數(shù)據(jù)中心高密度OM3/OM4的光學連接

　　ICCSZ訊    使用OM3/OM4激光優(yōu)化的50/125μm多模光纖的光學連接應運而生，已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心選擇的媒介。10GBASE-SR以太網(wǎng)成為了數(shù)據(jù)中心主要的數(shù)據(jù)傳輸速率，以響應服務器虛擬化，融合網(wǎng)絡和減少I/O服務器瓶頸的需求。數(shù)據(jù)中心部署OM3/OM4連接性解決方案以滿足10G雙芯串行傳輸，以及未來遷移到40/100G并行光學的需求。數(shù)據(jù)中心中高端口數(shù)10/40/100G電子設備需要利用高密度光學連接，以促進緩解電纜管理，優(yōu)化路徑和空間利用率，以及支持綠色計劃。

　　對速度的需求

　　服務器虛擬化和聚合網(wǎng)絡的驅動需要更高的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率。服務器虛擬化通過集成多個應用在一臺服務器上增加利用率，以減少服務器的數(shù)量。每臺服務器能夠支持更多的應用，通過技術改進虛擬化軟件和多核處理器(圖1)。以前的服務器每臺運行一個應用，典型的利用率為15-20%，目前的虛擬化服務器有能力支持20到25應用，這可以提高利用率達到80~90%。預期虛擬化服務器可能在不久的將來可以支持100個應用。一個物理服務器上運行25應用可以節(jié)約材料和能源成本，因為它可以減少24單應用服務器。

　　圖1

　　每臺服務器增加一定數(shù)量的應用，會產(chǎn)生=>10G的吞吐量的需求。根據(jù)服務器的帶寬要求，一個8核處理器可以驅動幾十Gb/s的帶寬。也就是說需要更高數(shù)據(jù)傳輸速率的網(wǎng)絡基礎設施，以適應更高級別的服務器I/O性能。圖2提供了一個服務器連接速度預測(10G，40G和100G)。預計在未來兩年里10G將會快速的應用在服務器和網(wǎng)絡交換機上，如核心和匯聚交換機。

　　圖2

　　數(shù)據(jù)中心使用多種網(wǎng)絡出現(xiàn)了運營和維護問題，每個網(wǎng)絡需要專用的電子設備和布線設施。以太網(wǎng)和光纖通道是典型的網(wǎng)絡類型，以太網(wǎng)在用戶和計算機設備之間提供一個局域網(wǎng)(LAN)，而光纖通道提供了服務器和存儲之間的連接來創(chuàng)建一個存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)。標準的變化已經(jīng)使兩個網(wǎng)絡發(fā)生了融合，如以太網(wǎng)光纖通道(FCoE)。

　　FCoE是一個簡單的透傳法，在服務器端將光纖通道數(shù)據(jù)幀封裝成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。在通過局域網(wǎng)發(fā)送它們之前，服務器將光纖通道數(shù)據(jù)幀封裝到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，然后當FCoE數(shù)據(jù)幀被接收后再對它們解封裝。融合網(wǎng)絡利用低成本的以太網(wǎng)電子設備傳輸以太網(wǎng)和光纖通道數(shù)據(jù)。

　　表1提供了光纖通道行業(yè)協(xié)會(FCIA)對FCoE速度路徑的路線圖。在10GFCoE利用串行雙路光纖傳輸，40/100GFCoE速度需要并行光學來實現(xiàn)。

　　FCoE速度路線圖

　　表1

　　OM3或OM4是數(shù)據(jù)中心的首選光纖

　　OM3和OM4激光優(yōu)化的50/125?m多模光纖是數(shù)據(jù)中心選擇的連接類型。這種光纖與單模光纖相比提供了一個重要的價值定位，多模光纖利用低成本 850nm收發(fā)器實現(xiàn)串行和并行傳輸。IEEE802.3ba40/100G以太網(wǎng)標準于2010年6月批準，并且規(guī)定了多模光纖的并行光學傳輸。在指導被開發(fā)出來時由于850nmVCSEL的調(diào)制限制，并行光傳輸被指定代替串行傳輸。OM3和OM4是被納入標準的唯一多模光纖。40/100G標準沒有對 CATUTP/STP銅纜做出指導。

