新一代数据中心光纤布线

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1、新一代数据中心光纤布线市场背景：在最近的 5-6 年，中国的数据中心的建设处于高速增长的阶 段，同时根据第三方调查机构的 AMI 预测，在今后的 5 年甚至更长的 一段时期，国数据中心的建设还将持续处于快速增长通道，根据报告 显示，亚太区数据中心布线市场复合年增长率将达到32.8%，预计中 国的复合年增长率将达到 37.5%，比整体综合布线市场的复合年增长 率高出 23.9 %，中国2011年数据中心布线市场规模将有望达到9-10 亿人民币。中国国传统布线市场近几年来原本由国际布线品牌完全主导 现象逐渐演变为国品牌与国际品牌分庭抗礼的格局，而在数据中心布 线市场，特别大中型数据中心布线市场，根

2、据统计，70%的市场份额 由专业于数据中心领域的国际布线品牌约5-6 家品牌形成寡头垄断 的市场。由于数据中心布线市场对产品的专业性，产品质量与可靠性 要求远远高于传统布线市场，特别是光纤产品应用技术上，布线品牌 间的还存在着相当的差距，而大型数据中心项目的建设与应用，极大 的推动了光纤布线产品技术的发展，对数据中心光纤布线将提出新的 更高的要求并产生新的技术课题促进了数据中心布线技术的发展，引 导数据中心布线产品技术的方向进而在布线市场中产生主流效应。关键词：数据中心 多模光纤 布线技术 趋势一，光纤技术的应用和发展数据中心布线系统需要不断提升带宽为快速增长的网络（如 核心层网络，汇聚层网络

3、及SAN存储网络）传输应用提前铺好道路， 而采用光纤传输可以为不断发掘带宽潜力提供保障。与单模光纤相比 较，由于多模光纤技术较低的有源+无源的综合成本，将促使多模光 纤在数据中心的应用中占有绝对的优势，大中型数据中心超过85%的 光纤布线系统采用的是多模光纤。2009年8月，TIA正式批准0M4, 一种新类别EIA/TIA492AAAD多模光纤标准的推出，为多模光纤今后 大量应用提供了良好的发展前景，多模光纤从0M1到OM2,采用VCSEL 激光优化技术后0M3再到OM4整整发展了 4个阶段，带宽也是逐级提 升，各级别的带宽与10G传输的距离对应关系如下图（1）所示。Reach & Bandw

4、idth by MM Fiber Type0M10M20M3 QIV14p 乏 pumH图（1）随着2010年6月IEEE 802.3ba新的以太网40G/100G标准发 布后，多模光纤在数据中心领域的应用将翻开新的一页，40G与100G 的髙速传输不再仅仅依靠单模采用成本极髙的WDM串行方式进行传 输，新一代以太网40G/100G标准将采用OM3与OM4多模光纤多通道并行传输的方式，这种多模并传输的方式相比较单模WDM串行传输方 式，在40G/100G上的总体成本（包含有源设备，光模块，无源器件） 分别只占单模系统的1/3与1/10，可见多模优势十分明显，市场的 应用趋向通常是由成本与价格因

5、素来驱动与决定哪种技术模式能在 市场取大最大的应用。多模光纤40G的传输模式采用每对光纤支持10Gbps的速率 4*10Gbp=40Gbps，需要用到各4根光纤发送与接收共8芯光纤，100G 采用各10根光纤发送与接收10*10Gbps=100G，共使用20芯光纤， 采用标准MTP/MP0的多芯连接系统将可以较好的支持新一代光网络 40G/100G的传输，40G与100G在多芯光纤的传输模式如下图（2）所 示，40G的传输模式是在12芯的MTP/MPO连接器取最外两侧各4芯 进行传输，中间4芯处于空置状态，而100G的传输模式是采用两个 12芯的MTP/MPO连接器中取中间10芯进行传输，如果

