如今，數(shù)據(jù)中心在全球各地得到了廣泛應(yīng)用，只是分布并不均勻。5G等技術(shù)的推出需要更低的網(wǎng)絡(luò)延遲，這將推動數(shù)據(jù)中心更接近用戶的邊緣，這意味著計算能力、存儲和數(shù)據(jù)中心設(shè)施需要在地理位置上更靠近所需服務(wù)的位置。

無人駕駛汽車和增強(qiáng)現(xiàn)實等應(yīng)用將需要提供低于1毫秒的延遲、端到端鏈接的系統(tǒng)支持，這將改變?nèi)藗儸F(xiàn)在所知道的數(shù)據(jù)中心格局。

如今，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模將越來越大，帶寬需求也越來越大。大規(guī)模引入支持5G的小型無線網(wǎng)絡(luò)將主要與光纖電纜相連，從而推動從“宏”單元站點(小單元聚合在一起)到支持?jǐn)?shù)據(jù)中心對高密度光纖解決方案的需求。

人們需要為數(shù)據(jù)中心處理大數(shù)據(jù)流量的巨大增長做好準(zhǔn)備。機(jī)器對機(jī)器(M2M)或“東西向”通信，預(yù)計在2015～2020年期間的復(fù)合年增長率將達(dá)到44%。部分符合這一發(fā)展趨勢的是，預(yù)計到2019年，100G網(wǎng)絡(luò)將占據(jù)數(shù)據(jù)中心光收發(fā)器傳輸容量的50%以上。此外，400G部署將在未來一年獲得更多的發(fā)展動力，預(yù)計將以極快的速度發(fā)展，占到2021年以太網(wǎng)端口的大部分出貨量.400G的發(fā)展帶來了顯著的成本節(jié)約，每RU的密度將增加4倍。這些創(chuàng)新還將提高兩倍的電源性能效率，為“邊緣”設(shè)定的節(jié)能目標(biāo)做出積極貢獻(xiàn)。

單模光纖還是多模光纖?

在以往，在單模光纖(SMF)和多模光纖(MMF)解決方案之間的選擇是相對確定的，前者以較高的價格提供最高帶寬，后者雖然速度較慢但靈敏度較高，并且更具成本效益。

如今，決策中的關(guān)鍵因素包括：確定當(dāng)前帶寬需求是否能夠滿足;距離需求是否滿足預(yù)期網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特定目標(biāo);未來以太網(wǎng)和/或光纖通道速度是否能夠得到支持;是否能夠輕松地遷移到投資回報率(ROI)中。這四個相互依賴的標(biāo)準(zhǔn)必須考慮達(dá)到最佳平衡。

對于看似無限帶寬的單模光纖(SMF)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者和數(shù)據(jù)中心通常認(rèn)為它是確保未來不出現(xiàn)帶寬瓶頸的最佳策略。傳統(tǒng)上，與單模光纖(SMF)光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的成本較高，這一成本增加歸因于光收發(fā)器模塊的價格，總體成本受無源光布線基礎(chǔ)設(shè)施的價格影響較小。

與此同時，人們承認(rèn)，盡管成本有所下降，但單模光纖(SMF)技術(shù)確實在長距離和帶寬能力方面優(yōu)于多模光纖(MMF)。但隨著企業(yè)開始向高速數(shù)據(jù)傳輸過渡，替代光纖布線系統(tǒng)是否提供以前只有單模光纖(SMF)才能滿足的功能?

重要的是要認(rèn)識到，在確定哪種級別的光纖在特定環(huán)境中提供最佳投資回報在決策方面已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。技術(shù)進(jìn)步使得多模光纖(MMF)在為當(dāng)前和未來的網(wǎng)絡(luò)需求做出明智選擇方面成為首選。

多模光纖(MMF)數(shù)據(jù)管道是否足夠大以支持未來的流量?

