数据中心光纤互连部署实用指南

2016-01-19 16:25

数据中心所有设备互连都要依靠光纤，而传统的电口型网线由于仅能支持100M/1000M的传输速率，速率普遍不高，已经基本被数据中心淘汰。支持10G传输速率的电缆传输距离又短，无法大面积使用。其实电缆也算是一种光纤，电缆内部也是由多芯光纤组成的。走进数据中心机房，我们就能看到密密麻麻的光纤线连接着各种网络、服务器、存储等设备，在数据中心里形成一道独特的风景。所以，在数据中心内部部署光纤大有学问，光纤布线已经形成了一门专业性很强的技术，采用良好的光纤布线不仅可以使得机房内部整洁、美观，还能提升链路传输数据质量，避免产生过多错包，延长光纤的使用寿命。本文不再讲述光纤如何进行布线，而是着重告诉大家，在使用光纤互连部署时，应该注意哪些地方，为在数据中心里部署光纤提供指导。

　　众所周知，光纤若按照传输模式分类，可分为单模和多模。两类光纤的主要区别在于标称直径的差异，多模光纤标称直径在50~62.5微米，而单模光纤标称直径在9~10微米，多模光纤传输带宽窄，而单模光纤很宽，所以多模传输距离一般只有几公里，而单模可以达到70公里。这样就需要根据数据中心的实际情况，来选择哪种光纤。一般数据中心内部设备都比较集中，顶多处于同一个园区内几栋建筑里，采用多模光纤，数据中心连接距离较远的城域网、运营商网络时，或者跨地区的数据中心之间一般都需要采用单模光纤。只有明确采用何种光纤后，才能去适配相应的光模块。

　　光纤传输的光信号有波长长短之分，常见的有850nm、1310nm、1550nm，这个波长指的是光模块发出的光的波长，不同波长的光都可以在光纤里传输，不同类型的光纤对不同波长的光处理效果是有差异的。比如：G.652光纤（色散未移位光纤，属于光纤的一种），在1310nm窗口性能最佳，色散系数最小，衰耗系数也较小。G.655光纤（非零色散位移光纤），在1550nm窗口性能最佳，色散低、衰耗小。根据两端设备上的光模块波长，来选择最适合的光纤，而不是盲目地选择光纤。经常在数据中心里遇到各种端口频繁DOWN/UP的、端口错包不断增长的问题，有时更换光模块、光纤都无济于事，这时就要考虑是不是两者之间适配有问题。根据不同光纤的工作机制，看是否与当前的光模块是最佳匹配，更换另一种类型的光纤往往可以彻底解决问题。

　　在光纤部署时，还会经常遇到端口不能UP或者状态不稳定的问题。除了检查光纤与光模块是否匹配，最为重要的是要检查光功率是否正常。如果两端接收的光功率过低或过高，超过了光模块的工作范围，就会产生这类问题。如果光功率过高，可以在光纤链路上增加光衰减器，如果光功率过低，可以增加“频率梳”。不过还是有的时候即使收发光功率都正常，还是存在问题，这是因为光功率只是光纤的一个参数而已。实际上，光纤还有弯曲损耗、衰减、色散、截止波长等参数，这些参数如果有问题也会影响到光路质量，尤其是现在都是40G/100G高速互连，对光路质量要求更高，光纤传输上稍微有些风吹草动，能立马反映出来。所以在检查光功率的同时也要检查其它一些光纤指标，尤其是色散。色散是需要通过特殊的检测仪器才能检测出来的，普通的光功率计根本无法测出来，这就需要有专业的仪器才行。色散是影响光纤传输带宽、限制光纤传输容量的重要参数，在数据中心光纤部署中应注意这点。

　　随着40G/100G的普及，需要光纤传输的速率越来越高。实际上，为了实现更高速率的传输，就是通过增加光纤内部的光纤数量来实现的，因为高速单模光纤的发送接收端处理设备价格都比较昂贵，所以，一般采用多模光纤实现。40G/100G都是采用的多芯合成的方式实现高速传输的，40G采用8芯，100G采用20芯或24芯，这使得光纤封装难度加大，功耗问题也更大突出，所以这种高速连接给光纤提出了更高的要求。在做这些高速端口互连时，尽量两边采用相同的光模块，避免出现适配类问题。现在的40G/100G光模块标准刚刚发布，很多光模块未必符合统一标准，就算符合，每一个光模块之间也存在着小的差异，不同光模块适配起来就会有这样或那样的问题。为满足40G/100G与10G的对接，还有支持1分4或1分10的光纤，这类光纤就是将光纤拆开，一端是多芯集合，另一端是单芯或双芯。

　　光纤是十分脆弱的，无法直接应用于工程建设，所以在数据中心外部，必须将光纤制成光缆进行传输，光缆就是多根光纤的集合体，每个光纤之间有屏蔽材料，避免干扰。在数据中心里，由于光纤数量较多，光纤调度频繁，一般还要部署光纤配线架，也可以是光缆交接箱、综合箱、光缆终端盒等，如果是无机房条件或者机房条件差、光纤数量少的情况，可以部署综合箱。通过部署这些设施，可以保护和调度管理设备，尤其设计到户外的传输，必须要部署这些部件，避免光纤受到损坏。

　　所以，在数据中心里能部署好光纤并非易事，以上是在实际应用中经常碰到的问题，根据以上指南进行分析与解决。如今，光纤在数据中心里应用非常普及，然而，和那些大型设备相比，人们却往往最容易忽略。其实光纤在数据中心里的作用没有其它设备可以替代，做好光纤的部署工作，在未来的数据中心网络运维中能节省不少的人力和物力，掌握光纤互连部署技术是数据中心运维技术人员的一项基本技能，必须要掌握。