新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線

新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第1頁。市場背景：

在最近的5-6年內(nèi)，中國的數(shù)據(jù)中心的建設(shè)處于高速增長的階段，同時(shí)根據(jù)第三方調(diào)查機(jī)構(gòu)的AMI預(yù)測，在今后的5年甚至更長的一段時(shí)期，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)還將持續(xù)處于快速增長通道內(nèi)，根據(jù)報(bào)告顯示，亞太區(qū)數(shù)據(jù)中心布線市場復(fù)合年增長率將達(dá)到32.8%，預(yù)計(jì)中國的復(fù)合年增長率將達(dá)到37.5%，比整體綜合布線市場的復(fù)合年增長率高出23.9%，中國2011年數(shù)據(jù)中心布線市場規(guī)模將有望達(dá)到9-10億人民幣。

中國國內(nèi)傳統(tǒng)布線市場近幾年來原本由國際布線品牌完全主導(dǎo)現(xiàn)象逐漸演變?yōu)閲鴥?nèi)品牌與國際品牌分庭抗禮的格局，而在數(shù)據(jù)中心布線市場，特別大中型數(shù)據(jù)中心布線市場，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%的市場份額由專業(yè)于數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的國際布線品牌約5-6家品牌形成寡頭壟斷的市場。由于數(shù)據(jù)中心布線市場對產(chǎn)品的專業(yè)性，產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)布線市場，特別是光纖產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)上，布線品牌間的還存在著相當(dāng)?shù)牟罹?，而大型?shù)據(jù)中心項(xiàng)目的建設(shè)與應(yīng)用，極大的推動了光纖布線產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)中心光纖布線將提出新的更高的要求并產(chǎn)生新的技術(shù)課題促進(jìn)了數(shù)據(jù)中心布線技術(shù)的發(fā)展，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心布線產(chǎn)品技術(shù)的方向進(jìn)而在布線市場中產(chǎn)生主流效應(yīng)。新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第1頁。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心

多模光纖布線技術(shù)趨勢一，光纖技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)需要不斷提升帶寬為快速增長的網(wǎng)絡(luò)（如核心層網(wǎng)絡(luò)，匯聚層網(wǎng)絡(luò)及SAN存儲網(wǎng)絡(luò)）傳輸應(yīng)用提前鋪好道路，而采用光纖傳輸可以為不斷發(fā)掘帶寬潛力提供保障。與單模光纖相比較，由于多模光纖技術(shù)較低的有源+無源的綜合成本，將促使多模光纖在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用中占有絕對的優(yōu)勢，大中型數(shù)據(jù)中心超過85%的光纖布線系統(tǒng)采用的是多模光纖。2009年8月，TIA正式批準(zhǔn)OM4，一種新類別EIA/TIA492AAAD多模光纖標(biāo)準(zhǔn)的推出，為多模光纖今后大量應(yīng)用提供了良好的發(fā)展前景，多模光纖從OM1到OM2，采用VCSEL激光優(yōu)化技術(shù)后OM3再到OM4整整發(fā)展了4個(gè)階段，帶寬也是逐級提升，各級別的帶寬與10G傳輸?shù)木嚯x對應(yīng)關(guān)系如下圖（1）所示。

圖（1）新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第2頁。

隨著2010年6月IEEE802.3ba新的以太網(wǎng)40G/100G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，多模光纖在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的應(yīng)用將翻開新的一頁，40G與100G的高速傳輸不再僅僅依靠單模采用成本極高的WDM串行方式進(jìn)行傳輸，新一代以太網(wǎng)40G/100G標(biāo)準(zhǔn)將采用OM3與OM4多模光纖多通道并行傳輸?shù)姆绞?，這種多模并傳輸?shù)姆绞较啾容^單模WDM串行傳輸方式，在40G/100G上的總體成本（包含有源設(shè)備，光模塊，無源器件）分別只占單模系統(tǒng)的1/3與1/10，可見多模優(yōu)勢十分明顯，市場的應(yīng)用趨向通常是由成本與價(jià)格因素來驅(qū)動與決定哪種技術(shù)模式能在市場取大最大的應(yīng)用。

