康寧光通信：為什么BASE-8會是數(shù)據(jù)中心的主流網(wǎng)絡(luò)解決方案？

  ICCSZ訊 在過去幾年中，數(shù)據(jù)中心的光纖布線解決方案不斷地進(jìn)化，而基于8芯的光纖的解決方案，在優(yōu)化結(jié)構(gòu)化布線以及匹配收發(fā)器發(fā)展路線方面，正逐漸流行甚至成為主流選擇。在此趨勢不斷發(fā)展之時，深入了解行業(yè)背后的因素，分析到底是哪些挑戰(zhàn)不斷推動著base-8方案的發(fā)展，是非常有幫助的。回顧過去，并展望未來，我們能夠進(jìn)一步了解base-8方案的價值和市場潛力。

  要了解base-8解決方案是如何誕生的，我們必須回顧數(shù)據(jù)中心布線的歷史。很多在布線行業(yè)從業(yè)時間較長的人，都可能會回憶起在現(xiàn)場端接和安裝光纖的艱苦日子，一次操作一芯光纖。隨著數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)模不斷增長，設(shè)計人員和安裝人員不得不管理數(shù)百甚至數(shù)千個單芯光纖和雙芯光纖連接器。但由于空間和時間對于數(shù)據(jù)中心來說都非常的寶貴，這種傳統(tǒng)的方法肯定難以滿足部署密度和速度方面的需求。

  因此，在1996年，出現(xiàn)了MTP(MPO型)連接器，它徹底改變了數(shù)據(jù)中心布線的設(shè)計和部署。它在一支線纜和插頭中可容納12根光纖，在滿足高水平的速度、密度和安裝方便性方面取得了巨大進(jìn)展。

  第一個常見的問題是，base-12解決方案是何時，以及為什么最先得到廣泛部署?在九十年代中期，行業(yè)急切需要開發(fā)一種模塊化、高密度、結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，base-12連接應(yīng)運(yùn)而生，這種系統(tǒng)可以快速部署到數(shù)據(jù)中心，同時還可在機(jī)架中實現(xiàn)大的端口密度。由于TIA/EIA-568A光纖顏色編碼標(biāo)準(zhǔn)是基于12根光纖為一組制定的，加之帶狀光纖通常為12根光纖一組。因此，以數(shù)字12為增量擴(kuò)展高密度連接方案就變得非常合理，因此12芯光纖MTP連接器和base-12連接應(yīng)運(yùn)而生。

  從歷史上看，MTP終端的干線光纜一直擔(dān)任著數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線的主干，從主配線間接出并連至分區(qū)配線區(qū)域。當(dāng)時的主流數(shù)據(jù)速率沒有超過10GbE，因此服務(wù)器、交換機(jī)和存儲設(shè)備上的光端口是雙工的，或者是雙芯光纖的。因此，通過base-12 MTP連接器實現(xiàn)高密度主干連接的同時，需要12 芯光纜到 2 芯光纜的接線模塊和分支跳線來為設(shè)備上的兩芯光纖的端口提供兩芯光纖的接口。由于數(shù)字 12 可以被數(shù)字 2 整除，因此這種MTP布線和分線解決方案可以很容易地為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供雙芯光纖接口，并充分利用base-12主干光纜的光纖。事實上，僅需要一個連接器與一個模塊，使用MTP連接器進(jìn)行結(jié)構(gòu)化布線就可以將光纖部署到六個雙工端口。

  行業(yè)快速發(fā)展到2009年，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施面臨的挑戰(zhàn)越來越大，部署的密度和速度變得更加關(guān)鍵。在此之前，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心解決方案都是基于傳統(tǒng)局域網(wǎng)市場上常用的硬件設(shè)計。因此，行業(yè)需要一種專門針對數(shù)據(jù)中心的方案，而不僅僅是一般性的布線問題。隨著數(shù)據(jù)中心市場的持續(xù)增長，專門設(shè)計的預(yù)端接光纖解決方案呼之欲出。當(dāng)這樣的解決方案出現(xiàn)時，它解決了數(shù)據(jù)中心將過多寶貴而有限的空間用于布線的挑戰(zhàn)，同時也優(yōu)化了基礎(chǔ)設(shè)施組件、加快了部署速度，并且非常便于使用和維護(hù)。在上市后的10年中，它為行業(yè)帶來的價值不斷得到證明。密度、網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時間、速度、簡單性和滿足未來需求的清晰過渡路徑，是其不斷發(fā)展的關(guān)鍵因素。

