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如何在数据中心里应用多模光纤连接

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来源: 作者: 2018-10-26 13:31:25

如何在数据中心里应用多模光纤连接

导读:

在给数据中心选择光纤布线解决方案时,无论是从策略选择还是从经济选择上来说,如果能选择到一个使用寿命长、建设成本低、使用成本低的解决方案,那将是最理想的结果。

在给数据中心选择光纤布线解决方案时,无论是从策略选择还是从经济选择上来说,如果能选择到一个使用寿命长、建设成本低、使用成本低的解决方案,那将是最理想的结果。一个光缆系统基础设施,至少可以使用15到20年,且将经历数代的系统设备更新和至少两代的数据传输速率增长。 某些参数,如信号时延、光纤带宽、连接器类型、模式噪声和连接性能等,在确定光缆系统的最长使用年限时,都起着重要的作用;另一个能影响数据中心物理层光产品使用寿命的重要参数是通道插入损耗。 TIA-942标准定义了通道为安装有特定应用设备的两点之间的端到端传输路径。光学络的整体性能取决于各个通道的性能是否符合传输标准所指定的比特误码率(BER)要求。 多模光纤的最大通道距离与带宽性能参数和所被允许的通道最大插入损耗预算相关。例如,对于一个使用850nm OM3光纤的300米10GBase-SR链路而言,所能被允许的最大插入损耗是2.6分贝。在这2.6分贝的预算里,有1.1分贝用于光纤本身所固有的损耗,而光纤连接和/或连接器损耗就占了另外的1.5分贝。 数据传输速率越高,通道插入损耗预算就越严格。另外,每随着数据传输速率的增加,多模光纤所能支持的端到端传输距离就越来越小。通道插入损耗预算越来越严格和多模光纤所支持的通道距离越来越短的趋势,在部署一个结构化光学布线络,或模块化高密度MPO布线解决方案时,都应该多加注意。 为取得灵活性走向结构化 在数据中心里实施结构化布线系统,对于提高基础布线设施的效率和使用周期,是非常重要的。一种结构化的布线解决方案,正如TIA-942标准推荐的,以其方便的设备移动、添加和更改(MAC),优化了布线系统的灵活性,来面对现在及将来的络需求。如图一所示。 图一:数据中心里的结构化布线解决方案提供灵活性以应对目前和未来的络需求 数据中心的主配线区(MDA)包括了主交叉连接(MC),是数据中心结构化布线系统的中心布线区。骨干布线在整个数据中心里都是从MC延伸的星型络,而特别延伸到水平配线区(HDA)。同样的,水平布线以星型拓扑结构从HDA里的水平交叉连接安装到各个设备配线区(EDA),或安装到位于HDA 和EDA之间的区域配线区(ZDA)。 一个水平交叉连接不是必须的。例如,使用光纤的数据中心也许会实施集中化,而不是分布的电子数据络。集中化光纤布线作为HAD里交叉连接的可选方案之一,来支持一些集中的电子设备。集中化光学布线通过在HDA里进行拉伸光缆、连接器连接或尾纤熔纤等方式,提供从数据中心的EDA到集中化交叉连接的连接。当不使用水平交叉连接时,布线从MDA里的主交叉连接直接延伸到ZDA或EDA。 选择一个集中化的光纤基础设施,也许能够提高链路距离,但也许增加了连接器数量因而可能导致整个通道的插入损耗。若要符合未来数据率的需求,就必须兼容考虑通道距离和插入损耗。但无论如何,在进行光纤基础设施规划和建设前,都应该认真规划并周全考虑,以减少络布线维修和拆迁的可能性。 例如,结构化光学布线已成为了能对数据中心里的储存区域络(SAN)进行有效监测的的一个要素,即使某个SAN具有数百个甚至数千个端口。但是,单单实施结构化布线不一定能解决数据中心里的问题。随着越来越多的服务器进入储存区域络里,传统光学布线解决方案的局限就被暴露出来了。特别是,SAN里所需要的光纤数量,正从数百根增加至数千根。在一个结构化的布线建筑里,部署较新的、模块化的、高密度的布线解决方案,是一个最好的方法,以便达到数据中心可管理性、可测量性和高可靠性的物理层次需求。 