多模光纖40G的傳輸模式采用每對光纖支持10Gbps的速率4*10Gbp=40Gbps，需要用到各4根光纖發(fā)送與接收共8芯光纖，100G采用各10根光纖發(fā)送與接收10*10Gbps=100G，共使用20芯光纖，采用標(biāo)準(zhǔn)MTP/MPO的多芯連接系統(tǒng)將可以較好的支持新一代光網(wǎng)絡(luò)40G/100G的傳輸，40G與100G在多芯光纖內(nèi)的傳輸模式如下圖（2）所示，40G的傳輸模式是在12芯的MTP/MPO連接器內(nèi)取最外兩側(cè)各4芯進(jìn)行傳輸，中間4芯處于空置狀態(tài)，而100G的傳輸模式是采用兩個(gè)12芯的MTP/MPO連接器中取中間10芯進(jìn)行傳輸，如果采用MTP/MPO高密度24芯連接器，則在一個(gè)24芯的MTP/MPO連接器上完成100G的接收與發(fā)送。100G傳輸時(shí)，每12芯中的兩側(cè)各1芯處于空置狀新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第3頁。態(tài)。

新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第2頁。新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第3頁。

4G傳輸模式

100G傳輸模式圖（2）

由于新一代40G/100G的光纖技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)出臺，為數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃者有了更明確的光纖類型選擇方向，OM3與OM4光纖將成為數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用主流，如表（1）顯示為多模OM3，OM4光纖分別應(yīng)用于40G/100G對應(yīng)的傳輸協(xié)議與支持應(yīng)用距離，雖然多模40G/100G的傳輸距離無法與單模光纖長達(dá)10KM或40KM相比較，但在數(shù)據(jù)中心室內(nèi)的應(yīng)用環(huán)境下，據(jù)統(tǒng)計(jì)中小型數(shù)據(jù)中心超過90%的光纖鏈路長度小于100米，大型數(shù)據(jù)心超過70%的光纖鏈路長度小于100米，超過80%的長度小于125米，多模可以滿足絕大部分鏈路的需要，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的技術(shù)的提升，今后多模光纖支持的傳輸距離有可能進(jìn)一步增加。

表（1）新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第4頁。

北美電信工業(yè)協(xié)會2008年6月發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA568C.3對于以MTP/MPO的多芯連接器組成的光纖連接通道定義了三種光纖連接模式，分別為TYPE-A,TYPE-B,TYPE-C,在10Gbps及以下的傳輸應(yīng)用中，以太網(wǎng)設(shè)備端口采用雙工模式，MTP/MPO主干鏈路最終將被轉(zhuǎn)換為雙工類型連接器如LC，SC等，而在40G/100G的狀態(tài)下設(shè)備端口如QSFP將直接與MTP/MPO連接器相連接，不論光纖通常中由幾條光纜來連接，也不論中間連接的光纖是采哪種TYPE連接方式，40G/100G的設(shè)備端與設(shè)備端之間最終通道連接方式需要形成TYPE-B的模型狀態(tài)，使設(shè)備發(fā)送端與接收端的通道相互對應(yīng)，否則將無法正常通信，如圖（3）所示：新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第4頁。

圖（3）新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第5頁。

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口正大量從1GbE切換到10GbE,根據(jù)Intel公司一份預(yù)測顯示，如圖（4）以X86服務(wù)器端口為例從2011年開始將有少量40GbE端口開始正式應(yīng)用，而到2015年后將開始大量的應(yīng)用。而作為基礎(chǔ)設(shè)施之一的數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不一樣，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常3-5年需要更新?lián)Q代，數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)特別是光纖布線系統(tǒng)，通常需要支持約2~3代以上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新，所以光纖布線系統(tǒng)的部署應(yīng)用上必須比實(shí)際當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用超前3~5年。根據(jù)美國第三方咨詢機(jī)構(gòu)AlanFlatman的對多模光纖在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用分析預(yù)測，從2011年開始支持40GbE的多模光纖通道部署將占有一定的比例且逐年顯著增長，如下圖（5）新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第5頁。

