如何構(gòu)建高速、安全、高性價(jià)比的40/100G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)呢？

訊道通信工程有限公司 

壹／ 001

   近些年，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，社交媒體、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)銀行、網(wǎng)絡(luò)游戲等等的應(yīng)用，促使各行業(yè)都因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)生了翻天覆地的變化。作為網(wǎng)絡(luò)最底層支撐這些應(yīng)用發(fā)生的基礎(chǔ)設(shè)施，也因?yàn)樗械膽?yīng)用，加快了發(fā)展的步伐。尤其是對(duì)于社交網(wǎng)絡(luò)、銀行網(wǎng)絡(luò)這種用戶數(shù)量巨大、網(wǎng)絡(luò)交互頻繁、網(wǎng)絡(luò)安全性要求高的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的千兆、萬(wàn)兆已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的需求。因此更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心、更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬是實(shí)現(xiàn)這一切的物理基礎(chǔ)。 從網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)演變來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)的扁平化和融合也促進(jìn)了40G、100G高速接口的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的扁平化對(duì)高端/核心路由器提出了更高端口密度和更高速率上行接口的要求。因此，40G、100G的接口需求應(yīng)該是現(xiàn)實(shí)和迫切的，并且會(huì)成為未來(lái)幾年的數(shù)據(jù)中心和IT基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，構(gòu)建一個(gè)真正高速、安全、又具有高性價(jià)比的40/100G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是設(shè)計(jì)人員和IT運(yùn)維工程師要考慮的問(wèn)題。

機(jī)房改造施工：

光纖40G/100G布線產(chǎn)品

1、多芯光纖連接器

目前40G/100GBase光纖網(wǎng)絡(luò)可以分為多模系統(tǒng)和單模系統(tǒng)。在多模系統(tǒng)下，應(yīng)用最多的光纖布線產(chǎn)品是MPO連接系統(tǒng)，單個(gè)MPO連接器可以支持12～72芯連接（每排12芯光纖，單個(gè)MPO可以支持1～6排），提供40G/100G甚至更高速的連接。40GBase-SR4采用單排光纖的MPO連接系統(tǒng)。100GBase-SR10采用單個(gè)雙排光纖的MPO連接器或者2個(gè)單排光纖成組支持傳輸網(wǎng)絡(luò)。下一代100GBase-SR4則可以用單排MPO連接系統(tǒng)來(lái)支持，包括：

  同時(shí)，其他形式的連接器也在研究和發(fā)展中，如MXC 連接器。MXC也是多光纖連接系統(tǒng)，但是采用了相較于MPO更少的部件，所以其具有成本的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)也可能成為40G/100G系統(tǒng)的重要組成部分。此前的合作試驗(yàn)中，采用硅光子技術(shù)和新型抗彎曲多模光纖以及最新MXC連接器，實(shí)現(xiàn)了每光纖25 Gigabit的傳輸速率，且該光纖傳輸距離達(dá)到300米遠(yuǎn)，是目前同樣的傳輸速率下的最大距離的3倍，其工作波長(zhǎng)為1310nm。使用可支持64根光纖的MXC連接器，其整體容量將達(dá)到每秒1.6 T比特(Tbps)。

OM3/OM4 激光優(yōu)化50/125 µm 多模光纖

       數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該被設(shè)計(jì)成為支持未來(lái)更高速率傳輸應(yīng)用的系統(tǒng)，類(lèi)似40/100G以太網(wǎng)和16G/32G/128G光纖通道等高速系統(tǒng)都將基于OM3/OM4的應(yīng)用。

        TIA-492AAAC OM3光纖標(biāo)準(zhǔn)2002年3月發(fā)布，TIA-492AAAD OM4是2009年8月發(fā)布的。由于是激光優(yōu)化850nm波長(zhǎng)的光纖，具備了2000MHz•km（OM3）和4700 MHz•km EMB（OM4）的有效模式帶寬。“OM”系列的命名方式源自ISO/IEC-11801，目前TIA標(biāo)準(zhǔn)也采用這種方法定義不同的光纖類(lèi)別，如下表為T(mén)IA及IEC中定義的OM1，OM2，OM3和OM4光纖標(biāo)準(zhǔn)。

