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數據中心互連布線的發展與前沿趨勢

發布時間：2020-05-22 責任編輯：lina

【導讀】本文將探討該領域不斷發展的原因，重點介紹數項全新的布線技術如何讓數據中心互聯部分對安裝商來說能更加友好。

今年在聖地亞哥舉行的光通信峰會上，數據中心互連（DCI）領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)熱(re)門(men)話(hua)題(ti)。數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)互(hu)聯(lian)正(zheng)成(cheng)為(wei)網(wang)絡(luo)領(ling)域(yu)中(zhong)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)要(yao)部(bu)分(fen)，近(jin)期(qi)光(guang)纖(xian)布(bu)線(xian)領(ling)域(yu)內(nei)的(de)多(duo)個(ge)令(ling)人(ren)興(xing)奮(fen)的(de)進(jin)展(zhan)都(dou)聚(ju)焦(jiao)於(yu)此(ci)。本(ben)文(wen)將(jiang)探(tan)討(tao)該(gai)領(ling)域(yu)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)的(de)原(yuan)因(yin)，重(zhong)點(dian)介(jie)紹(shao)數(shu)項(xiang)全(quan)新(xin)的(de)布(bu)線(xian)技(ji)術(shu)如(ru)何(he)讓(rang)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)互(hu)聯(lian)部(bu)分(fen)對(dui)安(an)裝(zhuang)商(shang)來(lai)說(shuo)能(neng)更(geng)加(jia)友(you)好(hao)。

設計和部署極高密度的數據中心互連，最佳實踐是什麼樣的？

在zai互hu聯lian網wang上shang快kuai速su搜sou索suo一yi下xia超chao大da規gui模mo或huo多duo租zu戶hu數shu據ju中zhong心xin的de支zhi出chu公gong告gao，就jiu能neng找zhao到dao多duo個ge擴kuo張zhang計ji劃hua，總zong規gui模mo能neng達da數shu十shi億yi美mei元yuan。這zhe種zhong投tou資zi能neng收shou獲huo什shen麼me？通tong常chang，是shi一yi個ge數shu據ju中zhong心xin園yuan區qu，它ta由you位wei於yu不bu同tong建jian築zhu物wu中zhong的de幾ji個ge數shu據ju機ji房fang模mo塊kuai組zu成cheng，這zhe些xie數shu據ju機ji房fang通tong常chang比bi一yi個ge足zu球qiu場chang還hai要yao大da，數shu據ju機ji房fang之zhi間jian的de流liu量liang通tong常chang超chao過guo100 Tbps（圖1）。

圖1所示。示例數據中心園區布局

對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)為(wei)什(shen)麼(me)發(fa)展(zhan)得(de)這(zhe)麼(me)龐(pang)大(da)，細(xi)節(jie)的(de)原(yuan)因(yin)有(you)很(hen)多(duo)，但(dan)是(shi)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)簡(jian)化(hua)為(wei)兩(liang)個(ge)趨(qu)勢(shi)。第(di)一(yi)個(ge)是(shi)機(ji)器(qi)間(jian)通(tong)信(xin)帶(dai)來(lai)的(de)指(zhi)數(shu)級(ji)東(dong)西(xi)向(xiang)的(de)流(liu)量(liang)增(zeng)長(chang)；第二個趨勢就是更扁平化網絡架構的應用，如脊葉結構和Clos架構網絡。其目標是在園區內建立一個大型網絡結構，這也使數據中心之間的數據傳輸達到甚至超過100Tbps。

keyixiangxiang，zhezhongguimodewangluojianshehuizaizhenggewangluozhongyudaoduogetebiedetiaozhan，congdianyuanhelengque，daoshebeidelianjie。zaiwangluoshebeihulianshang，yijingpingguleduozhongfangfalaitigong100 Tbps（甚至更高）的傳輸速率，但是普遍的模型是通過多芯單模光纖以較低的速率傳輸。需要注意的是，這些連接的長度通常是2－3公(gong)裏(li)或(huo)更(geng)短(duan)。通(tong)過(guo)我(wo)們(men)的(de)建(jian)模(mo)分(fen)析(xi)，至(zhi)少(shao)在(zai)未(wei)來(lai)幾(ji)年(nian)內(nei)，使(shi)用(yong)更(geng)多(duo)的(de)光(guang)纖(xian)以(yi)低(di)數(shu)據(ju)速(su)率(lv)傳(chuan)輸(shu)仍(reng)然(ran)是(shi)最(zui)具(ju)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)的(de)方(fang)法(fa)。這(zhe)個(ge)成(cheng)本(ben)模(mo)型(xing)揭(jie)示(shi)了(le)為(wei)什(shen)麼(me)行(xing)業(ye)投(tou)入(ru)如(ru)此(ci)多(duo)的(de)錢(qian)來(lai)開(kai)發(fa)高(gao)芯(xin)數(shu)光(guang)纜(lan)和(he)相(xiang)關(guan)的(de)硬(ying)件(jian)。

