隨著數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)、云計算等領(lǐng)域的高速發(fā)展，各種新應用也層出不窮。今天，筆者為大家講解一下網(wǎng)絡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，實際上只是把損耗降到了目前能做到的最低，完全沒有是不可能的。首先我們看一下數(shù)據(jù)中心對于光纖網(wǎng)絡的需求，包括光纖帶寬的日益增長和不同規(guī)模數(shù)據(jù)中心中布線設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計的復雜性。
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，匯聚部分采用的是100M的網(wǎng)絡;到了2000年，隨著網(wǎng)絡帶寬的提高以及網(wǎng)絡端口成本的降低，水平布線達到了100兆網(wǎng)絡，匯聚部分則采用了1000兆帶寬的網(wǎng)絡;06年左右隨著千兆以太網(wǎng)成本的降低和萬兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)，水平部分基本都是采用一千兆的網(wǎng)絡，而主干采用萬兆網(wǎng)絡。
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)絡端口成本的降低，數(shù)據(jù)中心標準所推薦的產(chǎn)品在水平部分已經(jīng)達到了萬兆以太網(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。
數(shù)據(jù)中心里的核心設(shè)備是服務器，下圖展示的圖表是服務器光纖網(wǎng)絡接口的變化：
左側(cè)深藍色部分代表100兆網(wǎng)絡，深紅色代表千兆網(wǎng)絡，黃色代表萬兆網(wǎng)絡，淺藍色和紫色代表40G和100G網(wǎng)絡，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，40G已經(jīng)開始出現(xiàn)，并隨著成本的不斷降低，在未來幾年里將慢慢占據(jù)重要地位。
網(wǎng)絡速度的不斷提高，將對我們的系統(tǒng)造成什么樣的影響呢?最大的影響將是光纖網(wǎng)絡本身對于傳輸介質(zhì)的要求將會越來越高，其中最主要的一個指標就是光纖鏈路的損耗，也就是我們常說的光纖衰減。
那么我們來看一下一些主流高速光纖網(wǎng)絡對光纖損耗的要求：
IEEE發(fā)布的光纖以太網(wǎng)對損耗的要求：10G以太網(wǎng)需采用OM3光纖傳輸，最遠距離達到300米，光纖鏈路的損耗最高不能超過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1.9dB。采用OM4光纖可以傳輸?shù)?50米的距離，損耗不能超過1.5dB
除此以外，對于多模光纖網(wǎng)絡，我們之前的研討會介紹過，只能采用12芯或者24芯MPO這種預端接的方式傳輸。普通的LC連接器已經(jīng)沒有辦法支持了。
除了以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心還會經(jīng)常用到存儲網(wǎng)絡的光纖通道，也就是FiberChannel這種網(wǎng)絡，對于8G光纖通道，最高損耗不能超過2.19dB/2.22dB，16G的光纖通道不能超過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?損耗其實就是光信號在光纖中的衰減，測量的方法可以采用發(fā)射端的光信號減去接受端的光信號，得到的數(shù)值，經(jīng)過一定的計算公式，就轉(zhuǎn)換成了我們所說的損耗值。
那么越高的損耗意味著光信號衰減越高，而光纖鏈路中損耗比例戰(zhàn)的最大的是連接器部分，比如一個耦合器的損耗，標準要求是最高0.75dB。一般情況下一條光纖鏈路中都會包含多個耦合器，而100米的光纜最大的衰減是不能超過0.35dB的，所以一個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)絡和傳輸能力。
上面我們討論了對于數(shù)據(jù)中心光纖網(wǎng)絡衰減方面的需求，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)絡不斷擴展，在光纖布線的結(jié)構(gòu)上的需求也越來越復雜。
更加復雜的結(jié)構(gòu)也對光纖網(wǎng)絡的設(shè)計起到極為重要的作用。
下面這張圖是一個很典型的數(shù)據(jù)中心光纖網(wǎng)絡，左面是LAN網(wǎng)也就是以太網(wǎng)，右面是SAN網(wǎng)，也就是存儲網(wǎng)，這兩個網(wǎng)絡的光纖同時匯聚到中間的光纖配線柜中，然后通過跳接的方式在光纖配線柜對各個網(wǎng)絡端口進行集中管理。
這種集中管理的方式將有源設(shè)備機柜和布線機柜分隔開，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的增加。這就將對光纖信道的衰減提出更高的要求。
在一個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MPO光纜和模塊盒連接至單獨劃定的主配線區(qū)，網(wǎng)絡設(shè)備交換機同樣通過MPO光纜和模塊盒的形式連接至主配線區(qū)。交換機和設(shè)備之間的跳接就存在四個MPO模塊盒。這種設(shè)計方式目前已經(jīng)應用在很多大型的、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜或者安全性要求高的數(shù)據(jù)中心。