多模光纖支持當(dāng)今大部分應(yīng)用，并以極低的成本應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心。此外，它還具備滿足未來數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)功能的能力，并提供可以支持高達(dá)800G以太網(wǎng)的路線圖。

隨著光纖傳輸技術(shù)的進(jìn)步，多模光纖(MMF)的帶寬能力呈指數(shù)增長。最近的多模光纖(MMF)傳輸技術(shù)采用更快的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)已經(jīng)從10G發(fā)展到25G，4級脈沖幅度調(diào)制(PAM4)和短波分復(fù)用(SWDM)將增加一倍。

由于已經(jīng)部署了40GE/100GE，并且IEEE定義了25GE/50GE/200GE/400GE的目標(biāo)，以太網(wǎng)被認(rèn)為是領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)平臺。它可以提供數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，以滿足未來的應(yīng)用需求，同時提供當(dāng)今的低運(yùn)營成本。

在IEEE之外，SWDM聯(lián)盟多源協(xié)議(MSA)規(guī)定在兩個MMF(雙工傳輸/光纖對)上啟用100G，支持OM3、OM4、OM4+和OM5等級的傳輸。SWDM多模光纖解決方案無法支持“突破”模式，這是廣泛采用該技術(shù)的一個限制因素。此外，預(yù)計在不久的將來，多模光纖(MMF)的線速將從50G加速到100G，這意味著多模光纖(MMF)應(yīng)用更高效(所需的光纖對更少)，并且擴(kuò)大了多模光纖(MMF)“雙工”和“平行”光學(xué)器件的范圍，利用單一波長與縮小需要多個波長的多模光纖(MMF)應(yīng)用的范圍。

短距離應(yīng)用，如交換機(jī)到服務(wù)器和機(jī)器對機(jī)器(M2M)互連，是多模式光纖在數(shù)據(jù)中心內(nèi)增加真正好處的地方。經(jīng)過優(yōu)化的光纖現(xiàn)在提供了一系列光纖功能，以幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商根據(jù)運(yùn)營需求規(guī)劃成功的基礎(chǔ)設(shè)施安裝和升級。

應(yīng)用驅(qū)動的決策

軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)的興起使數(shù)據(jù)中心設(shè)計人員從傳統(tǒng)的三層拓?fù)?圖1)重新調(diào)整為“脊柱和葉片”架構(gòu)(圖2)。

圖1

圖2

將3個三層架構(gòu)折疊到脊柱和葉片時，每個葉片連接到每個脊柱交換機(jī)，從而在脊柱處驅(qū)動更高的端口/連接器密度。解決更高密度連接挑戰(zhàn)和提高脊柱效率的常用做法是使用可以執(zhí)行“突破”配置的電纜組件和設(shè)備(參見圖3)。

圖3

以40G多模光纖(MMF)數(shù)據(jù)中心部署為例，超過50%的40G市場采用被認(rèn)為與“突破”配置有關(guān)，即40G到4×10G。關(guān)鍵驅(qū)動因素不是40G端到端，而是提供10G的分發(fā)效率。

持續(xù)增量效率的相同概念將推動100G(4×25G)和400G(4×100G或2×200G)的增長。但是，應(yīng)該注意的是，早期的短波波分復(fù)用(SWDM)不太可能支持“突破”模式/配置。在評估短波波分復(fù)用(SWDM)與單波長高速傳輸和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢時，應(yīng)考慮這一點。

•每個端口節(jié)約30%的成本(收發(fā)器成本)

•電源效率提高兩倍

•每個RU的密度提高4倍

o更多的創(chuàng)收設(shè)備空間

o在空間有限的情況下增加價值

電纜覆蓋范圍

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心通常是容納超過50000個服務(wù)器端口的大型設(shè)施。在這種設(shè)施中，距離(服務(wù)器/交換機(jī)之間的距離)通常超過150米。在如此長的距離內(nèi)，有利于單模光纖的“80/20”網(wǎng)絡(luò)流量分布規(guī)則并不罕見。企業(yè)數(shù)據(jù)中心的情況正好相反，通常95%的范圍小于100米，這更有利于多模光纖。

先進(jìn)等級的光纖提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展范圍多模光纖(MMF)，同樣增強(qiáng)收發(fā)器規(guī)格以達(dá)到同樣的目的。圖表(參見表1)給出了基于標(biāo)準(zhǔn)(非擴(kuò)展范圍)收發(fā)器的鏈路距離示例。

成本激勵

與通常在單模光纖(SMF)收發(fā)器光學(xué)器件中看到的較高成本激光器相比，多模光纖(MMF)收發(fā)器以較低成本的垂直腔面發(fā)射激光器 (VCSEL)制造。這些垂直腔面發(fā)射激光器 (VCSEL)利用更大的多模光纖(MMF)纖芯/包層直徑(50/125微米 - OM3、OM4、OM4 +和OM5)，使整體解決方案成本更低。