  從2009年到2013年，與數(shù)據(jù)中心相關(guān)的光學(xué)技術(shù)和協(xié)議路線圖不斷發(fā)展和結(jié)晶。與主要收發(fā)器、交換機(jī)、服務(wù)器和存儲制造商的討論表明，雖然可能會出現(xiàn)許多收發(fā)器技術(shù)選擇，但所有選擇都將基于雙芯光纖或八芯光纖連接。換言之，對于40G到400G的以太網(wǎng)傳輸，所有方向都通向這些解決方案。

藍(lán)色字體表示截至2017年的ieee標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

  盡管雙芯光纖和八芯光纖解決方案是未來的發(fā)展方向，但一些短期的替代方案也將提供不同的基本光纖數(shù)量。如上表所示，通往400G的路徑，包括了作為base-32和base-16解決方案的第一代和第二代OM3/OM4并行傳輸建議。然而，與著名的收發(fā)器、交換機(jī)、服務(wù)器和存儲供應(yīng)商的討論表明，由于制造成本和連接器的復(fù)雜性，這些解決方案不會得到廣泛的部署。

  設(shè)想一個主干基礎(chǔ)設(shè)施，使用了16、24或32光纖增量的MTP連接器。將此連接器引入布線基礎(chǔ)設(shè)施意味著您正在用最小的公分母布線：這種收發(fā)器技術(shù)服務(wù)頻率最低，而且使用壽命最短。對于基于8或12芯以上光纖的基礎(chǔ)設(shè)施，需要分支轉(zhuǎn)換來與更常見的并行收發(fā)器(如sr4或psm4)連接。轉(zhuǎn)換模塊在支持不同光纖數(shù)量的光端口和接口的同時，增加了成本和鏈路插入損耗。

  第三代解決方案則面向基于OM3/OM4光纖的400G并行傳輸，這是一種8芯光纖解決方案，有望獲得廣泛的市場接受。由于數(shù)字8完全可以被數(shù)字2整除，因此與base-12一樣，base-8骨干連接可以很容易地與2光纖收發(fā)器一起工作。但是，base-8連接卻可以為最常見的40G、100G和400G收發(fā)器類型提供最大的靈活性。簡單地說，base-8連接為10G到400G傳輸提供了最適合未來發(fā)展的解決方案。

  收發(fā)器領(lǐng)域的技術(shù)變化很快，但任何安裝了40G線路的人都會知道，一種常見的收發(fā)器類型是QSFP，而它通常使用8芯光纖。base-12可以連接到8芯光纖QSFP端口，事實上，現(xiàn)在許多運(yùn)行40G線路的人都在骨干網(wǎng)中安裝了base-12連接。然而，很明顯，在8芯光纖收發(fā)器中安裝12芯光纖連接器意味著有4芯光纖未使用。

  為了解決這個問題，供應(yīng)商也提供了解決方案，當(dāng)使用并行base-8收發(fā)器和base-12光纜時，可以100%利用主干的光纖，就是使用12芯到8芯的轉(zhuǎn)換模塊或分支跳線。但解決一個問題只會引入另一個問題：轉(zhuǎn)換模塊會增加插入損耗，因為鏈路有更多的MTP連接器對。這種情況影響了鏈路的性能，增加了與轉(zhuǎn)換模塊相關(guān)的成本。業(yè)界需要一種更好的方式!

