未来数据中心的选择：宽带多模光纤(WBMMF)

9/20/2016，多模光纤自上世纪80年代进入市场以来，经历了从OM1、OM2、OM3到OM4的演进。其中，OM3是针对垂直腔面发射激光(VCSEL)光源优化的多模光纤，有效模式带宽(EMB)达到2000MHZ.Km，支持100GBase-SR10距离达到100米,而OM4有效模式带宽(EMB)相比OM3提高了1倍多，达到4700MHZ.Km，然而支持100GBase-SR10距离仅有150米，相对于OM3光纤，100G以太网传输距离仅仅增加了50%，仍然无法满足未来网络的需求。
　　作为未来数据中心的选择，宽带多模光纤(WBMMF)在光纤有效模式带宽(EMB)方面远超传统的OM4多模光纤，这也意味着能够为未来可能出现的更高速的以太网提供余量空间。为了进一步了解宽带多模光纤，我们还需仔细来看一下单模光纤和多模光纤的发展历程。

　　▋   单模光纤和多模光纤的区别与选择
　　单模光纤主要用在多频数据传输应用中，传输模式通常采用波分复用（WDM，Wave-Division-Multiplexing）的传输模式，经过复用的光信号只需要用一根单模光纤就能实现数据传输。2010年发布的100GBase-LR4，采用2芯单模光纤1收1发，能够在一芯光纤上同时复用４个波长，每个波长传输25Gbps。
　　单模光纤的传输速率比多模光纤要高，而且传输距离也比多模光纤要高出50倍不止，因此，其价格也高于多模光纤。与多模光纤相比，单模光纤的芯径要小得多，小芯径和单模传输的特点使得在单模光纤中传输的光信号不会因为光脉冲重叠而失真。在所有光纤种类中，单模光纤的信号衰减率最低，传输速度最大。
　　然而，单模光纤需要采用高成本的激光(LD)光源收发器，单模光纤的激光收发器价格至少是多模光纤收发器的3倍以上,功耗至少2倍以上。

　　传统的多模光纤一般采用串行传输模式，在这种模式下增加以太网的传输速率必须增加每芯光纤/通道的传输速率。目前以太网最大串行传输速率为10Gbps/通道，IEEE正在制定25Gbps/通道,50Gbps/通道的网络标准，以400G以太网为例，会有25Gbps/通道，50Gbps/100Gbps通道3个不同的版本，光纤芯数分别需要32芯/16芯/8芯。400G以太网采用的编码方式有NRZ,PAM4,DMT,更高级的编码方式意味着更复杂的电路和功耗，因而成本更高。
　　而多模光纤提高网络传输速率的另外一种方法是采用并行传输模式，即通过增加光纤芯数来增加传输速率。2010年发布的100GBase-SR10采用10Gbps/通道的传输方式，10通道接收10通道发送，总共需要20芯光纤。
　　在以往的实际应用中，选择多模还是单模的最常见决定因素是距离。如果只有儿英里，首选多模，因为LED发射/接收机比单模需要的激光便宜得多。如果距离大于5英里，单模光纤最佳。另外一个要考虑的问题是带宽;如果将来的应用可能包括传输大带宽数据信号，那么单模将是最佳选择。

　　▋   未来数据中心的选择：宽带多模光纤(WBMMF)
　　进入2010年代，随着100G-NG,200G/400G以太网乃至1T以太网的提出，传统的多模光纤在芯数和距离上成为阻碍未来以太网络发展的瓶颈，而宽带多模光纤(WBMMF)的出现打破了传统多模光纤的技术瓶颈。它借鉴了单模光纤的波分复用(WDM)技术，延展了网络传输时的可用波长范围，能够在一芯多模光纤上支持4个波长，把需要的光纤芯数降低为之前的1/4。
　　短波波分复用这一技术利用性价比较高的短波的垂直腔面发射激光(VCSEL)光源，优化的宽带多模光纤(WBMMF)能够在一芯多模光纤上支持4个波长，把需要的光纤芯数降低为之前的1/4，同时提高了有效模式带宽（EffectiveModalBandwidth,EMB）,延长了40/100G的传输距离到300米左右。

　　目前全球96%的数据中心，网络核心区骨干(Spine)交换机到服务器机柜分支（Leaf）交换机的距离在300米以内，因此短波波分复用技术(SWDM)和宽带多模光纤(WBMMF)未来会继续延续多模光纤作为数据中心40/100/400G以太网的主流传输介质的传统。未来通过短波波分复用(SWDM)和并行传输技术相结合，只需要8芯宽带多模光纤(WBMMF)，就能够支持更高速的应用，比如200/400G以太网。