如何選擇數(shù)據(jù)中心的高密度光纖預(yù)連接系統(tǒng)

MPO/MTP高密度光纖預(yù)連接系統(tǒng)目前主要用于三大領(lǐng)域：數(shù)據(jù)中心的高密度環(huán)境的應(yīng)用，光纖到大樓的應(yīng)用，在分光器、40G,100G SFP, SFP+等光收發(fā)設(shè)備內(nèi)部的連接應(yīng)用。本文著重說(shuō)明數(shù)據(jù)中心為什么會(huì)采用MPO/MTP高密度光纖預(yù)連接系統(tǒng)以及如何選擇這種高密度的光纖預(yù)連接系統(tǒng)。

在介紹目前為什么有這些場(chǎng)合使用MPO/MTP高密度光纖預(yù)連接系統(tǒng)之前，有必要就MPO/MTP做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。在通訊、數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，光纖連接接頭的發(fā)展遠(yuǎn)比銅纜接頭的發(fā)展豐富。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今為止，發(fā)展出來(lái)的光纖接頭達(dá)數(shù)百種之多，但真正到達(dá)大范圍使用的也就那么十多種?？v觀其發(fā)展，光纖接頭有兩個(gè)明顯的發(fā)展階段：第一個(gè)階段:為了節(jié)省空間，向小型化方向發(fā)展，光纖接頭從傳統(tǒng)的FC, ST, SC發(fā)展為L(zhǎng)C, MTRJ, E2000.
第二個(gè)階段: 不僅為了節(jié)省空間，而且要滿(mǎn)足多芯使用的要求，光纖接頭從LC, MTRJ, E2000向MU, MTP/MPO演變，現(xiàn)在一個(gè)MTP/MPO多芯接頭可以滿(mǎn)足2芯，4芯，8芯，12芯，24芯，目前最高可達(dá)72芯的要求。
第二個(gè)階段這種發(fā)展帶來(lái)的好處是明顯的，查看一下40G、100G對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)范要求就知道了，多芯傳輸，即8芯或20芯。這樣MPO/MTP就是可以在微小的空間滿(mǎn)足高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求。但對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)施工的工程師也帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，甚至于無(wú)法完成的任務(wù)。當(dāng)然現(xiàn)在有了很好的替代方法，那就是制造工廠(chǎng)的預(yù)連接系統(tǒng)產(chǎn)品。MPO/MTP光纖預(yù)連接系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用也就這幾年的事情，而且也是MPO/MTP預(yù)連接系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)最主要的應(yīng)用場(chǎng)合。究其原因并不如想像的那么高尚，其實(shí)是一個(gè)必然的選擇。先說(shuō)第一原因： 數(shù)據(jù)中心空間總是不夠。就像北京的地鐵建成半年，客流量就滿(mǎn)了，這其實(shí)是有限的資源和無(wú)限的需求的一對(duì)矛盾，這一現(xiàn)象表現(xiàn)在當(dāng)前中國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域。解決空間不夠的方法可以采用增加空間或提高空間的利用率，在一個(gè)設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)中心增加空間是不現(xiàn)實(shí)的，提高空間利用率也就是增大密度。作為數(shù)據(jù)中心的兩大布線(xiàn)系統(tǒng)：銅纜，光纜布線(xiàn)系統(tǒng)，其實(shí)銅纜系統(tǒng)也可以采用高密度，但這種高密度對(duì)空間的節(jié)省實(shí)在有限。因?yàn)椴粌H無(wú)法在既滿(mǎn)足高頻，又要更大的線(xiàn)經(jīng)之間找到平衡;高頻下電纜的電氣傳輸性能也不易滿(mǎn)足，而且還要解決高頻電子信號(hào)在多芯銅纜傳輸帶來(lái)的一系列問(wèn)題。當(dāng)然為了現(xiàn)場(chǎng)安裝省事方便的銅纜預(yù)連接系統(tǒng)，這是另外一個(gè)話(huà)題，在此不論。所以在同樣的空間里要得到更多的傳輸帶寬，改用光纜傳輸是一個(gè)必然的選擇，但這并不意味著一定需要高密度的光纖預(yù)連接系統(tǒng)。