6、采用MTP/MPO 髙密度24芯连接器，则在一个24芯的MTP/MPO连接器上完成100G 的接收与发送100G传输时，每12芯中的两侧各1芯处于空置状 态。4G传输模式100G传输模式图（2）由于新一代40G/100G的光纤技术的标准与应用标准都已经 出台，为数据中心的规划者有了更明确的光纤类型选择方向，OM3与 0M4光纤将成为数据中心的应用主流，如表（1）显示为多模0M3, OM4 光纤分别应用于40G/100G对应的传输协议与支持应用距离，虽然多 模40G/100G的传输距离无法与单模光纤长达10KM或40KM相比较， 但在数据中心室的应用环境下，据统计中小型数据中心超过90%的光 纤

7、链路长度小于100米，大型数据心超过70%的光纤链路长度小于100 米，超过80%的长度小于125米，多模可以满足绝大部分链路的需要 随着网络设备的技术的提升，今后多模光纤支持的传输距离有可能进 一步增加。克持传输确40GBase-:SR4S50nmVfSEL-OM3 光纤1C米4aGBase-SR4:50nmVCSELOM4 光纤.125 米lOOGBase-SRlOS50nmVCEL-OM3 光纤顶米芬UmnVCSELOM斗光纤米表（1）北美电信工业协会2008年6月发布的标准 ANSI/TIA 568C.3对于以MTP/MP0的多芯连接器组成的光纤连接通道定义了三种光纤 连接模式，分别为

8、TYPE- A,TYPE-B,TYPE-C,在10Gbps及以下的传 输应用中，以太网设备端口采用双工模式，MTP/MP0主干链路最终将 被转换为双工类型连接器如LC，SC等，而在40G/100G的状态下设备 端口如QSFP将直接与MTP/MPO连接器相连接，不论光纤通常中由几 条光缆来连接，也不论中间连接的光纤是采哪种TYPE连接方式， 40G/100G的设备端与设备端之间最终通道连接方式需要形成TYPE-B 的模型状态，使设备发送端与接收端的通道相互对应，否则将无常通 信，如图（3）所示：10FibersPavilionFds itiarr 1ZPcsitlori IfPosition 1

9、图（3）当前数据中心的主干网络设备端口正大量从lGbE切换到10GbE,根据In tel公司一份预测显示，如图（4）以X86服务器端口 为例从2011年开始将有少量40GbE端口开始正式应用，而到2015年 后将开始大量的应用。而作为基础设施之一的数据中心的布线系统与 网络设备不一样，网络设备通常3-5年需要更新换代，数据中心的布 线系统特别是光纤布线系统，通常需要支持约23代以上的网络设备 的更新，所以光纤布线系统的部署应用上必须比实际当前网络应用超 前35年。根据美国第三方咨询机构Alan Flatman的对多模光纤在数据中心的应用分析预测，从2011年开始支持40GbE的多模光纤通道部署

10、将占有一定的比例且逐年显著增长，如下图（5）1|-13414.4011 Gfifi.CIVIZ.SfI 口*1枣中00 i血电髦电乜 片中0中09Alfl Sirywr F乍Gfl 11 b y E ih frart G否滸门匸怖住门T簟pt22rahJhJihJKJKJKJ 2222222 2 22220 o O Q口 飞nCbE n whde aiODiie ro-DCMt7 8 9 0r oe a图（4） *料仙1 删比eeIt叮 髀丽. 4 Kill teckhlnnDlrrin-川 AfinH iBiGiat biMktaiQM出辽主vniMifat虹网厲 却 mu Q IIKHC

11、Z弘士“旨也小界网 *LBET5JHm. HQ t me1W4M ifflf Mwr imto liimi-MSMOT営TO图（5）二，光纤布线产品技术发展随着光纤技术升级，作为数据中心的“中枢神经”的光纤布 线系统产品技术也正在经历着新一代的更新换代，以中国国市场中的 数据中心布线产品技术来看，如果我们将2005年到 2010年这 5年间 所发展出来的专业应用于数据中心布线光纤解决方案的产品线看作 第一代的数据中心光纤布线产品技术，以第一代预连接（或称预端接） 产品技术为代表数据中心光纤布线产品在这期间得到了良好的应用 与推广。那么随着光纤技术新的标准的不断发布，由几家国际布线品 牌寡头垄断

