數據量增長不斷推動數據中心變革
正如大家所知，技術正在不斷驅動數據中心的變革。帶來這一變革的驅動因素是什麼?2017年，近2.5億用戶首次登錄互聯網，而這一數量在2018年又增長了7%。每秒中就有11個新用戶在看社交媒體，人均每天花在網上的時間約6個小時。
而數據中心不斷變革的原因其實很簡單，就是為了“利潤”!現在，幾乎所有公司都有了自己的官網，而2017年電子商務幫助企業獲得了近1.5萬億美元。但是，如果你的網站加載時間超過三秒，你可能會失去近四分之一的訪問者。僅一秒鐘的延遲就能損失11%的頁面瀏覽量和7%的商機!
因此，服務器計算速度在過去數年中不斷增長，且在未來還將繼續增長。服務器計算速度也推動了收發器的銷售和發展。你可以從圖1中看到，1G連接迅速成為過去，10G也很快就會消失。25G收發器目前在市場上立足，但是在未來幾年將會被50G收發器取代。此外，許多超大型和雲數據中心預計在未來幾年將採用100 G的服務器端口速度。這些更高的服務器速度可以由2芯或8芯並行光學收發器來實現40G、100G 、200G和400G通道速率。
通過不同的技術實現更高的傳輸速率
收發器製造商使用幾種不同的技術來實現傳輸速率的增長。
第一種是增加波特率，但這個方法適用於低數據速率。在更高的數據速率傳輸時，信噪比便成為較難解決的問題。
第二種方法是增加光纖的數量。將2芯擴展至8芯。
第三種方法是，使用多個源和多路複用信號，通常被稱為波分複用或解複用。
第四種方法是改變調製的格式，使用脈衝幅度調製(PAM4)來實現更高的數據率。但是，不管使用哪種方法，最後所使用的光纖鏈路(如圖2)，都是2芯或8芯。
圖 2：遷移路徑
2芯還是8芯?
那麼我們是選擇雙工(2芯)還是並行傳輸(8芯)解決方案呢?下面我們將從價格、功耗、密度、和靈活性幾個方面來討論。
首先，2芯雙工收發器，必須開發新組件來實現更高的數據速率，而並行光學收發器則可以利用現有技術構建下一代收發器。同時，並行光學收發器可以使用4個無冷卻激光發射器或者1個激光發射器搭配波導和調節器使用。因此，8芯並行鏈路不僅便宜而且整體功耗也較低。
圖3：並行收發器功耗和成本較低
其次，耗電量是數據中心最大的運營費用，因此，採用低能耗的產品解決方案將有助於降低運營成本。一個10 G收發器的功率低於1W，而一個40G並行光學收發器的功耗為1.5W。一個40G收發器相當於4個10G收發器，但是耗電量卻減少了60%!而且冷卻系統同樣需要耗費電力。所以電子設備的節能也將帶來冷卻系統的節能，從而實現整體的電力節省。
最後，在高密度解決方案中，利用並行光學鏈接有助於降低總擁有成本。一個36端口高密度QSFP轉換卡，每個端口可以用作四個10G端口使用。一個QSFP轉換器，可以支持多達144個10G鏈接，能夠減少線卡的數量，減少電力供應、冷卻設備、監控設備、控制器和軟件許可證的數量!
而為了實現以上這些成本的節約，結構化佈線系統必須支持8芯連接!使用base-8結構化佈線系統，將使佈線系統更加靈活，升級更高數據速率的網絡也將更加平滑，大部分原有的光纖配件和轉換器模塊都可以繼續使用。
Base-8結構化
佈線部署結構化佈線並不是一個新概念。數據中心正在不斷地從以往的臨時連接，轉向預端接主幹光纜等多纖連接器。數據中心光纖佈線系統通常採用12到144芯MTP/MPO預端接光纜作為主幹光纜。但不斷增長的數據中心規模和網絡架構的演變，需要更高芯數的光纜來支持，比如288，432，甚至576芯光纜。高芯數纜的使用可以大大增加在有限的橋架空間內部署光纜的密度。同時由於減少纜的數量，從而減少部署時間，降低了安裝成本。
圖4描繪了3種不同芯數光纜的部署場景，佔用的線槽空間是相同的
採用370 x 12芯MTP光纜部署，總芯數4，440芯
採用95 x 144芯MTP光纜部署，總芯數13，680芯
採用56 x 288芯MTP光纜部署，總芯數16，128芯
圖 4：採用不同芯數纜在線槽(12” x 6”)內的填充率
數據中心規模逐漸擴大，單個建築已無法滿足超大型數據中心的需求。超大型數據中心往往包括多個建築，園區網絡環境要求佈線基礎設施包括高芯數預鏈接光纜或普通光纜作為主幹。這些主幹光纜芯數需求有時甚至超過864，高達1728或3456芯光纖。
結構化佈線方案
滿足高芯數部署需求，有多種解決方案，而這些方案都將使用多芯連接器MTP/MPO。這些連接器能帶來更快的安裝時間，並提供從2芯收發器向8芯收發器演進的路徑。利用結構化佈線和多芯連接器能夠實現分離式的部署，從而降低總擁有成本。
1.高芯數MTP/MPO主幹纜
在同一個機房內部署主幹纜時，例如從MDA連接至HAD或EDA區域。MTP預端接主幹纜是解決高芯數光纜部署的一個關鍵的組件，同時也是性價比最優的解決方案。並可實現未來平滑遷移至40/100/200/400GbE傳輸系統。另外，安裝MTP光纖預端接主幹，終端可以是單個MTP端口，也可以是MTP-LC模塊。
圖 5：高芯數預端接纜 (432-芯 MTP-to-MTP )
2.高芯數MTP/MPO尾纖主幹纜
尾纖主幹纜有兩種應用場景：
1)當光纜路由需要通過較小管道時，且管道尺寸較小不允許MTP接頭安全通過。
2)當部署預端接光纜時，不確定光纜部署的具體長度和路徑，或有分支需求。
當安裝部署尾纖主幹纜時，需要注意保護纜兩端暴露的部分，裸纖的一端可以端接快速連接器或者熔接尾纖等。
3.高芯數光纜
某些應用和部署場景可能需要超高芯數光纜。例如當部署864、1728和3456芯光纜時，將會面臨路由管道的挑戰。帶狀電纜的外徑(OD)較小，較適合部署在擁擠的管路上。
這種纜的末端可以使用多種光纖連接器、尾纖組件、尾纖盒等進行端接。與MTP預端接光纜相比，該類型光纜可能導致部署時間的增加。因為光纜末端現場端接需要大量時間，同時光學性能可能不如工廠預端接光纜。
圖 6：3456芯超高芯數光纜
總結
這裡我們討論了許多話題，當規劃一個新的數據中心時，數據中心的管理者必須考慮其規模的持續增長，設備端口帶寬的升級、網絡架構的變化等因素，這些都將具有挑戰性。