第二個(gè)原因是網(wǎng)絡(luò)速度不斷提升帶來(lái)的結(jié)果，就光纖而言，雙芯光纖可以支持百兆，千兆以及萬(wàn)兆的應(yīng)用，但不采用特殊的編碼和協(xié)議，兩芯光纖支持40G和100G就顯得困難了。還好IEEE工作組的200多名專(zhuān)家們經(jīng)過(guò)多年的努力推出了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)支持這樣的應(yīng)用，這就是現(xiàn)在很多人知道的 IEEE802.3ba規(guī)范。研讀這本457頁(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在里面對(duì)光纖布線(xiàn)傳輸?shù)亩x還是很容易找到，見(jiàn)下圖。我們可以看到單個(gè)通道為4芯或者10芯光纖，所以正常的40G和100G光纖網(wǎng)絡(luò)通訊就是8芯光纖和20芯光纖。這對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊的雙芯光纖傳輸提出了挑戰(zhàn)，即需要采用高密度多芯光纖了，但即使這樣也不見(jiàn)得一定要使用高密度多芯光纖預(yù)連接系統(tǒng)。
再來(lái)看第三個(gè)原因，這個(gè)原因更加現(xiàn)實(shí)，即原有大家熟悉的光纖連接頭，例如SC, LC無(wú)論從芯數(shù)上和小型化上均無(wú)法滿(mǎn)足這個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中定義的MDI多芯的要求。另外要想在現(xiàn)場(chǎng)完成這樣單根光纖的多芯連接的工作顯得非常困難，因?yàn)橐恍镜牟缓细褚馕吨缓细瘛Ｍ瑫r(shí)很難得到性能的完整保障和也衡南滿(mǎn)足性能一致性的要求。那么把現(xiàn)場(chǎng)如此復(fù)雜的工作轉(zhuǎn)移到專(zhuān)門(mén)的具有流水線(xiàn)和多種設(shè)備的工廠(chǎng)去做是一個(gè)必然的選擇。雖然這樣做對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心布線(xiàn)系統(tǒng)有些挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段和現(xiàn)場(chǎng)勘查計(jì)算階段，需要確定每個(gè)機(jī)柜位置并計(jì)算出每條Trunk光纜的精確長(zhǎng)度，以便工廠(chǎng)預(yù)定生產(chǎn)。但這點(diǎn)工作對(duì)這種滿(mǎn)足高速網(wǎng)絡(luò)的高性能的光纖布線(xiàn)系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)的可能的性能不確定性而言實(shí)在算不了什么。其實(shí)這也是改變我們傳統(tǒng)布線(xiàn)思維模式的一個(gè)鍥機(jī)。其實(shí)很多行業(yè)產(chǎn)品均可以在工廠(chǎng)預(yù)制好。玩具行業(yè)里的樂(lè)高，家具行業(yè)里的宜家可能已經(jīng)早就領(lǐng)會(huì)了這一思想。
第四個(gè)原因，這是系統(tǒng)集成商的解脫，也是用戶(hù)滿(mǎn)意的事情。因?yàn)椴捎酶呙芏鹊念A(yù)連接系統(tǒng)，它可以大大減少現(xiàn)場(chǎng)的安裝時(shí)間，也大大降低現(xiàn)場(chǎng)施工安裝對(duì)性能的影響以及性能不確定性的概率。不僅大大降低了施工難度且性能上更加有保障，也大大減少布線(xiàn)系統(tǒng)安裝的空間。因此它得到廣泛使用就不足為奇了。那么如何做好一個(gè)的MPO/MTP高密度光纖預(yù)連接系統(tǒng)項(xiàng)目呢?當(dāng)然要選擇高性能的。不過(guò)本人多年來(lái)一直強(qiáng)調(diào)一個(gè)布線(xiàn)工程項(xiàng)目的性能取決于四大要數(shù)：即前期設(shè)計(jì)，產(chǎn)品性能，安裝工藝以及項(xiàng)目環(huán)境。