12、的中国大中型数据中心布线市场将引领布线产品技术进 入数据中心第二代，而寡头的份额与排名有可能因为新一代数据中心 产品技术方案差异与市场运作的方式与效果不同而产生变化。数据中 心第二代光纤布线系统比较有代表性产品线如超低损预连接光缆方 案，高密度光纤配线系统以及弯曲不敏感光纤系统等组成。1，超低损预连接方案预连接光缆方案在数据中心布线中有多种连接方式，应用比较广泛的主要由3种主流应用：（1） MTP/MP0到MTP/MP0预连接光 缆配套两端含MPO-LC分支的预连接模块；（2） MTP/MPO到LC预连接 光缆配套一端端接含MPO-LC分支的预连接模块，另一端LC端直接配 套LC适配器面板；（

13、3） LC到LC预连接光缆配套两端直接连接LC适 配器面板。随着前述今后以太网40G/100G采用多通道光纤传输标准 的正式发布，今后在数据中心的光纤主干部署中，MTP/MPO到MTP/MPO 并采用OM3，OM4光纤的预连接方案成为前述三种预连接技术方案中 的首选方案，与第一代MTP/MPO连接方式的要求不同，第一代的方案 应用初期主要为了支持10GbE的应用，根据10GbE以太网对OM3整体 光纤通道衰减的要求为2.6dB,而如果支持今后40G/100G的网络的 整体通道衰减需控制在分别1.9dB和1.5dB以，各种传输应用与通道 衰减的对应关系如表（2）所示，第一代MTP/MP0的单个连

14、接损耗业 界通常只控制在0.75dB以，显然这样的性能对于后续40G/100G的应 用将会因为通道衰减超过标准值而产生有效链路长度缩短的问题。传最犬传输距詔10GBase-SR85anmVCSELOM3 光纤迪米10GBase-SR850nmVC：SELOM4 光纤55CI 米40GBase-SR4850nm VCSEL OM3 光纤ICICI 米1.9dB40GBase-SR485anmVCSELOM4 7ie 纤12.琲l.SdBlOOGBase-SRIO.850nmVCSELOM3 光纤1CICI 米1.9dB1003Base-SR108SOnrnVpm.OM4 光纤12琲l.SdB表（

15、2）新一代数据中心预连接系统的MTP/MPO的衰减值将要求采用 低损耗的连接器，业界将会要求至少单个MTP/MPO连接点衰减值要小 于0.5dB才能让通道发挥出标准界定的40G/100G最长传输距离，目 前不同厂家对于预连接系统衰减控制的水平有所不同，以德国罗森伯 格公司HDCS数据中心布线系统所推出的第二代VelaTM系列预连接系 统为例，VelaTM系列预连接系统将推出新一代超低损耗的MTP连接 系统，超低损MTP方案的实现主要从连接器的本身的插芯精度，研磨 工艺，3D几何端面测试技术三方面相结合，单个多模MTP连接点已 经可以控制到0.3dB以下。第二代预连接系统如图（6）所示。超低 损的第二代预连接光缆为数据中心的今后40G/100G的顺利升级提供 基础保障。除了控制光纤通道光学性能外，第二代预连接系统结构上也 有新的升级，预连接光纤的光纤分支将会更多的采用圆形光纤分支， 与上一代扁平 MTP/MPO 分支相比，更易于在狭小空间上高密度配线且 光纤弯折与盘纤没有方向性。主干光纤采用第二代高抗拉小直径光 缆，光缆本身提高抗拉力抗压参数以外更加节省管槽空间，同时主干 光缆布线安装更加便利。而预连接光缆两端的