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传统的光进铜退是电信网络对接入层网络部署的理念,"宽带+光纤"替代铜缆接入网是有线网络发展必经之路

 


传统的光进铜退是电信网络对接入层网络部署的理念,"宽带+光纤"替代铜缆接入网是有线网络发展必经之路。
从2006年日本FTTH规模建设,到我国2009年FTTH元年,再到2011年的3000万FTTB、680万户的FTTH建设计划,光纤在用户侧挺进到通信网络的最末端的同时,催生着通信网络有史以来最大的光网络建设。
光进铜退,带来数量级增量的带宽,指数级增量的光纤节点,超速增量的服务、存储、交换,让传统铜缆数据中心难以跟上网络发展的步伐。虽然电子新技术的革新能大力推进设备性能, 多核处理器、刀片服务器、 巨型磁盘阵列、固态驱动,所有这些技术都能有效提高数据中心的运行效率,但设备的增加带来极高的能源消耗,传统的铜缆传输的布线模式需要更新。
幸运的是,近年来数据中心的光化得到迅速的发展,光纤到设备,光纤到芯片的技术在存储设备上已经实现,Cisco、H3c、IBM、HP等诸多厂商的大容量、高带宽光接口设备也逐步问世,光进铜退已是一个必然的趋势。
数据中心的“FTTX”延伸到设备端口的时代已经开启。
任意互联
数据中心的运转要求设备间的任意互联,所有的数据客户以及WAN客户要求能访问数据中心服务器,所有服务器需要连接所有的存储器,所有区域设备最终必须与中心交换和路由器连接,更多的设备,需要更多光缆, 而且会不断随着新设备增加而增加。
传统的数据机房,设备连接都是通过单芯或双芯的制成长跳线来连接交换、存储和服务器。. 这种方式对规模较小的数据中心,是一个低成本的有效解决方式。但随着数据中心的规模增长,这种点到点的跳缆方式显得效率低下,并且浪费光缆, 我们必须找到新的数据中心布线方法。
数据中心的光纤类型现在变得十分清晰了, OM3或OM4提供最低光传输系统综合成本,当前主流的OM3光缆其带宽就可以达到100-Gbits/sec;光缆芯数将取决于设备的光纤端口数量以及网络拓扑的设计。
接下来就是要为数据中心找到可灵活布线且性能可靠的连接技术,灵活性要求体现于芯数在设备端可拆分,在配线端能集中,线缆路由灵活易敷设。
必须采用的新型光连接技术来提高配线密度
光缆跳线是数据中心最基本的布线产品,小型化连接器和多心连接是将复杂的数据中心连接简化的至关重要的武器。
双联LC接口的SFP收发器今年得到大力发展和运用,有效地节省了交换和路由设备的面板空间, 双LC接口的收发器和连接器还降低了近60%的线缆空间,在数据中心领域内不必考虑单芯2.0mm的光缆在机械和弯曲上是否可靠,其实在通信网络,这早已不是问题,小弯曲的G756光纤技术,以及光缆材料技术进步早已确保了我们的运用可靠性。
为科学管理,我们还必须为跳线设计好系统地标签系统,特别是高密度配线区,这是必须的而且需要精确无误。
12芯MPO的跳缆已经在北美的数据中心得到广泛的运用
通常我们用双联LC端连接交换设备的面板,双LC连接器是目前连接器中连接精度最高、性能最可靠的连接器,用它来连接设备,是最适合的;另一端的MPO连接器是设计用来连接光缆和跳缆的,其目的就是提高连接密度,减少IDC机柜的占用空间。
MPO连接器通常为12芯,其核心变革在于用超高精密的塑料成型的插芯替代传统的陶瓷插芯,一个插芯就具备12芯的光纤连接容量,相比常规的陶瓷插芯连接器,其布线密度提高12倍。下一代的40 或100 Gbits/sec的数据传输,也许也将采用MPO的技术直接连接有有源的收发模块。
最新的消息是,国内上市公司日海通讯可能将在近期发布其全球最高密度的数据光纤连接器。
光配线终端模块化设计