既ji然ran我wo們men了le解jie了le高gao芯xin數shu光guang纜lan的de需xu求qiu所suo在zai，我wo們men就jiu可ke以yi把ba注zhu意yi力li轉zhuan移yi到dao數shu據ju中zhong心xin互hu連lian市shi場chang上shang的de替ti代dai方fang案an上shang了le。業ye界jie一yi致zhi認ren為wei帶dai狀zhuang光guang纜lan是shi這zhe個ge應ying用yong領ling域yu唯wei一yi可ke行xing的de解jie決jue方fang案an。傳chuan統tong的de鬆song管guan光guang纜lan和he單dan芯xin光guang纖xian端duan接jie安an裝zhuang時shi間jian過guo長chang、光纖接頭熔接硬件過大而不實用。例如，使用鬆套管結構設計的3456芯光纜需要200多個小時才能熔接結束，假設每次熔接需要4分鍾。如果您使用帶狀光纖的配置，熔接時間下降到不到40小時。除了節省這些時間外，在相同的硬件空間占用情況下，帶狀熔接設備的容量通常是單芯光纖熔接密度的四到五倍。

yidanyejierendingdaizhuangguanglanshizuihaodexuanze，jianghenkuaiyishidaotongguochuantongdedaizhuangguanglanshejizaixianyouguandaokongjianzhongwufashixiansuoxudeguangxianmidu。yinci，yeneijiuzheshoujiangchuantongdaizhuangguanglanneibudeguangxianmidutigaoyibei。

光(guang)纜(lan)的(de)結(jie)構(gou)出(chu)現(xian)了(le)兩(liang)種(zhong)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)。第(di)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)使(shi)用(yong)具(ju)有(you)更(geng)緊(jin)密(mi)封(feng)裝(zhuang)子(zi)單(dan)元(yuan)的(de)標(biao)準(zhun)矩(ju)陣(zhen)帶(dai)，而(er)另(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)使(shi)用(yong)具(ju)有(you)中(zhong)心(xin)或(huo)開(kai)槽(cao)設(she)計(ji)的(de)標(biao)準(zhun)光(guang)纜(lan)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)、使用可相互疊錯的鬆散結合的帶狀光纖設計（參見圖2）。

圖2。極高密度應用下的不同帶狀光纜的設計。

既然我們了解了這些新的帶狀光纜設計，我們也必須探索端接它們的辦法和麵臨的挑戰。根據美國國家電氣規範（NEC），由於該光纜僅適用於室外防火等級，因此在進入建築物50英尺以必須內轉換為具有室內防火評級的光纜，通常是通過將MTP?／MPO或LC帶狀尾纖（一端預先安裝連接器的光纜）或帶有耦合器及尾纖的集成硬件（硬件預先安裝了耦合器及尾纖）pinjiezaiyigemidujigaoderongxianguizhonglaishixiande。yinci，zaizhegeyingyonghuanjingzhong，yonghubuzaizhishikaolvshiwaiguanglandesheji，ershiyaozhenduizhexieangguihelaodongmijixingdelianlubushuxunqiuwanzhengdeduandaoduandejiejuefangan（圖3）。

圖3。極高芯數室外光纜通過熔纖櫃連接至室內光纜

在(zai)決(jue)定(ding)最(zui)佳(jia)的(de)點(dian)對(dui)點(dian)方(fang)案(an)時(shi)，必(bi)須(xu)對(dui)幾(ji)個(ge)因(yin)素(su)進(jin)行(xing)考(kao)量(liang)。時(shi)間(jian)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，最(zui)耗(hao)時(shi)的(de)過(guo)程(cheng)是(shi)帶(dai)狀(zhuang)光(guang)纖(xian)色(se)帶(dai)的(de)識(shi)別(bie)和(he)熔(rong)纖(xian)盤(pan)的(de)光(guang)纜(lan)分(fen)支(zhi)路(lu)由(you)。“分支”zhideshizaikaiboguanglanwaipihou，daizhuangguangxianjinruyingjianneibudaorongxianpandeguochengzhong，weilebaohudaizhuangguangxian，huiyongbowenguanhuowangyantaoguanbaohu。suizheguanglandeguangxianxinshudezengjia，zhegebuzhouhuibiandegengjiahaoshifeili。

通常，安裝和熔接單根3456guangxianlianluxuyaoshubaiyingchidebowenguanhuowangyantaoguan。tongyangdehaoshiguochengyehuiyingyongzaishineiguanglanshang，wuluntamenshizhironghaishirongjiedaotigongleweixianjiouheqideyingjianshang。muqianshichangshangbutongguanglanchanpindefenzhicaozuoshijianchabiekeyihenda。

youxieguanglanzaishineiheshiwaiguanglanzhongdoujichenglekefenzhiluyoudeguanglanzidanyuanxianshu，zailianjiedaorongjiepandeshihoujiubuxuyaozaijinxingfenzhi，eryoudechanpinzexuyaoduozhongpeijianlaifenzhihebaohuguanglan。zhezhongguanglantongchanganzhuangyutezhiderongxianguishang，rongxianpanshejiyejinxingleyouhua，yipipeiluyouzidanyuandeguangxianshu。