網(wǎng)絡(luò)安裝的結(jié)構(gòu)化布線元件(包括光纖布線)通常占IT經(jīng)理預(yù)算的5%以下。雖然在考慮每個光纖通道/鏈路時，光纖等級本身(單模光纖或多模光纖)的成本占有線系統(tǒng)構(gòu)成的非常小的百分比。以10G多模光纖(MMF)信道為例，將收發(fā)器的成本增加到無源光纜基礎(chǔ)設(shè)施，收發(fā)器的成本約占總成本的80%。

人們希望簡化和降低單模收發(fā)器光學(xué)模塊的成本，這可能會帶來一些折衷，例如IEEE 400GBASE-DR4，它的目標(biāo)是500米——這比目前單模光纖(SMF)解決方案還要短。

隨著光電子技術(shù)的成熟和數(shù)量的增加，多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)之間的差距有望在未來縮小，但是，作為當(dāng)今的解決方案，單模光纖(SMF)的價格通常是多模光纖(MMF)解決方案的1.5倍至4倍，具體取決于數(shù)據(jù)速率/收發(fā)器使用的模塊類型。

結(jié)論

單模光纖在超過400米(高達(dá)10 G)和通常超過150米(40G數(shù)據(jù)速率及以上)的情況下繼續(xù)發(fā)揮著重要作用，其中包括跨服務(wù)器通道和跨站點的應(yīng)用程序。

100G-BASE-PSM4(并行單模)的推出帶來了一種新型的單模光纖(SMF)收發(fā)器，其中采用了低成本的產(chǎn)品。預(yù)計這將推動多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)解決方案之間更緊密的價格協(xié)調(diào)，從而提高單模光纖(SMF)的普及率，特別是對于綠地100G部署。

然而，在數(shù)據(jù)中心中有大量預(yù)先存在的MMF(OM3、OM4、OM4+)安裝基礎(chǔ)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展約占市場需求的50%。設(shè)備制造商和客戶都對支持和最大化這一傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資回報(ROI)方面還有既得利益。因此，預(yù)計不會很快大規(guī)模遷移至棕地的單模光纖(SMF)。

無論如何，當(dāng)今多模光纖解決方案的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它們所感知的限制。在這種情況下，帶寬不再是考慮多模光纖(MMF)以滿足當(dāng)前或未來需求的障礙。此外，多模光纖(MMF)是大多數(shù)數(shù)據(jù)中心用途中最具成本效益的選擇，其中覆蓋范圍通常小于150米。隨著其支持的應(yīng)用程序、帶寬和路線圖的擴(kuò)展，多模光纖(MMF)的業(yè)務(wù)案例繼續(xù)得到加強(qiáng)。

預(yù)計數(shù)據(jù)中心規(guī)模將在物理上得到增長(見圖4)，對于當(dāng)前和未來的多模應(yīng)用而言，光纖在覆蓋范圍方面的關(guān)鍵限制因素是光纖解決模型/色散相互作用的能力，并考慮更先進(jìn)的光纖等級(解決相互作用)的時間，例如Signature CoreTM OM4(OM4 +)和Signature Core OM5(OM5 +)。

OM4核心(OM4+)為絕大多數(shù)光纖應(yīng)用提供最佳性能，在大多數(shù)情況下遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于OM5。

而企業(yè)僅僅選擇下一代多模光纖(MMF)已經(jīng)不足以讓它回歸到最佳價值，最好的價值在于了解當(dāng)今和未來的應(yīng)用需求，以及承認(rèn)先進(jìn)的調(diào)制/線路速率將要遵循的路徑。

相關(guān)閱讀：

騰訊魔法師，賦予數(shù)據(jù)中心生命的活力  

π2.0背后的全新升級 開啟以數(shù)據(jù)為中心的超算時代  

標(biāo)簽： [db:TAGG]

版權(quán)申明：本站文章部分自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系：west999com@outlook.com
特別注意：本站所有轉(zhuǎn)載文章言論不代表本站觀點！
本站所提供的圖片等素材，版權(quán)歸原作者所有，如需使用，請與原作者聯(lián)系。