康普：为数据中心应用选择多模MPO连接器
发布时间：2018-09-06 00:28:36 热度：3854
9/6/2018, 康普公司供稿，作者，康普公司北亚区技术总监 吴健
数据中心的高速迁移趋势
如今，企业级数据中心的大多数网络链路都采用了光纤。并行光纤（基于MPO）的连接性越来越受到欢迎，因其使能够快速高效地进行部署的预端接系统得以应用。最近，标准和设备供应商已开始部署多光纤接口来提高吞吐量和密度。这种趋势在多种应用中均可见端倪。例如，存储局域网络的光纤通道应用主要为双工，但随着其迁移至32G以上的光纤通道，就开始引入新的并行链路选项了。
光纤布线的挑战
多模光纤仍是大多数企业级数据中心的主要媒介选择——与单模光纤相比，其电子器件成本更低，使其成为更具成本效益的选择，且短波分复用（SWDM4）的采用和新光纤类型OM5的推出也能够通过支持更长的链路长度来扩展多模光纤的采用。
实现更高链路速度的方法之一是采用多通道，就像40GBASESR4一样。另一种方法是通过在一对光纤上对多个波长进行复用来创建通道。如上所述，对多模进行多路复用的能力使其可行性得以扩展。图1显示了SWDM4技术的两个示例，即40G-SWDM4和100G-SWDM4。这些收发器通过采用四种不同波长，可在一对双工多模光纤上提供四个25GbE通道。
展望未来，100G-SWDM4双工可采用八芯，聚合为一个并行的400 GbE链路。请注意图1中常见应用的光纤计数。所示的多对应用中的任何一个都能分支，双工和并行光纤之间可能会发生迁移，因此，预计光纤布线系统的配置应该能够适应未来的这些变化。
图1: 以太网光纤应用——* OM3/OM4有效模式带宽仅限于850 nm
迁移到更高数据速率的挑战之一便是空间不足。为实现更高的密度，更多的网络设计人员转而采用MPO连接器。
根据需要，双工LC端口可更换为MPO端口。如果可以用一对双工对来支持光纤，那么MPO端口最多可以支持12倍于LC端口的链路。MPO连接器可提供8、12或24芯版本。
图2: MPO-8、MPO-12和MPO-24配置
为应用选择最佳的多模连接器
8芯MPO连接器最初推出时，是利用行业标准12芯MPO连接器中12芯位置中的8个来提供并行信号应用支持的。此应用通常发生在QSFP收发器中，用于40GBASE-SR4或100GBASE-SR4，其中四对光纤每对可传输10或25 GbE，以实现40或100 Gb/s的通道。从基础设施的角度来看，8芯MPO连接器最适合于并行应用1:1的端口连接。一个8芯连接器等于一个并行端口。
还有其它行业标准的多芯连接器选项，例如12芯MPO或24芯MPO，它们在市场中不断得以普及。与8芯应用相比，这些更多芯数的MPO可提供更高的架构灵活性和中继效率。例如，通过将两根12芯MPO或一根24芯MPO用于主干线缆，您可以支持多个双工、多个并行或各自的组合，而无需重新连接线缆。这种灵活性使您能够随着网络或业务模型的发展而高效地迁移应用程序。
MPO-8连接器和主干在这种应用中的使用比例为1:1，MPO-12主干以2:3的比例支持此应用，而MPO-24主干以1:3的比例支持此应用。
在所有MPO光纤系统中，无论连接器中芯数如何，极性或将传输信号路由到正确的接收器都是至关重要的。虽然可采用多种极性方法， B方法是推荐之选。
· 12芯(MPO-12)设计
MPO-12是全球公认的多模和单模应用的标准接口。它已有数十年的历史，并广泛用作双工和单工应用的主干线缆连接器。因为QSFP应用并没有像我们之前讨论过的那样使用所有12芯。为保持光纤干线线缆的有效使用，中间4芯从两根12芯干线组合而成，以提供额外的QSFP 8芯端口。MPO-12主干中的所有24芯都得以充分利用。这种设计允许在并行和双工应用之间来回切换。
· 24芯 (MPO-24) 设计
MPO-24连接器可能是部署并行和双工光纤应用的最具成本效益的方法。通过在单一连接器中连接24芯，可提供比三个MPO-8连接器或两个MPO-12连接器更高的密度，并加快与安装MPO系统相关的清洁和检查时间。MPO-24主干的交叉连接提供了更高的端口密度，面板空间需求减少为MPO-8的1/3、MPO-12的1/2。在高密度应用中，主干线缆的尺寸也是考量因素之一。使用MPO-24子单元的144芯主干线缆比等效的MPO-12所占用的面积减少约30％。对于QSFP应用，与MPO-8端口相比，MPO-24可支持3倍的面板密度提升。
与MPO-8或MPO-12系统相比，MPO-24系统还能支持更广泛的并行应用。100G SR-10应用需要十对10x10G配置的多模光纤。一些制造商已经将此应用扩展至可提供12x10G交换机端口。MPO-24为这些100G或120G应用提供了简单直接的支持，如图3所示。
图3: 采用MPO-24的100G和120G并行支持
满足数据中心设计需求
数据中心需要快速响应爆炸式的带宽需求，而数据中心应用、网络和光学收发器等新型网络功能有赖于物理光纤基础设施的性能和适应性。光纤基础设施的优化需要高速迁移战略来支持新兴的双工和并行光纤传输应用，这些应用将随着经济优势转向更新的技术而得以广泛采用。速度、灵活性和具有可扩展性的容量是网络设计的关键。
MPO布线系统部署迅速、配置灵活、可扩展至最优容量。在工厂中采用精密工艺制造，可为要求最苛刻的网络光纤提供出色、可靠且可复验的应用支持。MPO系统为极具挑战性的数据中心设计要求提供了新解决方案。
