應用在數據中心10G及更高帶寬的OM3光纖技術

    10G光網絡以激光優化50um多模光纖(OM3)作為首選的傳輸介質，在數據中心和局域網骨干網絡得以悄然應用。OM3光網絡優化了光纖通信路由與空間利用率，簡化了安裝施工與系統測試，在降低能耗和制冷方面表現不俗，并且支持系統設備與配線面板的高密度部署。事實上，2芯光纖的串行傳輸已經成為用于以太網和光纖通道技術達到10G速率的傳輸方式。而OM3并行光學技術已成為支持未來在100米到300米短距離傳輸中達到32G到100G以及更高速率的傳輸方式。

    本文旨在闡述10G光學連接的益處，以及對OM3光纖在以太網、光纖通道和InfiniBand應用中的并行光學傳輸技術方面提供建議。 

    OM3光纖
    2002年3月份頒布了激光優化50um多模光纖標準：TIA/EIA-492AAAC。該光纖經850nm波長激光優化，包括最小2000MHz-km有效模式帶寬。采用850nmVCSEL(波長垂直腔體表面發光)激光器傳輸系統相對1300nm波長系統則具有更為可觀的經濟價值。OM3光纖最初在ISO/IEC-11801標準的第二版中命名，目前被TIA標準采用，可參閱TIA-568, Rev C。除OM3光纖之外，OM1和OM2光纖被分別命名為標準的62.5nm和50nm多模光纖。詳見表一。 

 

 

    10G光學連接
    相比較10GBASE-T六類和超六類銅纜連接的網絡，以850nm的OM3光纖連接的10GBASE-SR網絡可為數據中心提供更為可觀的巨大價值。

    能夠支持更遠的傳輸距離
    OM3光纖的有效模式帶寬2000MHz-km，可以支持10G數據速率傳輸距離達到300米，而10GBASE-T的超六類銅纜限定在100米以內。按照行業專家的說法，OM3光纖可支持諸如16G和32G光纖通道和100G以太網乃至更高數據速率的平滑演進，而六類和超六類銅纜無法超越10G的數據傳輸速率。 

    能夠支持更高密度的設備接口
    SFP+ 850nm光收發器可輕而易舉支持交換機網卡高達48以上端口。對UTP/STP銅纜而言，傳輸距離可達到100米的網口密度最大設計為8個端口。當距離小于30米，可建議16個端口。銅纜系統中不斷提高的工作頻率和模擬數字信號的精確處理需要額外的電源來支持，過高的能耗決定了傳統的銅纜端口密度不可能大。

    能耗與制冷
    10G光交換機與服務器光網卡在運行時能耗方面，比10G的UTP/STP的銅設備要少得多。相比而言，10G的SFP+光收發器的每端口功率典型值為0.5瓦，而10GBASE-T的傳統交換機每端口要消耗15瓦。顯然，10G光網絡以其低能耗和二氧化碳的低排放量實現了數據中心的”綠色”。制冷能耗隨網絡元件耗能而增長。圖一呈現了10GBASE-SR和10GBASE-T在節電方面的整體比較。 

                                               

    康寧，創新之路永無止境。
    層出不窮的套娃，被普遍認為是充分擴展能力的一種完美表現形式。對于數據中心基礎架構來說更是如此，不僅要滿足當前的需要而且同樣能夠適應即將到來的情形?，F實的數據應用，對帶寬的需求會永無止境地上升，數據中心底層設施應該支持無論是10G，40G還是甚至100G的帶寬要求?？祵幑饫|系統LANscape® PretiumTM 解決方案涵蓋了支持數據中心100G傳輸速率的產品線。Plug & PlayTM通用系統組件已經過工廠測試和業界驗證，具備支持100G傳輸速率的卓越性能。一個具備高可擴展性的100G就位的數據中心網絡能夠滿足當前和未來需要，這樣的基礎網絡來自康寧光纜系統。

    線纜路由與機柜空間，更少的擁塞
    光纜能夠達到非常高的布線密度從而最大化路由和空間內的利用率。例如，一根216芯的帶狀光纜和兩根超六類的銅纜，具有相同的0.7英寸的典型有效線徑，但是光纜能夠支持108個10G串行線路而銅纜僅能支持2個10G線路。小型化的光纜線徑同時也增強了數據中心內的制冷效果。詳見圖二。 

