隨著數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等領(lǐng)域的高速發(fā)展，各種新應(yīng)用也層出不窮。今天，筆者為大家講解一下網(wǎng)絡(luò)傳輸層面的低損耗光纖系統(tǒng)。
低損耗光纖在一些公司的宣傳中也叫零損耗光纖，實(shí)際上只是把損耗降到了目前能做到的最低，完全沒(méi)有是不可能的。首先我們看一下數(shù)據(jù)中心對(duì)于光纖網(wǎng)絡(luò)的需求，包括光纖帶寬的日益增長(zhǎng)和不同規(guī)模數(shù)據(jù)中心中布線設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
我們從下面圖表可以看出，90年代，水平布線還是10兆的網(wǎng)絡(luò)，匯聚部分采用的是100M的網(wǎng)絡(luò);到了2000年，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的提高以及網(wǎng)絡(luò)端口成本的降低，水平布線達(dá)到了100兆網(wǎng)絡(luò)，匯聚部分則采用了1000兆帶寬的網(wǎng)絡(luò);06年左右隨著千兆以太網(wǎng)成本的降低和萬(wàn)兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)，水平部分基本都是采用一千兆的網(wǎng)絡(luò)，而主干采用萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心，隨著傳輸信息量的不斷增加，以及網(wǎng)絡(luò)端口成本的降低，數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)所推薦的產(chǎn)品在水平部分已經(jīng)達(dá)到了萬(wàn)兆以太網(wǎng)的要求，主干部分則推薦更高的40G或100G以太網(wǎng)。
大家可以看到，網(wǎng)絡(luò)是伴隨著我們需求的不斷提高和新的產(chǎn)品的研發(fā)，而更加快速的增長(zhǎng)。
數(shù)據(jù)中心里的核心設(shè)備是服務(wù)器，下圖展示的圖表是服務(wù)器光纖網(wǎng)絡(luò)接口的變化：
左側(cè)深藍(lán)色部分代表100兆網(wǎng)絡(luò)，深紅色代表千兆網(wǎng)絡(luò)，黃色代表萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)，淺藍(lán)色和紫色代表40G和100G網(wǎng)絡(luò)，我們可以看到在2014年，隨著10G端口成本的降低，1G的端口基本處于被淘汰的階段。在10G的端口成為主流的同時(shí)，40G已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，并隨著成本的不斷降低，在未來(lái)幾年里將慢慢占據(jù)重要地位。
網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，將對(duì)我們的系統(tǒng)造成什么樣的影響呢?最大的影響將是光纖網(wǎng)絡(luò)本身對(duì)于傳輸介質(zhì)的要求將會(huì)越來(lái)越高，其中最主要的一個(gè)指標(biāo)就是光纖鏈路的損耗，也就是我們常說(shuō)的光纖衰減。
那么我們來(lái)看一下一些主流高速光纖網(wǎng)絡(luò)對(duì)光纖損耗的要求：
IEEE發(fā)布的光纖以太網(wǎng)對(duì)損耗的要求：10G以太網(wǎng)需采用OM3光纖傳輸，最遠(yuǎn)距離達(dá)到300米，光纖鏈路的損耗最高不能超過(guò)2.6dB，40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)，采用OM3光纖可以傳輸100米的距離，損耗最高不能超過(guò)1.9dB。采用OM4光纖可以傳輸?shù)?50米的距離，損耗不能超過(guò)1.5dB
除此以外，對(duì)于多模光纖網(wǎng)絡(luò)，我們之前的研討會(huì)介紹過(guò)，只能采用12芯或者24芯MPO這種預(yù)端接的方式傳輸。普通的LC連接器已經(jīng)沒(méi)有辦法支持了。
除了以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心還會(huì)經(jīng)常用到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的光纖通道，也就是FiberChannel這種網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于8G光纖通道，最高損耗不能超過(guò)2.19dB/2.22dB，16G的光纖通道不能超過(guò)1.95dB/1.97dB。
傳輸距離的概念大家比較清楚，那損耗的參數(shù)代表什么呢?損耗其實(shí)就是光信號(hào)在光纖中的衰減，測(cè)量的方法可以采用發(fā)射端的光信號(hào)減去接受端的光信號(hào)，得到的數(shù)值，經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算公式，就轉(zhuǎn)換成了我們所說(shuō)的損耗值。
那么越高的損耗意味著光信號(hào)衰減越高，而光纖鏈路中損耗比例戰(zhàn)的最大的是連接器部分，比如一個(gè)耦合器的損耗，標(biāo)準(zhǔn)要求是最高0.75dB。一般情況下一條光纖鏈路中都會(huì)包含多個(gè)耦合器，而100米的光纜最大的衰減是不能超過(guò)0.35dB的，所以一個(gè)光纖鏈路連接部分的優(yōu)劣將直接影響光纖鏈路整體的損耗和所能支持的網(wǎng)絡(luò)和傳輸能力。
上面我們討論了對(duì)于數(shù)據(jù)中心光纖網(wǎng)絡(luò)衰減方面的需求，現(xiàn)在隨著數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷增大，所涉及到的網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)展，在光纖布線的結(jié)構(gòu)上的需求也越來(lái)越復(fù)雜。
更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)起到極為重要的作用。
下面這張圖是一個(gè)很典型的數(shù)據(jù)中心光纖網(wǎng)絡(luò)，左面是LAN網(wǎng)也就是以太網(wǎng)，右面是SAN網(wǎng)，也就是存儲(chǔ)網(wǎng)，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的光纖同時(shí)匯聚到中間的光纖配線柜中，然后通過(guò)跳接的方式在光纖配線柜對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行集中管理。
這種集中管理的方式將有源設(shè)備機(jī)柜和布線機(jī)柜分隔開(kāi)，增加了設(shè)備的安全性和線纜的易操作性。但這種結(jié)構(gòu)就要求光纖鏈路中存在多次的跳接及鏈路中的連接次數(shù)，而連接器的數(shù)量及總的衰減也將相應(yīng)的增加。這就將對(duì)光纖信道的衰減提出更高的要求。
在一個(gè)典型的一條鏈路中包含四次跳接的案例中，設(shè)備區(qū)的光纖通過(guò)MPO光纜和模塊盒連接至單獨(dú)劃定的主配線區(qū)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交換機(jī)同樣通過(guò)MPO光纜和模塊盒的形式連接至主配線區(qū)。交換機(jī)和設(shè)備之間的跳接就存在四個(gè)MPO模塊盒。這種設(shè)計(jì)方式目前已經(jīng)應(yīng)用在很多大型的、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者安全性要求高的數(shù)據(jù)中心。