高密度、模块化连接 在一个结构化布线建筑里部署模块化、高密度光光纤产品解决方案,如MPO系列(包括MPO主干组件、模块和扇出跳线),可以带来很多好处,包括:布线空间节省50%, 施工时间节约80%。一个部署在结构化化布线拓扑里的模块化、高密度解决方案,可以很轻易地增加到数万个端口,并有效地减低在数据中心里进行MAC的时间,因此降低运作成本。 目前,我们已有很多办法来应付数据中心的未来增长和变化。现在就让我们来讨论如何保持这个模块化、高密度的结构化布线系统,以应付未来高速数据传输应用。 除了可管理性和可测量性,部署一个模块化、高密度并基于MPO的布线系统的另一个好处就是能迁移通道来加快数据传输速率。基于部分参数特性,基础设施可轻易地迁移到未来较高数据传输速率技术,如用于32-、64- 和128- 千兆光纤通道以及40-和100-千兆以太里的平行光纤技术。实际上,部署一个符合InfiniBand 12X-QDR(120-千兆)、时延 ≤0.75ns及相关距离等相关要求的光络系统,虽然当前正运载串行性传输信号,但能很容易地迁移到发送出平行光纤InfiniBand信号。 目前的挑战,就是要保持深谋远虑,并部署最佳的光纤和连接器,以便满足当前和未来高数据速率传输时的通道插入损耗预算和传输距离要求。 数据中心里的大部分链路都少于150米,使得基于VCSEL的850nm短波收发器能够使用。当和OM3光纤一起使用时,这些较低价格的电子产品是更优化的选择。在布线基础设施里指定使用高级光纤如OM3,能减低码元窜扰(ISI)噪声。在同样通道插入损耗许可的情况下,与OM2 和 OM1光纤相比,0M3光纤的传输距离也更远。如图二和图三所示。 图二:通道插入损耗预算 图三:OM3 布线可以降低能量损耗并延长传输距离 低损耗连接 另一个重要的课题是在改善布线基础设施投资的回收期时必须要考虑的:实施一个含模块化、高密度、基于MPO的连接性的结构化布线解决方案,也许会增加通道插入损耗,这是因为通道里的连接器数量增加了。 为了确保低BER, 通道距离和通道插入损耗应该少于相关标准。如果连接距离和通道损耗超标,将会造成系统BER的超标.如图四所示。 图四:光纤通道的最大支持距离 为改善这个问题并提高光学布线基本设施的使用寿命,高质量的低损耗光纤组件是必不可少的。低损耗MPO主干、扇出跳线、模块和跳线能有效帮助降低通道插入损耗,并使布线基础设施能够轻易地迁移到支持未来更高的数据传输速率。 例如,8-千兆光纤通道,能支持OM3光纤在不大于2.4分贝的连接器插损预算里进行100米距离的传输。若一个MPO配对的最高插入损耗是0.5分贝,而每个MTP至LC扇出模块的最高插入损耗是0.75分贝,最终通道里的最高连接器损耗将会是2.75分贝。 这就超出了所建议的8-千兆光纤通道在100米传输距离里连接器损耗预算不能超过2.4分贝的标准,否则就将降低在8-千兆光纤通道的可支持的最大传输距离。但是,若使用低损耗组件,使得每个MTP至LC扇出模块间的最高插入损耗为0.5分贝,每个MTP 组合的最高损耗为0.35分贝,最终整个通道里的最高连接器损耗为1.85分贝,在超出于100米的情况下将仍能提供8千兆光纤通道。 正如之前讨论的,TIA-942 将ZDA建议为数据中心拓扑结构中的一部分。实施一个区域分布布线解决方案,将有利于减低路线拥堵,且便于实施MAC。实施一个区域拓扑,将增加某些通道里的连接点数量。通过使用低损耗性能的组件,无需因为通道插入损耗而牺牲远距离传输能力,从而确保络连通性。 另外一个通过区域分布布线解决方案来减低通道插入损耗的的方法就是使用最优化的络配置组件。基于MPO的主干光缆组件和模块,能够减少连接器组合,同时提供区域布线的灵活性,因而降低总通道插入损耗。如图五所示。 图五:基于MPO的结构化布线 未来前景 使用低损耗组件能够减低通道插入损耗以支持更长距离的高速数据传输。使用这些组件的基础设施,将更能支持未来较高数据传输速率应用,从而延长数据中

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