                                    

    超越10G速率的并行光學技術
    諸如視頻應用、虛擬化和I/O融合等未來眾多行業對帶寬的渴求正在推動著網絡的數據傳輸速率朝著10G以上迅速發展。為順應市場需求，IEEE802.3ba工作組已被任命從事40G和100G以太網數據速率的研發指導工作。項目授權申請(PAR)的宗旨之一是實現OM3光纖傳輸距離達到100米。OM3光纖是PAR中唯一指定的一種多模光纖。在40G/100G數據速率時OM3光纖的傳輸距離能夠達到150米至200米是預期目標，這樣能夠符合數據中心綜合布線對長度的要求。該標準的完成時間定在2010年中期。光纖通道技術已經完成FC-P14標準的制定，這其中包括對使用OM3光纖的限制性收發器和線性收發器在8G速率時分別達到150米和300米傳輸距離的指導。表二給出了光纖通道的路標細節。

                               

    采用OM3光纖的直接調制850nm的VCSEL(垂直腔體表面發光激光器)雙工串行傳輸，已被用于高達10G的數據速率并有望用于16G速率的光纖通道中?？紤]到可靠性因素，850nm的VCSEL經直接調制需要達到極限工作溫度，在數據中心內采用雙工光纖串行傳輸顯得不合時宜。因此，16G以上數據速率的以太網最有可能采用OM3光纖的并行光學技術實現短距離傳輸達到100米至300米。

    InfiniBand傳輸正開始引領金融領域數據中心服務器集群在電子商務、運算建模和高端交易業務等應用。InfiniBand的最大價值在于服務器I/O接口的高度融合與虛擬化，同時具有低反應時間和高帶寬。InfiniBand光學傳輸是并行光學解決方案的一種特定應用。

    以850nm的VCSEL陣列和OM3光纖為代表的并行光學技術為以太網、光纖通道、InfiniBand提供低成本高速率的解決方案。并行光學傳輸技術通過空分復用將高數據速率信號在多個光纖中進行分配，保證發送端和接收端嚴格同步。在接收端，通過解復用信號被還原成發送前的高數據速率信號。MTP連接技術應用于整個并行光學鏈路，并作為與收發模塊的接口。

    OM3光纖及成纜的質量設計和端接方式等各個方面均要求降低光學時延指標。光學時延實際上是在并行傳輸系統中不同光纖形成的多個路徑之間光信號傳輸的時間差，不加控制則會導致傳輸錯誤的發生。采用帶狀光纖能夠有效控制光學偏移，保證光纜組件在并行光學應用中達到所需性能，而這一切，傳統的單根光纖無法勝任。

    目前，InfiniBand的四倍數據傳輸速率對10G多徑速率光纜組件的光學時延要求不超過0.75ns。這里的光纜組件是要求包括光纜及其各端MTP光纖連接器在內的整套組件。以太網和光纖通道對其并行光學技術在光學時延方面的需求仍在持續開發。IEEE 802.3ba 40/100G以太網工作組已在商討1ns以內光學時延的具體需求，但最終決議仍未達成。

    40G以太網技術預期會采用4個10G通道發送4個10G通道接收的方式實現；同理，100G以太網預期會采用10個10G通道來收發的方式實現(詳見圖三和圖四)。 
                                

    OM3光纖為數據中心實現了10G網絡的最佳運行，這為實現以太網、光纖通道和InfiniBand并行光學達到32G-128G數據傳輸速率提供了演進之路。OM3連接技術優化的路徑空間利用率，便捷的安裝測試，能耗制冷所帶來的價值以及易于支持高密度安裝網絡設備和配線面板方面表現卓著?，F在，數據中心已步入OM3光纖時代了！

    Doug Coleman，美國康寧通信企業網技術與標準化經理。

    Doug Coleman擁有豐富的專業背景，在系統設計、光纖光纜的材料、加工、設計、標準、應用等諸多領域有著淵博的專業知識。