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

  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化，而基于8芯的光纖的解決方案，在優(yōu)化結構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、結構化布線系統(tǒng)，base-12連接應運而生，這種系統(tǒng)可以快速部署到數(shù)據(jù)中心，同時還可在機架中實現(xiàn)大的端口密度。由于TIA/EIA-568A光纖顏色編碼標準是基于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連接應運而生。

  從歷史上看，MTP終端的干線光纜一直擔任著數(shù)據(jù)中心結構化布線的主干，從主配線間接出并連至分區(qū)配線區(qū)域。當時的主流數(shù)據(jù)速率沒有超過10GbE，因此服務器、交換機和存儲設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)絡設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連接器進行結構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)中心基礎設施面臨的挑戰(zhàn)越來越大，部署的密度和速度變得更加關鍵。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，專門設計的預端接光纖解決方案呼之欲出。當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)化了基礎設施組件、加快了部署速度，并且非常便于使用和維護。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)絡正常運行時間、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)展的關鍵因素。

  從2009年到2013年，與數(shù)據(jù)中心相關的光學技術和協(xié)議路線圖不斷發(fā)展和結晶。與主要收發(fā)器、交換機、服務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。

藍色字體表示截至2017年的ieee標準協(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、服務器和存儲供應商的討論表明，由于制造成本和連接器的復雜性，這些解決方案不會得到廣泛的部署。

  設想一個主干基礎設施，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設施意味著您正在用最小的公分母布線：這種收發(fā)器技術服務頻率最低，而且使用壽命最短。對于基于8或12芯以上光纖的基礎設施，需要分支轉換來與更常見的并行收發(fā)器(如sr4或psm4)連接。轉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)器領域的技術變化很快，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，供應商也提供了解決方案，當使用并行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，增加了與轉換模塊相關的成本。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)中心設計新的、基于8芯的預端接光纜。此解決方案提供了預端接解決方案的所有價值，并增加了卓越的網(wǎng)絡可擴展性、改進的鏈路性能和100%的光纖利用率。base-8解決方案為各種網(wǎng)絡應用帶來了附加價值，同時也為布線基礎設施的管理帶來了便利。

  新的網(wǎng)絡應用已經(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用，例如構建更大規(guī)模的脊葉架構網(wǎng)絡，并實現(xiàn)高密度10/25G網(wǎng)絡。

  此應用與新的base-8布線有何關系?與原生40G或100G網(wǎng)絡的部署一樣，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)絡的相關成本以及其他問題外，base-8的最后一個主要挑戰(zhàn)，就是當MTP連接器直接插入收發(fā)器時，使得管理布線基礎設施變得更加復雜。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。這些主干光纜插入MTP到LC轉換模塊，LC雙工跳線從模塊接至數(shù)據(jù)中心電子設備。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。而當遷移到并行光學系統(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。這種跳線的復雜性也給數(shù)據(jù)中心帶來了風險，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架構中使用無針到無針的跳線，而不必考慮布線設計，從而消除了三種跳線配置的需要，并消除了風險。

  Base-8為光學技術和協(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，能深入結合技術發(fā)展路線，并為他們提供最大的靈活性。數(shù)據(jù)中心運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)絡布線的風險，并已經(jīng)為當下和未來做好了優(yōu)化。

  關于作者

  Jennifer Cline是康寧公司的項目經(jīng)理。她曾在工程服務、市場營銷、市場開發(fā)、現(xiàn)場銷售和產(chǎn)品線管理等領域任職。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、產(chǎn)品線管理和市場開發(fā)方面擔任職務。