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超越邊緣:面向未來數據中心的高速、高密度數據布線

如今,數據中心在全球各地得到了廣泛應用,只是分布并不均勻。5G等技術的推出需要更低的網絡延遲,這將推動數據中心更接近用戶的邊緣,這意味著計算能力、存儲數據中心設施需要在地理位置上更靠近所需服務的位置。

無人駕駛汽車和增強現實等應用將需要提供低于1毫秒的延遲、端到端鏈接的系統支持,這將改變人們現在所知道的數據中心格局。

如今,數據中心的規模將越來越大,帶寬需求也越來越大。大規模引入支持5G的小型無線網絡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)到支持數據中心對高密度光纖解決方案的需求。

人們需要為數據中心處理大數據流量的巨大增長做好準備。機器對機器(M2M)或“東西向”通信,預計在2015~2020年期間的復合年增長率將達到44%。部分符合這一發展趨勢的是,預計到2019年,100G網絡將占據數據中心光收發器傳輸容量的50%以上。此外,400G部署將在未來一年獲得更多的發展動力,預計將以極快的速度發展,占到2021年以太網端口的大部分出貨量.400G的發展帶來了顯著的成本節約,站群服務器,每RU的密度將增加4倍。這些創新還將提高兩倍的電源性能效率,為“邊緣”設定的節能目標做出積極貢獻。

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,決策中的關鍵因素包括:確定當前帶寬需求是否能夠滿足;距離需求是否滿足預期網絡架構的特定目標;未來以太網和/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準必須考慮達到最佳平衡。

對于看似無限帶寬的單模光纖(SMF),網絡設計者和數據中心通常認為它是確保未來不出現帶寬瓶頸的最佳策略。傳統上,與單模光纖(SMF)光學系統相關的成本較高,這一成本增加歸因于光收發器模塊的價格,總體成本受無源光布線基礎設施的價格影響較小。

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

重要的是要認識到,在確定哪種級別的光纖在特定環境中提供最佳投資回報在決策方面已經發生了轉變。技術進步使得多模光纖(MMF)在為當前和未來的網絡需求做出明智選擇方面成為首選。

多模光纖(MMF)數據管道是否足夠大以支持未來的流量?

多模光纖支持當今大部分應用,并以極低的成本應用在數據中心。此外,它還具備滿足未來數據中心的數據功能的能力,并提供可以支持高達800G以太網的路線圖。

隨著光纖傳輸技術的進步,多模光纖(MMF)的帶寬能力呈指數增長。最近的多模光纖(MMF)傳輸技術采用更快的垂直腔面發射激光器(VCSEL)已經從10G發展到25G,4級脈沖幅度調制(PAM4)和短波分復用(SWDM)將增加一倍。

由于已經部署了40GE/100GE,并且IEEE定義了25GE/50GE/200GE/400GE的目標,以太網被認為是領先的網絡平臺。它可以提供數據中心架構,以滿足未來的應用需求,同時提供當今的低運營成本。

在IEEE之外,SWDM聯盟多源協議(MSA)規定在兩個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的一個限制因素。此外,預計在不久的將來,多模光纖(MMF)的線速將從50G加速到100G,這意味著多模光纖(MMF)應用更高效(所需的光纖對更少),并且擴大了多模光纖(MMF)“雙工”和“平行”光學器件的范圍,利用單一波長與縮小需要多個波長的多模光纖(MMF)應用的范圍。

短距離應用,如交換機到服務器和機器對機器(M2M)互連,是多模式光纖在數據中心內增加真正好處的地方。經過優化的光纖現在提供了一系列光纖功能,以幫助數據中心運營商根據運營需求規劃成功的基礎設施安裝和升級。

應用驅動的決策

軟件定義網絡(SDN)的興起使數據中心設計人員從傳統的三層拓撲(圖1)重新調整為“脊柱和葉片”架構(圖2)。

圖1

圖2

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

圖3

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