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数据中心的高速迁移趋势
如今，企业级数据中心的大多数网络链路都采用了光纤。并行光纤（基于MPO）的连接性越来越受到欢迎，因其使能够快速高效地进行部署的预端接系统得以应用。最近，标准和设备供应商已开始部署多光纤接口来提高吞吐量和密度。这种趋势在多种应用中均可见端倪。例如，存储局域网络的光纤通道应用主要为双工，但随着其迁移至32G以上的光纤通道，就开始引入新的并行链路选项了。
光纤布线的挑战
多模光纤仍是大多数企业级数据中心的主要媒介选择——与单模光纤相比，其电子器件成本更低，使其成为更具成本效益的选择，且短波分复用（SWDM4）的采用和新光纤类型OM5的推出也能够通过支持更长的链路长度来扩展多模光纤的采用。
实现更高链路速度的方法之一是采用多通道，就像40GBASESR4一样。另一种方法是通过在一对光纤上对多个波长进行复用来创建通道。如上所述，对多模进行多路复用的能力使其可行性得以扩展。图1显示了SWDM4技术的两个示例，即40G-SWDM4和100G-SWDM4。这些收发器通过采用四种不同波长，可在一对双工多模光纤上提供四个25GbE通道。
展望未来，100G-SWDM4双工可采用八芯，聚合为一个并行的400 GbE链路。请注意图1中常见应用的光纤计数。所示的多对应用中的任何一个都能分支，双工和并行光纤之间可能会发生迁移，因此，预计光纤布线系统的配置应该能够适应未来的这些变化。
图1: 以太网光纤应用——* OM3/OM4有效模式带宽仅限于850 nm
迁移到更高数据速率的挑战之一便是空间不足。为实现更高的密度，更多的网络设计人员转而采用MPO连接器。
根据需要，双工LC端口可更换为MPO端口。如果可以用一对双工对来支持光纤，那么MPO端口最多可以支持12倍于LC端口的链路。MPO连接器可提供8、12或24芯版本。
图2: MPO-8、MPO-12和MPO-24配置
为应用选择最佳的多模连接器
8芯MPO连接器最初推出时，是利用行业标准12芯MPO连接器中12芯位置中的8个来提供并行信号应用支持的。此应用通常发生在QSFP收发器中，用于40GBASE-SR4或100GBASE-SR4，其中四对光纤每对可传输10或25 GbE，以实现40或100 Gb/s的通道。从基础设施的角度来看，8芯MPO连接器最适合于并行应用1:1的端口连接。一个8芯连接器等于一个并行端口。
还有其它行业标准的多芯连接器选项，例如12芯MPO或24芯MPO，它们在市场中不断得以普及。与8芯应用相比，这些更多芯数的MPO可提供更高的架构灵活性和中继效率。例如，通过将两根12芯MPO或一根24芯MPO用于主干线缆，您可以支持多个双工、多个并行或各自的组合，而无需重新连接线缆。这种灵活性使您能够随着网络或业务模型的发展而高效地迁移应用程序。
MPO-8连接器和主干在这种应用中的使用比例为1:1，MPO-12主干以2:3的比例支持此应用，而MPO-24主干以1:3的比例支持此应用。
在所有MPO光纤系统中，无论连接器中芯数如何，极性或将传输信号路由到正确的接收器都是至关重要的。虽然可采用多种极性方法， B方法是推荐之选。
· 12芯(MPO-12)设计
MPO-12是全球公认的多模和单模应用的标准接口。它已有数十年的历史，并广泛用作双工和单工应用的主干线缆连接器。因为QSFP应用并没有像我们之前讨论过的那样使用所有12芯。为保持光纤干线线缆的有效使用，中间4芯从两根12芯干线组合而成，以提供额外的QSFP 8芯端口。MPO-12主干中的所有24芯都得以充分利用。这种设计允许在并行和双工应用之间来回切换。
· 24芯 (MPO-24) 设计
MPO-24连接器可能是部署并行和双工光纤应用的最具成本效益的方法。通过在单一连接器中连接24芯，可提供比三个MPO-8连接器或两个MPO-12连接器更高的密度，并加快与安装MPO系统相关的清洁和检查时间。MPO-24主干的交叉连接提供了更高的端口密度，面板空间需求减少为MPO-8的1/3、MPO-12的1/2。在高密度应用中，主干线缆的尺寸也是考量因素之一。使用MPO-24子单元的144芯主干线缆比等效的MPO-12所占用的面积减少约30％。对于QSFP应用，与MPO-8端口相比，MPO-24可支持3倍的面板密度提升。
与MPO-8或MPO-12系统相比，MPO-24系统还能支持更广泛的并行应用。100G SR-10应用需要十对10x10G配置的多模光纤。一些制造商已经将此应用扩展至可提供12x10G交换机端口。MPO-24为这些100G或120G应用提供了简单直接的支持，如图3所示。
图3: 采用MPO-24的100G和120G并行支持
满足数据中心设计需求
数据中心需要快速响应爆炸式的带宽需求，而数据中心应用、网络和光学收发器等新型网络功能有赖于物理光纤基础设施的性能和适应性。光纤基础设施的优化需要高速迁移战略来支持新兴的双工和并行光纤传输应用，这些应用将随着经济优势转向更新的技术而得以广泛采用。速度、灵活性和具有可扩展性的容量是网络设计的关键。
MPO布线系统部署迅速、配置灵活、可扩展至最优容量。在工厂中采用精密工艺制造，可为要求最苛刻的网络光纤提供出色、可靠且可复验的应用支持。MPO系统为极具挑战性的数据中心设计要求提供了新解决方案。
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