  管理基于2芯和8芯光纖技術(shù)的系統(tǒng)，解決方案就是使用base-8連接。這需要為數(shù)據(jù)中心設(shè)計新的、基于8芯的預(yù)端接光纜。此解決方案提供了預(yù)端接解決方案的所有價值，并增加了卓越的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性、改進(jìn)的鏈路性能和100%的光纖利用率。base-8解決方案為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來了附加價值，同時也為布線基礎(chǔ)設(shè)施的管理帶來了便利。

  新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)，例如將高速端口(40G)分開到低速端口(10G)，以降低成本和增加密度。端口分支部署已成為一種流行的網(wǎng)絡(luò)工具，并推動了并行光收發(fā)器的巨大行業(yè)需求。如今，端口分支通常在將40/100G并行光學(xué)收發(fā)器分為四個10/25G鏈路操作時使用。分支并行端口有利于多個應(yīng)用，例如構(gòu)建更大規(guī)模的脊葉架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并實現(xiàn)高密度10/25G網(wǎng)絡(luò)。

  此應(yīng)用與新的base-8布線有何關(guān)系?與原生40G或100G網(wǎng)絡(luò)的部署一樣，并行收發(fā)器在端口分支模式下工作時可在8芯光纖運(yùn)行。base-8光纜與收發(fā)器要求完全匹配，消除了未使用的光纖。

  除了解決光纖利用率、鏈路損耗、部署高密度和高帶寬網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)成本以及其他問題外，base-8的最后一個主要挑戰(zhàn)，就是當(dāng)MTP連接器直接插入收發(fā)器時，使得管理布線基礎(chǔ)設(shè)施變得更加復(fù)雜。過去，布線解決方案使用無針的MTP到MTP主干光纜執(zhí)行10G等雙工任務(wù)。這些主干光纜插入MTP到LC轉(zhuǎn)換模塊，LC雙工跳線從模塊接至數(shù)據(jù)中心電子設(shè)備。由于MTP互相連接的時候，需要一個有插針到無插針的連接，而MTP-到-LC模塊在模塊內(nèi)部采用了帶插針的MTP連接器。而當(dāng)遷移到并行光學(xué)系統(tǒng)時，主干光纜被安裝到MTP適配器面板中，MTP跳線從主干光纜連接到電子設(shè)備。這就是布線挑戰(zhàn)可能出現(xiàn)的地方。

  由于并行光收發(fā)器總帶有插針的，因此需要一個有插針到無插針的跳線將無插針MTP到MTP主干光纜連接到收發(fā)器。如下圖所示，根據(jù)鏈路的不同，需要兩種附加跳線類型：一種是用于直連主分配區(qū)域中兩段主干光纜的帶插針到帶插針的MTP跳線，另一種是用于直接連接兩個收發(fā)器的不帶插針到不帶插針的MTP跳線。與使用單一種類LC雙工跳線的傳統(tǒng)雙工系統(tǒng)相比，這些配置要求將所需的跳線種類翻了三倍。這種跳線的復(fù)雜性也給數(shù)據(jù)中心帶來了風(fēng)險，如果錯誤的跳線用于錯誤的位置，可能會造成損壞。

  為了解決這些問題，新的base-8解決方案將帶插針的MTP接頭用于MTP到MTP主干光纜。此更改允許在整個光纖基礎(chǔ)架構(gòu)中使用無針到無針的跳線，而不必考慮布線設(shè)計，從而消除了三種跳線配置的需要，并消除了風(fēng)險。

  Base-8為光學(xué)技術(shù)和協(xié)議路線圖提供了最有效的連接并帶來了巨大的價值，因在全球和所有垂直領(lǐng)域都得到了廣泛采用。我們最常收到的客戶反饋就是，為什么一直都沒有一個基于8芯光纖的解決方案?他們非常希望能看到一些解決方案，能深入結(jié)合技術(shù)發(fā)展路線，并為他們提供最大的靈活性。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商和所有者都知道，使用base-8解決方案，他們可以盡可能地降低網(wǎng)絡(luò)布線的風(fēng)險，并已經(jīng)為當(dāng)下和未來做好了優(yōu)化。

  關(guān)于作者

  Jennifer Cline是康寧公司的項目經(jīng)理。她曾在工程服務(wù)、市場營銷、市場開發(fā)、現(xiàn)場銷售和產(chǎn)品線管理等領(lǐng)域任職。David Hessong是康寧公司全球數(shù)據(jù)中心市場開發(fā)經(jīng)理。在公司任職期間，他曾在工程服務(wù)、產(chǎn)品線管理和市場開發(fā)方面擔(dān)任職務(wù)。