　　圖3-40GBASE-SR4并行光學

　　圖4-100GBASE-SR10并行光學

　　表2提供了OM3-和OM4-規(guī)定的以太網(wǎng)和光纖通道的距離。以太網(wǎng)每個距離假設1.5dB總連接器損耗除了OM440/100G的情況，光纖通道假設1.0dB總連接器的損耗。OM3和OM4完全有能力支持現(xiàn)有的和新興數(shù)據(jù)傳輸速率，因此物理層預期會有15-20年的使用壽命。

　　850nm以太網(wǎng)傳輸距離(米)

　　1.10G標準建議的傳輸距離

　　2.指導長度

　　850nm光纖通道傳輸距離(米)

　　表2

　　高密度光學連接

　　網(wǎng)絡交換產(chǎn)品可用的SFP+接口卡達到48個，每個機架式交換機使用超過1000芯OM3/OM4光纖為10G雙芯光纖串行運作。預計未來40 /100G交換機使用每機架超過4000芯的光纖來部署并行光學。網(wǎng)絡電子設備高芯數(shù)需求需要高密度光纜和硬件解決方案來最大化利用的路徑和空間，緩解光纜管理和簡化連接到系統(tǒng)的電子設備。

　　抗彎曲OM3/OM4光纖提供了非常小的光纜直徑和硬件組件產(chǎn)生了最高的數(shù)據(jù)中心連接密度。相比傳統(tǒng)的多模光纖，抗彎曲OM3/OM4光纖有助于降低 15-30%的主干光纜直徑和提供超過4000芯光纖的配線架密度。主干光纜直徑的降低可以消耗更少的路徑和空間，以及支持更有效的使用光纜橋架，使得主要材料成本節(jié)約(圖5)。

　　圖5

　　數(shù)據(jù)中心如今需要安裝高密度12芯MPO接頭OM3/OM4主干光纜。這些可用于雙路光纖串行傳輸，并提供一個有效的遷移路徑到并行光學，需要MPO接口連接到交換機設備和服務器網(wǎng)卡(圖6)。

　　圖6

　　高密度模塊化4U和1U配線架硬件可以容易的支持雙路光纖串行傳輸，使用MPO/LC模塊(圖7)簡化了遷移到并行光學的路徑。MPO/LC模塊用于扇出主干光纜末端的12芯MPO連接器到單芯或雙芯型連接器。單芯和雙芯跳線可以用于連接到系統(tǒng)設備端口和交叉連接區(qū)域的配線架。MPO/LC模塊很容易拆除和替換成MPO適配器模塊，根據(jù)需要轉換成并行光學傳輸。40G多模光纖傳輸將使用一個12芯MPO接頭，100G多模光纖傳輸將使用一個24芯 MPO連接器連接到收發(fā)器接口。

　　串行雙芯傳輸并行光學傳輸

　　圖7

　　光纖配線架集成的托盤可以容納MPO/LC模塊。每個托盤都可以安裝四個獨立的MPO/LC模塊以提高模塊化，便于移動，增加和變更。4U和1U配線架分別有12個和2托盤。4U配線架通常是用于連接到高密度電子設備以及交叉互聯(lián)使用。1U配線架通常用于主干光纜與架頂式接入交換機互聯(lián)。圖8和9舉例說明配線架設計，表3提供了配線架光纖的容量。

　　圖8-4U光纖配線架

　　圖9-1U光纖配線架

　　表3

　　MPO/LC扇出跳線組件已經(jīng)成為一種很流行的方法，用來連接到高端口數(shù)網(wǎng)絡交換機。一個使用MPO連接的主干光纜與扇出跳線端接，裝配在網(wǎng)絡電子設備的配線架。扇出跳線一端裝有一個MPO連接器，而另一端裝有單芯或雙芯連接器。相比于典型的雙芯跳線，扇出跳線組件不但大大的減少了連接到電子設備的布線量，易于管理，而且提高了冷卻效率。此外，扇出跳線組件可以配置交錯排列的分支，相匹配于電子設備接口卡的接口位置(圖10)。當轉換成并行光學，您只需簡單的移除扇出跳線組件，替換為適當?shù)腗PO跳線即可。

　　圖10

　　結論

　　現(xiàn)有和新興的網(wǎng)絡技術推動數(shù)據(jù)中心中增加數(shù)據(jù)傳輸速率和光纖使用的需要。高密度光學連接解決方案是應對這些趨勢必要的解決方案，不但可以充分利用光纜管理和數(shù)據(jù)中心使用面積，而且可以簡單的從雙芯串行傳輸遷移到12和24芯并行光學傳輸。OM3/OM4光學連接解決方案已做好準備迎接這些挑戰(zhàn)。