數據中心的高密度光纖預連接系統選擇技巧

2011/5/17 18:14:10  出處：本站   人氣：40次    字號：小  中  大

數據中心的高密度環境的應用，光纖到大樓的應用，在分光器、40G,100G SFP, SFP+等光收發設備內部的連接應用經常會使用到MPO/MTP高密度光纖預連接系統。

本文著重說明數據中心為什么會采用MPO/MTP高密度光纖預連接系統以及如何選擇這種高密度的光纖預連接系統。
     在介紹目前為什么有這些場合使用MPO/MTP高密度光纖預連接系統之前，有必要就MPO/MTP做一個簡單的介紹。在通訊、數據傳輸領域，光纖連接接頭的發展遠比銅纜接頭的發展豐富。據不完全統計，迄今為止，發展出來的光纖接頭達數百種之多，但真正到達大范圍使用的也就那么十多種。縱觀其發展，光纖接頭有兩個明顯的發展階段：第一個階段:為了節省空間，向小型化方向發展，光纖接頭從傳統的FC, ST, SC發展為LC, MTRJ, E2000. 

     第二個階段: 不僅為了節省空間，而且要滿足多芯使用的要求，光纖接頭從LC, MTRJ, E2000向MU, MTP/MPO演變，現在一個MTP/MPO多芯接頭可以滿足2芯，4芯，8芯，12芯，24芯，目前最高可達72芯的要求。

     第二個階段這種發展帶來的好處是明顯的，查看一下40G、100G對光纖網絡傳輸規范要求就知道了，多芯傳輸，即8芯或20芯。這樣MPO/MTP就是可以在微小的空間滿足高速網絡應用的要求。但對在現場施工的工程師也帶來了極大的挑戰，甚至于無法完成的任務。當然現在有了很好的替代方法，那就是制造工廠的預連接系統產品。

    MPO/MTP光纖預連接系統在數據中心的應用也就這幾年的事情，而且也是MPO/MTP預連接系統目前在國內最主要的應用場合。究其原因并不如想像的那么高尚，其實是一個必然的選擇。先說第一原因： 數據中心空間總是不夠。就像北京的地鐵建成半年，客流量就滿了，這其實是有限的資源和無限的需求的一對矛盾，這一現象表現在當前中國的各個領域。解決空間不夠的方法可以采用增加空間或提高空間的利用率，在一個設計好的數據中心增加空間是不現實的，提高空間利用率也就是增大密度。作為數據中心的兩大布線系統：銅纜，光纜布線系統，其實銅纜系統也可以采用高密度，但這種高密度對空間的節省實在有限。因為不僅無法在既滿足高頻，又要更大的線經之間找到平衡；高頻下電纜的電氣傳輸性能也不易滿足，而且還要解決高頻電子信號在多芯銅纜傳輸帶來的一系列問題。當然為了現場安裝省事方便的銅纜預連接系統，這是另外一個話題，在此不論。所以在同樣的空間里要得到更多的傳輸帶寬，改用光纜傳輸是一個必然的選擇，但這并不意味著一定需要高密度的光纖預連接系統。

    第二個原因是網絡速度不斷提升帶來的結果，就光纖而言，雙芯光纖可以支持百兆，千兆以及萬兆的應用，但不采用特殊的編碼和協議，兩芯光纖支持40G和100G就顯得困難了。還好IEEE工作組的200多名專家們經過多年的努力推出了一個標準來支持這樣的應用，這就是現在很多人知道的 IEEE802.3ba規范。研讀這本457頁的規范標準，在里面對光纖布線傳輸的定義還是很容易找到，見下圖。我們可以看到單個通道為4芯或者10芯光纖，所以正常的40G和100G光纖網絡通訊就是8芯光纖和20芯光纖。這對傳統的數據通訊的雙芯光纖傳輸提出了挑戰，即需要采用高密度多芯光纖了，但即使這樣也不見得一定要使用高密度多芯光纖預連接系統。

