過時的光纖技術？現代數據中心不需要！

      大家是否記得之前討論的關于“光纖面向未來”的話題？無論答案與否，我們都需要密切關注光纖技術的發展和供應商的能力。同時結合應用擔保以確保從現代數據中心最關鍵的光纖網絡中獲取最大的投資回報。行業標準也需要不斷修正以符合高性能光纖系統的要求。隨著工作的持續進展，ISO / EIA機構終將會制定出完善的各項國際標準，但同時，作為客戶的您也需要了解這些趨勢。

      集中式網絡架構（CNA）或“光纖到桌面”是光纖面向未來設計的一個典型案例，然而這些網絡確實都已經過時了。在網絡骨干網和數據中心領域，大多數網絡管理者都會遇到相似的情況，當帶寬需求增加時，早期的多模光纖會隨著時間的推移，出現可用距離下降的問題。許多客戶都開始更換OS2光纖，因為這種光纖的“未來”發展空間非常有限。

      我們在數據中心網絡中使用的許多光連接器，比如Biconic、ST、MTRJ甚至SC連接器，現在都已經過時或者即將過時。同時，光網絡技術的國際標準遠落后于目前數據中心網絡的需求和現實也是一個不爭的事實。市場的需求驅動光纖和銅纜技術要向更高帶寬和更高密度的方向去發展。過去，客戶認為他們在CNA光纖網絡的投資，購買的是未來的最終產品。事實上，當今的應用需求和行業標準及實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的光纖技術上進行投資！

      光纖，像數據中心的其它技術一樣，要與不斷呈指數增長的帶寬需求保持步伐一致。曾經被認為是“高”帶寬的多模光纖已經發展到了極限。隨著多模光纖技術的不斷發展，帶寬能力也能得到不斷提高。有趣的是在這條發展的道路上，清晰的體現了多模光纖的局限性。光器件的一系列小改進和調整就能實現更高的帶寬能力。然而，對于現代數據中心而言，非常有必要重新考慮光纖網絡的設計和安裝規范。

圖1 光纜的傳輸距離和速度

      多模光纖標準（OM3或OM4）是目前大多數數據中心應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，以適應下一代網絡解決方案對帶寬的需求，這并非表示單芯光纖就可以支持40G或100G的長距離傳輸；而是標準已經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，但是在實際操作的過程中，仍會有一些問題。通常我們把每個光纖鏈路看作兩個連接器——發送器和接收器。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，在邏輯和機械上實現性能。

      數據中心需要具備高擴展性，可以采用許多潛在的應用、拓撲結構和架構方式來實現。數據中心運營方正在尋找可以節約資金并優化運營成本的模式，這就需要設計者設計那些開始是小規模，并能快速擴展的模塊化系統。這些可變更、可重新部署以及可重復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的可擴展性和效用。以大型數據中心為例，大型數據中心需要支持多個連接點并且覆蓋區域的面積要大。光纖布線系統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的應用的布線應用規范。我們知道OM3光纖的點到點連接可以在100米的傳輸距離內支持40G和100G的應用。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用到現實的數據中心設計中，包括對區域布線和分層架構的多鏈接和互連配線（很少采用點到點的配置）。互連配線損耗（鏈接中每個連接器的損耗）導致可支持的傳輸總距離降低，然而，由互連配線損耗導致的傳輸距離損失并非恒定不變。在系統設計中必須包括多鏈接和配線，這些因素對可靠性的影響，客戶必須了解而且要考慮好。

       如8G光纖通道的應用就必須按其特有的規則來部署。對于光纖通道和以太網，需要遵守的規則是數據中心結構化布線時要采用高性能的光纖和連接器。正如低帶寬的光纖已經過時，當前的ISO和TIA光纖連接標準也已經跟不上時代了。目前行業標準規定每個連接器的損耗是0.75db。只有兩個“標準”連接器才能在現代高速應用中滿足最大允許連接損耗標準。好消息是如今的技術可以輕松超出連接器損耗“標準”。而壞消息是當我們設計一個實際的數據中心時不能繼續參照這些標準值了。我們需要用新辦法來定義光纖系統性能。

圖2 一個具有高度可擴展性的設計方案的實例

        設定行業標準的目的是明確定義無風險設計。過去，最終用戶不需要自行設計解決方案，因為行業標準能提供設計準則和通用應用支持。試想，如果沒有一個切實可行的行業標準，那么用戶會面臨什么？一個典型的設計實例：需要帶3段跳線的160米長的光纖鏈路，這個鏈路支持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應該怎么辦？誰來驗證新的布線配置？可以滿足實際應用的需求并且支持所有有源設備廠商的產品嗎？我們的“新標準”應該是什么呢？

      定義這個“新標準”可以從元器件的角度來實現。例如公認的連接器損耗“標準”值是0.75db，但是，實際上我們可能真正期望的損耗值是0.2db，甚至更小。在實際應用中設定一個總的系統損耗最大值，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品聲明做一比較。請注意，為確保設計的一致性，供應商必須確保最大損耗值，而不是使用像“平均值”或“典型值”之類產生樂觀假象的數據。

      在這種方法中，最終用戶設計系統并驗證應用支持。供應商通常不負責設計整個系統，但需要提供設計決策所需要的大量數據。有些最終用戶認為應該有更好的方式來解決這個問題。有些廠商能提供擔保的應用指南，以下表為例。通常，采用數據中心拓撲結構的基本設計元素來描述整體的應用支持。