圖（4）

圖（5）新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第6頁。

二，光纖布線產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展

隨著光纖技術(shù)升級，作為數(shù)據(jù)中心的“中樞神經(jīng)”的光纖布線系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)也正在經(jīng)歷著新一代的更新?lián)Q代，以中國國內(nèi)市場中的數(shù)據(jù)中心布線產(chǎn)品技術(shù)來看，如果我們將2005年到2010年這5年間所發(fā)展出來的專業(yè)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心布線光纖解決方案的產(chǎn)品線看作第一代的數(shù)據(jù)中心光纖布線產(chǎn)品技術(shù)，以第一代預(yù)連接（或稱預(yù)端接）產(chǎn)品技術(shù)為代表數(shù)據(jù)中心光纖布線產(chǎn)品在這期間得到了良好的應(yīng)用與推廣。那么隨著光纖技術(shù)新的標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)布，由幾家國際布線品牌寡頭壟斷的中國大中型數(shù)據(jù)中心布線市場將引領(lǐng)布線產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心第二代，而寡頭內(nèi)的份額與排名有可能因?yàn)樾乱淮鷶?shù)據(jù)中心產(chǎn)品技術(shù)方案差異與市場運(yùn)作的方式與效果不同而產(chǎn)生變化。數(shù)據(jù)中心第二代光纖布線系統(tǒng)比較有代表性產(chǎn)品線如超低損預(yù)連接光纜方案，高密度光纖配線系統(tǒng)以及彎曲不敏感光纖系統(tǒng)等組成。

1，超低損預(yù)連接方案

預(yù)連接光纜方案在數(shù)據(jù)中心布線中有多種連接方式，應(yīng)用比較廣泛的主要由3種主流應(yīng)用：（1）MTP/MPO到MTP/MPO預(yù)連接光纜配套兩端內(nèi)含MPO-LC分支的預(yù)連接模塊;(2)MTP/MPO到LC預(yù)連接光纜配套一端端接內(nèi)含MPO-LC分支的預(yù)連接模塊，另一端LC端直接配套LC適配器面板;(3)LC到LC預(yù)連接光纜配套兩端直接連接LC適配器面板。隨著前述今后以太網(wǎng)40G/100G采用多通道光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布，今后在數(shù)據(jù)中心的光纖主干部署中，MTP/MPO到新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第7頁。MTP/MPO并采用OM3，OM4光纖的預(yù)連接方案成為前述三種預(yù)連接技術(shù)方案中的首選方案，與第一代MTP/MPO連接方式的要求不同，第一代的方案應(yīng)用初期主要為了支持10GbE的應(yīng)用，根據(jù)10GbE以太網(wǎng)對OM3整體光纖通道衰減的要求為2.6dB,而如果支持今后40G/100G的網(wǎng)絡(luò)的整體通道衰減需控制在分別1.9dB和1.5dB以內(nèi)，各種傳輸應(yīng)用與通道衰減的對應(yīng)關(guān)系如表（2）所示，第一代MTP/MPO的單個(gè)連接損耗業(yè)界通常只控制在0.75dB以內(nèi)，顯然這樣的性能對于后續(xù)40G/100G的應(yīng)用將會因?yàn)橥ǖ浪p超過標(biāo)準(zhǔn)值而產(chǎn)生有效鏈路長度縮短的問題。新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第6頁。新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第7頁。

表（2）新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第8頁。

新一代數(shù)據(jù)中心預(yù)連接系統(tǒng)的MTP/MPO的衰減值將要求采用低損耗的連接器，業(yè)界將會要求至少單個(gè)MTP/MPO連接點(diǎn)衰減值要小于0.5dB才能讓通道發(fā)揮出標(biāo)準(zhǔn)界定的40G/100G最長傳輸距離，目前不同廠家對于預(yù)連接系統(tǒng)衰減控制的水平有所不同，以德國羅森伯格公司HDCS數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)所推出的第二代VelaTM系列預(yù)連接系統(tǒng)為例，VelaTM系列預(yù)連接系統(tǒng)將推出新一代超低損耗的MTP連接系統(tǒng)，超低損MTP方案的實(shí)現(xiàn)主要從連接器的本身的插芯精度，研磨工藝，3D幾何端面測試技術(shù)三方面相結(jié)合，單個(gè)多模MTP連接點(diǎn)已經(jīng)可以控制到0.3dB以下。第二代預(yù)連接系統(tǒng)如圖（6）所示。超低損的第二代預(yù)連接光纜為數(shù)據(jù)中心的今后40G/100G的順利升級提供基礎(chǔ)保障。

除了控制光纖通道光學(xué)性能外，第二代預(yù)連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上也有新的升級，預(yù)連接光纖的光纖分支將會更多的采用圓形光纖分支，與上一代扁平MTP/MPO分支相比，更易于在狹小空間上高密度配線且光纖彎折與盤纖沒有方向性。主干光纖采用第二代高抗拉小直徑光纜，光纜本身提高抗拉力抗壓參數(shù)以外更加節(jié)省管槽空間，同時(shí)主干光纜布線安裝更加便利。而預(yù)連接光纜兩端的安裝拉手至少可支持500N以上的安裝拉力，可以充分滿足數(shù)據(jù)中心在各種安裝環(huán)境中的機(jī)械與新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第9頁?？煽啃砸?。新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第8頁。新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第9頁。