结构化布线系统需要实现各点的交叉互联, 数据中心各个端节点汇聚成主干光缆, 主干光缆起到保护光纤、集中光纤的作用,能有效减少线缆路由、盘存空间。主干光缆端侧的连接器需要得到保护,到目前为止的优化设计是终端模块。
•终端模块需要一个主干光缆或其连接器提供进口;
•模块正面是配线面,连接器能很方便的插拔;
•终端模块需要模块化设计,具备互换性;
•操作性:需要确保每个连接器都能有手指通行的空间,以确保可靠连接操作,操作时不能影响旁边的连接器,以免因碰撞影响性能,没有比在数据中心终端业务更严重的事故;
•模块应设计清晰的标示系统,标示应该是面向操作。运营方一定要保证标示内容的准确无误,错误混乱的标示比没有标示更糟糕。
数据中心正处在在高速成长的过程中,我们设计的模块尽可能标准化,但IDC机柜或则需要更多的柔性,为数据中心的扩容提供足够的弹性空间。
数据中心光连接器性能的理解
无论是普通的跳线还是主干跳线 ,选择性能优异的连接器是数据中心实现任意互联的关键要素之一。连接器通常是在工厂预制好的,原于连接器成熟的工艺,通常其光学性能非常稳定。双芯LC连接器是目前连接设备的最主流连接器,配线侧则逐步被MPO统治。日本最新的MPO连接器在近两年的步长精度已提供到0.2微米的水平, 国内日海通讯引进的世界最顶级的V-GROOVE设备其加工精度超过0.1微米,为MPO国产化提供了无限可能。
值得数据中心运营方关注的是:国内对连接器的性能一直存在严重的评判偏差:那就是注重表征的损耗参数,忽视技术和工艺难度更大的端面几何尺寸,这种忽略有时候是不得已,有时候是为节省成本而选择性忽略。
我们知道,数据中心由于处于网络的中心,其链路的稳定性极为重要,光纤线路的连接成功取决于光纤物理连接的质量,这个物理连接是连接器自身端面几何尺寸的功能,如果这个几何尺寸没有严格的控制。就谈不上网络的长久可靠连接。
Telcordia GR-326为连接器规定了三个技术参数:曲率半径、顶点偏移和光纤高度。如果几何尺寸不能达到要求,将面临系统连接失败的巨大风险。所以正确理解端面几何尺寸是非常重要的。
1.曲率半径
曲率半径是描述插芯轴线到端面的半径。也可以描述为:插芯端面曲线的半径,连接器通过弹簧的压力来达到光纤端面的紧贴, 曲率半径是控制压缩力来保持光纤中心匹配力。曲率半径的不合格将增大或减小光纤的压强,在时效作用下最终会导致光纤中心匹配的间距,甚至回损害光纤端面。插损和回波损耗变化会慢慢变化,可怕的是这不能通过现有的任何标准方法进行准确的模拟测试。
2.顶点偏移
顶点偏移是插芯端面曲线的最高点到光纤纤芯的轴线距离。顶点偏移将增加光纤的有效偶合区,从尔增加插入损耗和回波损耗。
3.光纤高度
光纤高度是光纤端面到插芯端面的距离。
光纤高度这个指标是用来衡量光纤与光纤的接触, 当材料膨胀或缩短,光纤凹陷会形成光纤接触间的空气间隔,改变插入和回波损耗。光纤高度回增大光纤间的压力,从而损坏光纤,或则将压力传递到固定光纤的环氧树脂,从而破坏光纤的固定,影响性能的稳定。
光缆设计
回顾光缆的发展历史,最初的光缆只是用在户外的信号传送, 结构化布线和数据中心的光进铜退对光缆走入室内提出了新的设计要求。.
1.阻燃要求,户内要求光缆能阻燃,以保护户内生命财产安全;
2.短距离,相对户外缆,数据中心的光缆通常不超过200米;
3.弯曲灵活,因为数据中心光缆需要在小空间内密集布线;
4.直径尽可能小,密度高,节省布线空间;
5.光缆通常为干结构缆;
6.抗拉,至少要求分线光缆大于70N.
选择了好的光缆和连接器后,就可以在工厂实施预连接,按照数据中心布线设计,设定光缆长度,预制好光缆的连接器,并为连接器光缆设置好可穿行管和走线架的牵引附件。
深圳日海为GOOGLE公司设计的数据中心光缆及跳线
光进铜退的过程中,建设一个好的光布线系统绝对是一个增值的工程,优化光缆路由、选择端面几何尺寸优良的连接器、高标准化的终端模块、高利用率的IDC机柜,将是一项优质的长期投资。