在一個(gè)傳統(tǒng)的非預(yù)連接的布線(xiàn)系統(tǒng)項(xiàng)目中，四個(gè)要素對(duì)項(xiàng)目最終性能的影響基本上可以按各占25%來(lái)思考。但在預(yù)連接系統(tǒng)中這個(gè)比例就會(huì)發(fā)生很大變化，由于項(xiàng)目中大量現(xiàn)場(chǎng)的安裝，端接工作轉(zhuǎn)移都到前期的預(yù)連接產(chǎn)品上來(lái)。同時(shí)設(shè)計(jì)階段的長(zhǎng)度計(jì)算的結(jié)果也會(huì)在工廠(chǎng)得以落實(shí)，因此說(shuō)預(yù)連接產(chǎn)品的性能對(duì)項(xiàng)目的最終性能會(huì)占到50%以上也不為過(guò)。這樣的狀況會(huì)使得在預(yù)連接工廠(chǎng)的工作就會(huì)變得更加關(guān)鍵。
那么MTP/MPO高密度光纖預(yù)連接系統(tǒng)產(chǎn)品的性能是如何在一個(gè)生產(chǎn)工廠(chǎng)里得到保障的呢?它和普通的光纖跳線(xiàn)，配線(xiàn)架組裝和生產(chǎn)有什么不同呢?首先這個(gè)生產(chǎn)工廠(chǎng)要符合ISO9000等一系列質(zhì)量管理體系認(rèn)證，同時(shí)生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能還要符合目前業(yè)內(nèi)最全面和最嚴(yán)格的光纖連接組件生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，比如GR326標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在可以生產(chǎn)光纖跳線(xiàn)的工廠(chǎng)比比皆是，但通過(guò)Telcordia公司制定的這個(gè)GR326標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的很少， Telcordia的前身是貝爾通訊實(shí)驗(yàn)室，致力于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，包括為架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品撰寫(xiě)US/全球的標(biāo)準(zhǔn)。例如GR326。其次要了解到MTP/MPO預(yù)連接系統(tǒng)產(chǎn)品，無(wú)論是Truck還是極性模塊，無(wú)論是Hardness還是MPO跳線(xiàn)的加工工藝遠(yuǎn)比常規(guī)的SC、 LC接頭要復(fù)雜和困難， 加工一個(gè)12芯的MPO接 頭絕不僅僅是加工 12個(gè)單工SC或單工 LC的工作量和難度的簡(jiǎn)單疊加。沒(méi)有先進(jìn)的設(shè)備，精湛的工藝和多年的經(jīng)驗(yàn)以及訓(xùn)練有素的人員是無(wú)法完成的。對(duì)一致性和可重復(fù)性的要求極為苛刻。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，一個(gè)12芯的MPO/MTP接頭的插芯的光纖高度要求為幾千個(gè)nm， 更難的是要保證這些高度的差值要小于幾百個(gè)nm，這就是對(duì)一致性的要求，它是40G和100G光纖網(wǎng)絡(luò)對(duì)物理連路層性能的要求而來(lái)。放眼中國(guó)市場(chǎng)，據(jù)筆者了解，能夠?qū)ｉT(mén)從事MTP/MPO高密度光纖預(yù)連接產(chǎn)品生產(chǎn)的工廠(chǎng)屈指可數(shù)，能夠大批量生產(chǎn)的就更少，一個(gè)多年專(zhuān)門(mén)銷(xiāo)售給北美市場(chǎng)，經(jīng)過(guò)GR326認(rèn)證以及美國(guó)移動(dòng)公司verizon認(rèn)證的EPCOM 算得上少有幾個(gè)的其中之一。總結(jié)以下，該文探討了數(shù)據(jù)中心采用MPO/MTP高密度光纖預(yù)連接系統(tǒng)的原因，同時(shí)對(duì)這一新的系統(tǒng)的選擇提出了一點(diǎn)建議，希望對(duì)數(shù)據(jù)中心的用戶(hù)及從事光纖預(yù)連接系統(tǒng)的同行有所幫助。