富士通开发服务器间通信技术 以低成本使光通信距离加倍

9/30/2015，据日京BP报道，富士通研究所开发出了通过改进光波导，延长服务器间光通信距离的新技术。通过采用这项技术，在沿用现有光纤的情况下，传输距离可增至过去的两倍。该公司接下来将研究采用该技术的光发送器的小型化，力争在2017年度投入实用。这项技术将在9月27日～10月1日于西班牙举办的光通信领域国际会议“41st European Conference on Optical Communication（ECOC 2015）”上发表。

背景是数据中心的大型化

       在数据中心，随着通信量的增大，服务器之间使用光纤通信的情况增多。而且，数据中心向大型化发展，建筑面积增大的趋势明显。新技术可满足不经由放大信号的中继器等昂贵的装置、在大型数据中心的服务器之间实现快速连接的需求。

       在数据中心，高速连接都是使用25Gbps的光收发器，广泛使用的是“多模光纤”。当传输速度为25Gbps时，在现行标准下使用这种光纤，最长可传输约100m。

       多模光纤在传输时，会将光源射入光纤的光分成传输路径各异的几种模态。不同模态的光到达接收端的时间差被称作“模色散”，模色散增大会降低光信号的品质，缩短传输距离。虽然市面上也有模色散小的特殊光纤，但价格约是现有多模光纤的1.5倍。除此之外，可行的方法还有使用只有1个传输模态的“单模光纤”、通过数字处理补偿信号劣化等，但成本都比较高，不适合需要使用低成本材料的数据中心。
 

利用中继光波导降低成本

    图1：利用“细”波导减少传输模态

    为此，富士通研究所开发出了在沿用现有多模光纤及其通信技术的基础上，降低模色散的新技术。通过设置芯线比通常的多模光纤更细的光波导，遏制抵达时间长的传输模态的发生。信号光在穿过波导进入通常的多模光纤后，低速传输模态的产生依然受到遏制，各模态的光到达接收端的时间差总体变小。得到的结果是，信号的劣化减少，可以延长传输距离。其机制如图1所示。富士通研究所从成本和效果两个方面断定，波导芯线的直径应为25μm注1）。

       注1）富士通研究所首先分别以透镜、中继光波导、多模光纤为对象，开发分析传输模态变化的技术，然后根据分析结果，设计出了这种芯线直径为25μm的中继光波导。

图2：2017年投入实用
试制的光发送器的外观与结构。只需更换发送端的光发送器，即可延长服务器之间的传输距离。（图：富士通研究所）
       采用这种新技术的设置了中继光波导的送信器的试制品如图2所示。使用试制品评价新技术的结果显示，当传输速度为25Gbps时，传输距离达到过去的2倍，约为200m（图3）。当传输速度为40Gbps时，原本约为40～50m的传输距离增加到了100m。富士通研究所计算机系统研究所新一代计算机系统项目主任研究员山本毅介绍说：“光通信的距离扩大到两倍后，连接的服务器最多可达到过去的4倍左右。”

图3：传输距离延长至过去的两倍，达到200m
使用现有多模光纤的通常的光发送器与采用新技术的光发送器的性能比较。当传输速度为25Gbps时，传输距离是过去的两倍，达到了200m。（图：富士通研究所） 
       利用新技术，只需更换发射端的送信器，即可延长服务器之间的传输距离。光纤和接收端的光收发器都可继续使用。而且，除了中继光波导的芯线直径小以外，新型送信器的结构与通常的送信器基本相同，制造成本变化不大。该项目主任研究员、富士通元件事业本部共通技术部器件开发部长助理井出聪说：“估计该技术的导入成本可以低于模色散小的光纤（价格约为通常的1.5倍）。”（记者：中岛募） ■