圖（6）新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第10頁。

2，高密度配線系統(tǒng)

預(yù)連接光纜通常作為數(shù)據(jù)中心的主干安裝在機(jī)房的走線通道上，一旦部署將不會輕易移動與改變，而與預(yù)連接光纜主干不同的是端接于預(yù)連接兩端的光纖模塊與配線系統(tǒng)，將需要隨著應(yīng)用的升級而進(jìn)行升級。當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心主干更多的是應(yīng)用10GbE的網(wǎng)絡(luò)，而10GbE的設(shè)備光端口SFP更多的是采用LC類型的端口連接方式，但后續(xù)40G與100G傳輸時(shí)，可能更多的會采用MTP/MPO的接口方式，如何使布線系統(tǒng)能夠不但支持當(dāng)前又能支持今后的需要？我們的方法是僅需對高密度配線系統(tǒng)中的模塊進(jìn)行靈活的升級而不需要去更換主干光纖鏈路，今后的配線系統(tǒng)中模塊的升級預(yù)計(jì)將如下圖（7）所示的方式演進(jìn)。圖中模塊1為當(dāng)前支持10GbE應(yīng)用的OM3，OM4MTP/MPO轉(zhuǎn)LC形式;模塊2為支持40GbE應(yīng)用為提高主干光纖利用率，采用2*12芯MTP/MPO的端口轉(zhuǎn)換為3*8芯MTP/MPO，此模塊應(yīng)用在40G時(shí)可增加50%的主干光纖利用率;當(dāng)網(wǎng)絡(luò)升級到100GbE時(shí)，將直接采用MTP/MPO適配器面板對配線系統(tǒng)進(jìn)行升級,直接采用MTP/MPO跳線插接于適配器面板與設(shè)備端口。

新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第10頁。

圖（7）

配線系統(tǒng)除了滿足網(wǎng)絡(luò)升級應(yīng)用的要求以外，追求高密度布線始終數(shù)據(jù)中心對光配線系統(tǒng)的一個(gè)重要衡量指標(biāo)，減少配線系統(tǒng)占用機(jī)柜的空間，將可最大限度提升生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝空間，以增加機(jī)房單位面積的利用率與投置回報(bào)率。下一代專業(yè)的數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)將會采用多種配線方式，如專門為數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)計(jì)的新一代配線系統(tǒng)可安裝于網(wǎng)絡(luò)橋架上的TOR方式，或?yàn)榈匕逑伦呔€方式的數(shù)據(jù)中心直接安裝于活動地板下方的集中式區(qū)域配線系統(tǒng)。以上所述新一代的高密度配線系統(tǒng)將不再占用機(jī)柜的空間。對于光纖配線最為集中的MDA區(qū)域，數(shù)據(jù)中心配線系統(tǒng)將不會僅僅追求越來越高的密度，MDA區(qū)域光纖配線系統(tǒng)的可維護(hù)性與高密相比也是同等重要，而越高的密度將會影響可維護(hù)性，新一代數(shù)據(jù)中心的配線系統(tǒng)發(fā)展方向?qū)⑹遣季€高密度與布線系統(tǒng)可維護(hù)性兩者之間取得最佳的平衡。新一代數(shù)據(jù)中心光纖布線全文共13頁，當(dāng)前為第11頁。3，彎曲不敏感光纖

數(shù)據(jù)中心中高密度配線區(qū)中的光纖跳線往往是管理的核心，當(dāng)光纖配線架端口密度越高，跳線的管理相對也就不再容易，光纖跳線如果彎折半徑過小將直接導(dǎo)致光纖整體通道衰減增加。如果彎折嚴(yán)重，衰減過大有可能導(dǎo)致該通道通訊中斷。對于大中型數(shù)據(jù)中心來說，在高密度配線區(qū)域中跳線數(shù)量成千上萬條，很難保證每根跳線的管理都能保證其在標(biāo)準(zhǔn)要求的光纜直徑10倍以上的彎折半徑以內(nèi)。而對于數(shù)據(jù)中心來說網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性是數(shù)據(jù)中心致命要素之一，正因?yàn)槿绱?，新一代的?shù)據(jù)中心將越來越多采用彎曲不敏感的光纖系統(tǒng)來解決這個(gè)問題。與傳統(tǒng)跳線不一樣，采用彎曲不敏感光纖的跳線，當(dāng)我們光纖的彎折半徑為7.5mm繞上2-