耗是0.75分貝，最終通道里的最高連接器損耗將會是2.75分貝。

    這就超出了所建議的8-千兆光纖通道在100米傳輸距離里連接器損耗預算不能超過2.4分貝的標準，否則就將降低在8-千兆光纖通道的可支持的最大傳輸距離。但是，若使用低損耗組件，使得每個MTP至LC扇出模塊間的最高插入損耗為0.5分貝，每個MTP 組合的最高損耗為0.35分貝，最終整個通道里的最高連接器損耗為1.85分貝，在超出于100米的情況下將仍能提供8千兆光纖通道。

　　正如之前討論的，TIA-942 將ZDA建議為數(shù)據(jù)中心拓撲結(jié)構(gòu)中的一部分。實施一個區(qū)域分布布線解決方案，將有利于減低路線擁堵，且便于實施MAC。實施一個區(qū)域拓撲，將增加某些通道里的連接點數(shù)量。通過使用低損耗性能的組件，無需因為通道插入損耗而犧牲遠距離傳輸能力，從而確保網(wǎng)絡(luò)連通性。

    另外一個通過區(qū)域分布布線解決方案來減低通道插入損耗的的方法就是使用最優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)配置組件?；贛PO的主干光纜組件和模塊，能夠減少連接器組合，同時提供區(qū)域布線的靈活性，因而降低總通道插入損耗。如圖五所示。

圖五：基于MPO的結(jié)構(gòu)化布線

    未來前景

    使用低損耗組件能夠減低通道插入損耗以支持更長距離的高速數(shù)據(jù)傳輸。使用這些組件的基礎(chǔ)設(shè)施，將更能支持未來較高數(shù)據(jù)傳輸速率應用，從而延長數(shù)據(jù)中心里光纖連接的使用壽命。