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如何延展你的数据中心多模光纤网络

2016-04-09 01:54
kumsing
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  1.前言

  多模光纤依然是数据中心中首选的较为经济的布线介质,这是由于数据中心中那些相对较短链路都在利用低成本收发器所带来的优势。当多模光纤成为经济性的首选时,对于那些可能存在的较长的链路(如大于300米)和需要多个连接(增加插入损耗)的情形,它可能被认为有局限性,在本文中,我们将主要对那些超出通道长度和损耗的标准规定的可能性进行一些讨论。

  衰减与带宽相互依存的类比论证

  在文章中的字词可以被大脑解读,黑色的曲线和直线的形状(文字)一定是可辨识的。为了使其发生,需要具备两个基本要求:文字必须足够亮,这样他们可以到达眼睛中的传感部位,和图像必须聚焦,大脑可以识别形状。将其类比为这三个过程:1) 将这些字符认为是类似于光纤中的光脉冲(信息);2)眼睛对光亮度的依赖关系,像接收机的灵敏度和信号衰减的影响(信号强度)和3)焦距或由于带宽限制带来相关畸变而在接收机形成的合成信号的模糊图像 (信号纯度)。

  在我大部分时间都有很好的视力之后,45岁时候,我开始面临远视的困扰(不能近距离地聚焦在某一事物上,也就是,我需要老花镜)。第一次注意到这个情形是由于我在设法通过CD上的版权日期以确认歌曲专辑的登记日期,我需要将CD移至远离我正常的阅读距离,才能实现文字的聚焦。近期则更多的是与我工作有关的,当我在与各种的光纤连接器或微小导管等产品工作时,我感受到了“无法将光纤与细小的孔径配合”的综合征。

  有些聚焦问题是可以使用更明亮些的补偿光源(照明灯),不过,这种增加光源的补偿方式对于聚焦问题的帮助也是有限的。增强亮度是选择方法之一,我可能还需要做的是将目标移动到适当的焦距位置(如同我看CD 盒一样)。对于任何一个有远视的人都知道,确保能够看得清楚的解决方案,需要采取以下的一种措施:

  1) 调整光源亮级以及眼睛和目标物体间的距离直到找到看得清楚的最佳位置。

  2) 买付眼镜!

  就像是光强度和眼睛焦距的关系一样,在逐渐衰减的信号强度(多数是因为光纤和连接器的衰减)和光纤的距离限制(多数是由于光纤的带宽)之间也存在类似的关系,特别是对于不断提高的传输速度,为数不多的解决方案是:

  1) 提高光脉冲的强度和/或缩短光源和光接收机之间的距离以确保正常工作状态。

  2) 升级你的系统!

  在阅读时的光亮与焦距之间的关系不是线性的,在光亮度非常低的地方,即使文字在我的视觉的焦距窗口之中,也仍然无法看清形状。同样地,如果光强度是理想的,但是文字不在我的焦距窗口之内,也是无法阅读这些打印的文字的。

  在10G 光纤链路中,为了让光接收机收到并读懂光脉冲,我们需要确保光强度和“聚焦”之间的关系维持在一个理想的工作点。就如同随年龄变化的视力一样,老化的收发器也不得不受限于随时间衰落的性能,相对于产品的初期使用而言,这时受到带宽和损耗的影响会更加明显。

  IEEE的模型模拟了几个参数和由此构成的光接收机的性能,并阐述光脉冲通过光纤传输。康宁公司则使用改进了部分参数和康宁公司系统组件的相同模型,这个模型可以实现一个超越IEEE保守参数模型的更有信心的设计,允许扩展距离(更长的链路)和更高的通道损耗(更多连接)的解决方案。本文提供了一个对模型的深度解析和康宁的降阶评估表输出从而使系统设计师可以找到理想的临界点和对于他们的网络真正的极限。

  2. 背景/初衷

  我们看到如表1所示,大约每5-7年LAN和SAN协议的传输速度有一个阶跃变化的增长,但是系统设计师通常会因为要提升速率而被迫降低信道的长度和损耗。采用多模光纤标准,比如以太网光纤通道通常定义了基于最长距离下的最大信道衰减,但是如果信道的损耗高于或距离长于给定的光纤类型上的规定值,那么这些标准是没有提供相应的选项。表2总结了在数据中心中多模光纤上运行的较为常用的一些协议的最大信道距离和衰减极限值,如果使用合理的设计工具或者高性能的系统部件,即使在超过链路长度和衰减限值的情况下,也仍然是可以实现一个全速率传输的网络。

  表1: 市场支持以太网速率的服务器端口数与标准批准时间的对比

  表2: 常用协议的最大信道长度/插入损耗

  *IEEE中1G没有定义OM3/4

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