40|数据中心100G多模光纤连接

文/道格·科尔曼
出现在7 × 24杂志2018年春季

在150米以内的短距离数据中心，多模光纤仍然是领先的光介质。部署40和100G多模光纤骨干网，方便数据中心10G和25G服务器连接。多模光纤能够利用垂直腔面发射激光器(VCSELs)提供协同、低成本的光连接和电子解决方案。OM3和OM4激光优化的50/125 μm多模光纤是首选光纤，但最近TIA批准了50/125 μm宽带多模光纤(WB MMF)供工业考虑。ISO/IEC JTC 1/SC 25已批准将OM5名称纳入ISO/IEC 11801-1文件，TIA已与ISO/IEC 11801-1文件协调并实施OM5命名法。随着40和100G以太网标准以及专有的多模光纤传输变体的商业化，该行业正在迅速发展，这些变体很容易支持在标准多模光纤上传输300米及以上的数据。

以太网传输标准根据具体标准制定指南，包括技术和商业可行性。主要目标是提供经济的解决方案，满足代表部署的多模光纤连接信道长度的距离目标。康宁对多模和单模光纤连接数据中心的信道长度进行了长期跟踪和建模。趋势表明，随着数据速率从10G增加到40G再到100G, 100米通道距离约占已部署的OM3/OM4通道长度的95%至90%，如图1和2所示。换句话说，对于绝大多数数据中心链路来说，100米的信道距离足以满足他们的需求。

另一个对100米高多模光纤百分比的贡献是铜连接的蚕食。对于以10G及更高数据速率运行的数据中心，铜缆连接已降级为服务器连接，其中主要使用双轴铜缆。双轴铜缆预计将继续作为主要的服务器互连，直到50G，由于铜缆连接的距离限制，光互连将成为首选。50G I/O服务器预计将在2018年问世。

并行光学

当以太网标准802.3ba任务组首次解决40G多模光纤传输时，850 nm VCSEL调制能力无法提供单个40G波长变体。基于开发的简单性和提供可靠、低成本解决方案的能力，IEEE选择了并行光传输。并行光学与传统的双工光纤串行通信的不同之处在于，数据通过多根光纤同时传输和接收。40GBASE-SR4并行光纤需要8根OM3或OM4光纤，每根光纤传输10G: 4根光纤(4根光纤× 10G/光纤)用于发送(Tx)， 4根光纤(4根光纤× 10G/光纤)用于接收(Rx)。802.3ba标准规定的最大距离为100/150米(OM3/OM4)。专有的延伸40GeSR4并行光收发器现在可支持距离高达300/400米(OM3/OM4)。凭借MTP®连接的EDGETM解决方案组件，40GeSR4扩展收发器可提供高达330/550米(OM3/OM4)。

以太网802.3ba 100GBASE-SR10也使用每根光纤10G，需要20根OM3或OM4光纤(10根光纤x 10G/光纤Tx和10根光纤x 10G/光纤Rx)，但行业需求有限。随着VCSEL技术的发展，25G调制速率变得可用，因此现在有了以太网802.3bm 100GBASE-SR4传输变体，它具有与40GBASE-SR4相同的连接要求。参见图3。802.3bm标准规定最大达70/100米(OM3/OM4)。专有的扩展范围100GeSR4收发器现在也可用于高达200/300米(OM3/OM4)的服务。

并行光学使收发器的MTP接口可以分解成多个双工LC连接。例如40GBASE- SR4 ~ 4 × 10GBASE-SR双工连接。

波分复用(WDM)

以太网多模光纤传输依靠高达10GBASE-SR的双工光纤传输。超过10G, vcsel无法支持串行40G双工光纤解决方案。以太网802.3ba任务组评估了40/100G的WDM和并行技术，并为标准选择了并行光学，因为它将导致更快、更经济的近期40/100G部署。

10GBASE-SR是一种广泛部署的基于标准的技术，使用OM3/OM4。10GBASE-SR变体还包括OM1和OM2选项，但牵引力很小。10G连接使用康宁的EDGE8TM (base-8) MTP®中继电缆，带有MTP-to-LC通用极性模块和/或MTP-to-LC通用极性线束，每个8光纤MTP连接器可轻松提供四个断开双工LC电路。双工LC连接器插入10GBASE-SR SFP光模块。利用MTP中继电缆的10GBASE-SR部署很容易迁移到40GBASE-SR4并行光学。

在光纤骨干中没有MTP连接的布线环境中，棕地10GBASE-SR向40G的迁移导致收发器制造商提供具有双工多模光纤接口的专有40G收发器。可以考虑两种专有的变体，40G BiDi和40G SWDM，它们现在都是商用的。

40G BiDi收发器有两个20G光通道，通过每根光纤双向收发。该特性使双工LC电缆的总带宽达到40 Gbps。40G BiDi收发器在OM3/OM4/OM5上指定高达100/150/200米。采用康宁EDGE和EDGE8解决方案，40G BiDi收发器在OM3/OM4/OM5连接上提供高达100/200/200米的连接。100G BiDi收发器最近发布，使用与40G BiDi相同的光连接。100G BiDi有两个50G光通道，每根光纤双向传输，在OM3/OM4/OM5上指定70/100/150米的距离。

40G SWDM收发器复用四个10G波长，这些波长在每根单工光纤上共向传输，以提供40G总带宽。参见图5。40G SWDM收发器指定支持OM3/OM4/OM5上的240/350/440米。SWDM收发器主要设计用于现有棕地数据中心的OM3/OM4光纤。100G SWDM收发器最近发布，在OM3/OM4/OM5上指定为70/100/150米距离。100G SWDM4收发器利用四个25G波长实现100G数据速率。SWDM和BiDi都不具备并行光学器件支持的端口断开功能。

多模光纤连接继续为数据中心提供可靠和低成本的解决方案。根据光纤连接和收发器的预期经济效益，预计对于40g和100G部署，多模光纤/收发器用例将如下表1所示。历史部署数据显示，数据中心90%的OM3/OM4通道小于100米。然而，对于少数信道长度超过300米的客户来说，将有几种光纤和收发器组合来提供必要的覆盖范围，确保今天部署在数据中心的多模连接在未来仍然很有价值。

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