圖4。具有帶狀光纖束子單元的光纜。

圖5：極高密度光纜的分支組件樣品。

另一個耗時的任務是色帶識別和正確的排序，以確保正確的熔接。因為一根3456光纜包含288條12芯(xin)的(de)光(guang)纖(xian)帶(dai)，所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)清(qing)晰(xi)的(de)標(biao)識(shi)，以(yi)便(bian)在(zai)光(guang)纜(lan)外(wai)護(hu)套(tao)拆(chai)下(xia)後(hou)進(jin)行(xing)分(fen)選(xuan)。標(biao)準(zhun)的(de)矩(ju)陣(zhen)色(se)帶(dai)可(ke)以(yi)用(yong)噴(pen)墨(mo)打(da)印(yin)機(ji)打(da)印(yin)識(shi)別(bie)字(zi)符(fu)，而(er)許(xu)多(duo)網(wang)絡(luo)設(she)計(ji)依(yi)賴(lai)於(yu)不(bu)同(tong)長(chang)度(du)和(he)數(shu)字(zi)的(de)連(lian)接(jie)號(hao)碼(ma)來(lai)幫(bang)助(zhu)識(shi)別(bie)色(se)帶(dai)。這(zhe)一(yi)步(bu)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)，因(yin)為(wei)大(da)量(liang)的(de)光(guang)纖(xian)和(he)路(lu)由(you)必(bi)須(xu)被(bei)識(shi)別(bie)。當(dang)光(guang)纜(lan)在(zai)初(chu)次(ci)安(an)裝(zhuang)後(hou)被(bei)損(sun)壞(huai)或(huo)切(qie)斷(duan)時(shi)，這(zhe)種(zhong)帶(dai)狀(zhuang)標(biao)記(ji)在(zai)網(wang)絡(luo)修(xiu)複(fu)方(fang)麵(mian)也(ye)變(bian)得(de)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。

前瞻性的趨勢

擁有3456芯光纖的光纜看起來也隻是一個起點，因為行業已經開始討論超過5000芯光纖的光纜了。由於管道尺寸沒有變大，另一個新興的趨勢是使用的光纖塗層尺寸已經從工業標準的250微米減少到200微(wei)米(mi)。纖(xian)芯(xin)和(he)包(bao)層(ceng)的(de)尺(chi)寸(cun)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)，因(yin)此(ci)不(bu)影(ying)響(xiang)光(guang)學(xue)性(xing)能(neng)。這(zhe)種(zhong)減(jian)少(shao)的(de)光(guang)纖(xian)塗(tu)層(ceng)尺(chi)寸(cun)可(ke)以(yi)在(zai)如(ru)以(yi)前(qian)相(xiang)同(tong)大(da)小(xiao)的(de)管(guan)道(dao)內(nei)，允(yun)許(xu)多(duo)鋪(pu)設(she)數(shu)百(bai)或(huo)數(shu)千(qian)的(de)光(guang)纖(xian)。

另(ling)一(yi)個(ge)趨(qu)勢(shi)是(shi)客(ke)戶(hu)對(dui)於(yu)點(dian)對(dui)點(dian)方(fang)案(an)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)。包(bao)含(han)數(shu)千(qian)芯(xin)光(guang)纖(xian)的(de)光(guang)纜(lan)解(jie)決(jue)了(le)管(guan)道(dao)密(mi)度(du)的(de)問(wen)題(ti)，但(dan)在(zai)風(feng)險(xian)和(he)網(wang)絡(luo)部(bu)署(shu)速(su)度(du)方(fang)麵(mian)也(ye)帶(dai)來(lai)了(le)許(xu)多(duo)挑(tiao)戰(zhan)。有(you)助(zhu)於(yu)消(xiao)除(chu)這(zhe)些(xie)風(feng)險(xian)和(he)降(jiang)低(di)部(bu)署(shu)速(su)度(du)的(de)創(chuang)新(xin)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)將(jiang)繼(ji)續(xu)成(cheng)熟(shu)和(he)發(fa)展(zhan)。

對極高密度光纜的需求似乎正在加速。人工智能、5Ghegengdadeshujuzhongxinyuanqudouzaiyimouzhongfangshituidongduizhexieshujuzhongxinhuliandexuqiu。zhexiebushujiangjixutiaozhanxingye，yikaifakeyouxiaokuozhandeduandaoduanjiejuefangan，congerzuidaxiandudiliyongguandaoziyuan，erbushirangwentibiandeyuelaiyuemafan。

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