    再來看第三個原因，這個原因更加現實，即原有大家熟悉的光纖連接頭，例如SC, LC無論從芯數上和小型化上均無法滿足這個高速網絡標準中定義的MDI多芯的要求。另外要想在現場完成這樣單根光纖的多芯連接的工作顯得非常困難，因為一芯的不合格意味著整根不合格。同時很難得到性能的完整保障和也衡南滿足性能一致性的要求。那么把現場如此復雜的工作轉移到專門的具有流水線和多種設備的工廠去做是一個必然的選擇。雖然這樣做對傳統的數據中心布線系統有些挑戰，主要表現在設計階段和現場勘查計算階段，需要確定每個機柜位置并計算出每條Trunk光纜的精確長度，以便工廠預定生產。但這點工作對這種滿足高速網絡的高性能的光纖布線系統以及現場施工帶來的可能的性能不確定性而言實在算不了什么。其實這也是改變我們傳統布線思維模式的一個鍥機。其實很多行業產品均可以在工廠預制好。玩具行業里的樂高，家具行業里的宜家可能已經早就領會了這一思想。

    第四個原因，這是系統集成商的解脫，也是用戶滿意的事情。因為采用高密度的預連接系統，它可以大大減少現場的安裝時間，也大大降低現場施工安裝對性能的影響以及性能不確定性的概率。不僅大大降低了施工難度且性能上更加有保障，也大大減少布線系統安裝的空間。因此它得到廣泛使用就不足為奇了。
    那么如何做好一個的MPO/MTP高密度光纖預連接系統項目呢？當然要選擇高性能的。不過本人多年來一直強調一個布線工程項目的性能取決于四大要數：即前期設計，產品性能，安裝工藝以及項目環境。在一個傳統的非預連接的布線系統項目中，四個要素對項目最終性能的影響基本上可以按各占25%來思考。但在預連接系統中這個比例就會發生很大變化，由于項目中大量現場的安裝，端接工作轉移都到前期的預連接產品上來。同時設計階段的長度計算的結果也會在工廠得以落實，因此說預連接產品的性能對項目的最終性能會占到50%以上也不為過。這樣的狀況會使得在預連接工廠的工作就會變得更加關鍵。

   那么MTP/MPO高密度光纖預連接系統產品的性能是如何在一個生產工廠里得到保障的呢？它和普通的光纖跳線，配線架組裝和生產有什么不同呢？
    首先這個生產工廠要符合ISO9000等一系列質量管理體系認證，同時生產工藝和產品性能還要符合目前業內最全面和最嚴格的光纖連接組件生產的標準認證，比如GR326標準。現在可以生產光纖跳線的工廠比比皆是，但通過Telcordia公司制定的這個GR326標準認證的很少， Telcordia的前身是貝爾通訊實驗室，致力于美國標準的發展，包括為架構網絡的產品撰寫US/全球的標準。例如GR326。
    其次要了解到MTP/MPO預連接系統產品，無論是Truck還是極性模塊，無論是Hardness還是MPO跳線的加工工藝遠比常規的SC、 LC接頭要復雜和困難， 加工一個12芯的MPO接 頭絕不僅僅是加工 12個單工SC或單工 LC的工作量和難度的簡單疊加。沒有先進的設備，精湛的工藝和多年的經驗以及訓練有素的人員是無法完成的。對一致性和可重復性的要求極為苛刻。舉個簡單的例子，一個12芯的MPO/MTP接頭的插芯的光纖高度要求為幾千個nm， 更難的是要保證這些高度的差值要小于幾百個nm，這就是對一致性的要求，它是40G和100G光纖網絡對物理連路層性能的要求而來。放眼中國市場，據筆者了解，能夠專門從事MTP/MPO高密度光纖預連接產品生產的工廠屈指可數，能夠大批量生產的就更少，一個多年專門銷售給北美市場，經過GR326認證以及美國移動公司verizon認證的EPCOM 算得上少有幾個的其中之一。
    總結以下，該文探討了數據中心采用MPO/MTP高密度光纖預連接系統的原因，同時對這一新的系統的選擇提出了一點建議，希望對數據中心的用戶及從事光纖預連接系統的同行有所幫助。