多模光纖類(lèi)型及定義

   數(shù)據(jù)中心高速率數(shù)據(jù)傳輸需要高帶寬的介質(zhì)，下表列出了OM3/OM4光纖對(duì)當(dāng)前和未來(lái)以太網(wǎng)和光纖通道應(yīng)用支持的傳輸距離。

850nm 以太網(wǎng)距離（米）

     當(dāng)前的線纜，連接器，連接硬件和系統(tǒng)設(shè)備都是支持這些50µm光纖的，同時(shí)，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如IEEE以太網(wǎng)40/100G，光纖通道16G/32G等傳輸標(biāo)準(zhǔn)和ANSI/TIA-568布線標(biāo)準(zhǔn)等都收錄和接受OM3/OM4光纖。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)設(shè)備和鏈路衰減表現(xiàn)的不同傳輸距離會(huì)有差異，單模40G/100G 對(duì)于布線系統(tǒng)相較于過(guò)去的10G沒(méi)有太大的變化，仍然是采用單對(duì)光纖，所以具體到連接方式，仍然可以采用傳統(tǒng)的單芯連接器，比如LC，SC，ST等。在采用OS2光纖的情況下，支持距離可以長(zhǎng)達(dá)10公里。

光纖收發(fā)器

       目前無(wú)論是服務(wù)器或者是交換機(jī)，實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中光信號(hào)仍然需要被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所以光纖收發(fā)器也是40G/100G傳輸?shù)闹匾M成部分。目前40G/100GBase無(wú)論是單模還是多模都是采用多路并行傳輸?shù)募夹g(shù)，雖然物理層有所區(qū)別（多模采用物理上的多路，單模采用光分復(fù)用多路），但是將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以后，都要采用多路并行電信號(hào)的接口。目前業(yè)內(nèi)就40GBase的連接，都統(tǒng)一到了QSFP+ 的接口。顧名思義QSFP+就是4路SFP+ 的組合，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也可以將QSFP+ 轉(zhuǎn)到4個(gè)SPF+ 上。單路SPF+ 的接口可以支持10G，4路就是40G。

QSFP+40G光纖收發(fā)器

CFP與CXP收發(fā)器

100GBase的接口過(guò)去有兩種不同的選擇CFP與CXP，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，目前慢慢都基本統(tǒng)一到CXP接口，主要的原因在于CFP的尺寸實(shí)在過(guò)于龐大。占用空間過(guò)多，密度較低。所以基本將被CXP所淘汰。

        在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展之初，因?yàn)槭艿叫酒?，面積和處理能力等因素的制約，采用單路40G電信號(hào)處理的要求對(duì)于成本無(wú)法接受。所以仍然沿用了10GBase的技術(shù)，采用單路10G電信號(hào)的方式。但是隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，目前已經(jīng)可以用較低的成本和功耗實(shí)現(xiàn)單路25G的信號(hào)處理能力。所以第二代100G多模將采用與40G多模相同的物理鏈路。400G標(biāo)準(zhǔn)將采用16*25G的方式實(shí)現(xiàn)。

       目前對(duì)于100G單模系統(tǒng)，除了前面提到的使用成熟的cWDM/WDM實(shí)現(xiàn)外，也有其他的技術(shù)正在研究中，比如QSFP28,以4x25G（1310nm）并行技術(shù)實(shí)現(xiàn)100G應(yīng)用。

QSFP28 收發(fā)器

插拔式10G/40G/100G光纖收發(fā)器趨勢(shì)，會(huì)向統(tǒng)一化和小型化的方向發(fā)展