为什么BASE-8会是数据中心的主流网络解决方案

2020-01-10 09:27

在过去几年中，数据中心的光纤布线解决方案不断地进化，而基于8芯的光纤的解决方案，在优化结构化布线以及匹配收发器发展路线方面，正逐渐流行甚至成为主流选择。在此趋势不断发展之时，深入了解行业背后的因素，分析到底是哪些挑战不断推动着base－8方案的发展，是非常有帮助的。回顾过去，并展望未来，我们能够进一步了解base－8方案的价值和市场潜力。

要了解base－8解决方案是如何诞生的，我们必须回顾数据中心布线的历史。很多在布线行业从业时间较长的人，都可能会回忆起在现场端接和安装光纤的艰苦日子，一次操作一芯光纤。随着数据中心的数量和规模不断增长，设计人员和安装人员不得不管理数百甚至数千个单芯光纤和双芯光纤连接器。但由于空间和时间对于数据中心来说都非常的宝贵，这种传统的方法肯定难以满足部署密度和速度方面的需求。

因此，在1996年，出现了MTP（MPO型）连接器，它彻底改变了数据中心布线的设计和部署。它在一支线缆和插头中可容纳12根光纤，在满足高水平的速度、密度和安装方便性方面取得了巨大进展。

第一个常见的问题是，base－12解决方案是何时，以及为什么最先得到广泛部署？在九十年代中期，行业急切需要开发一种模块化、高密度、结构化布线系统，base－12连接应运而生，这种系统可以快速部署到数据中心，同时还可在机架中实现大的端口密度。由于TIA／EIA－568A光纤颜色编码标准是基于12根光纤为一组制定的，加之带状光纤通常为12根光纤一组。因此，以数字12为增量扩展高密度连接方案就变得非常合理，因此12芯光纤MTP连接器和base－12连接应运而生。

从历史上看，MTP终端的干线光缆一直担任着数据中心结构化布线的主干，从主配线间接出并连至分区配线区域。当时的主流数据速率没有超过10GbE，因此服务器、交换机和存储设备上的光端口是双工的，或者是双芯光纤的。因此，通过base－12 MTP连接器实现高密度主干连接的同时，需要12 芯光缆到 2 芯光缆的接线模块和分支跳线来为设备上的两芯光纤的端口提供两芯光纤的接口。由于数字 12 可以被数字 2 整除，因此这种MTP布线和分线解决方案可以很容易地为网络设备提供双芯光纤接口，并充分利用base－12主干光缆的光纤。事实上，仅需要一个连接器与一个模块，使用MTP连接器进行结构化布线就可以将光纤部署到六个双工端口。

行业快速发展到2009年，数据中心基础设施面临的挑战越来越大，部署的密度和速度变得更加关键。在此之前，大多数数据中心解决方案都是基于传统局域网市场上常用的硬件设计。因此，行业需要一种专门针对数据中心的方案，而不仅仅是一般性的布线问题。随着数据中心市场的持续增长，专门设计的预端接光纤解决方案呼之欲出。当这样的解决方案出现时，它解决了数据中心将过多宝贵而有限的空间用于布线的挑战，同时也优化了基础设施组件、加快了部署速度，并且非常便于使用和维护。在上市后的10年中，它为行业带来的价值不断得到证明。密度、网络正常运行时间、速度、简单性和满足未来需求的清晰过渡路径，是其不断发展的关键因素。

从2009年到2013年，与数据中心相关的光学技术和协议路线图不断发展和结晶。与主要收发器、交换机、服务器和存储制造商的讨论表明，虽然可能会出现许多收发器技术选择，但所有选择都将基于双芯光纤或八芯光纤连接。换言之，对于40G到400G的以太网传输，所有方向都通向这些解决方案。

蓝色字体表示截至2017年的ieee标准协议。

尽管双芯光纤和八芯光纤解决方案是未来的发展方向，但一些短期的替代方案也将提供不同的基本光纤数量。如上表所示，通往400G的路径，包括了作为base－32和base－16解决方案的第一代和第二代OM3／OM4并行传输建议。然而，与著名的收发器、交换机、服务器和存储供应商的讨论表明，由于制造成本和连接器的复杂性，这些解决方案不会得到广泛的部署。

设想一个主干基础设施，使用了16、24或32光纤增量的MTP连接器。将此连接器引入布线基础设施意味着您正在用最小的公分母布线：这种收发器技术服务频率最低，而且使用寿命最短。对于基于8或12芯以上光纤的基础设施，需要分支转换来与更常见的并行收发器（如sr4或psm4）连接。转换模块在支持不同光纤数量的光端口和接口的同时，增加了成本和链路插入损耗。

第三代解决方案则面向基于OM3／OM4光纤的400G并行传输，这是一种8芯光纤解决方案，有望获得广泛的市场接受。由于数字8完全可以被数字2整除，因此与base－12一样，base－8骨干连接可以很容易地与2光纤收发器一起工作。但是，base－8连接却可以为最常见的40G、100G和400G收发器类型提供最大的灵活性。简单地说，base－8连接为10G到400G传输提供了最适合未来发展的解决方案。

收发器领域的技术变化很快，但任何安装了40G线路的人都会知道，一种常见的收发器类型是QSFP，而它通常使用8芯光纤。base－12可以连接到8芯光纤QSFP端口，事实上，现在许多运行40G线路的人都在骨干网中安装了base－12连接。然而，很明显，在8芯光纤收发器中安装12芯光纤连接器意味着有4芯光纤未使用。

为了解决这个问题，供应商也提供了解决方案，当使用并行base－8收发器和base－12光缆时，可以100％利用主干的光纤，就是使用12芯到8芯的转换模块或分支跳线。但解决一个问题只会引入另一个问题：转换模块会增加插入损耗，因为链路有更多的MTP连接器对。这种情况影响了链路的性能，增加了与转换模块相关的成本。业界需要一种更好的方式！

管理基于2芯和8芯光纤技术的系统，解决方案就是使用base－8连接。这需要为数据中心设计新的、基于8芯的预端接光缆。此解决方案提供了预端接解决方案的所有价值，并增加了卓越的网络可扩展性、改进的链路性能和100％的光纤利用率。base－8解决方案为各种网络应用带来了附加价值，同时也为布线基础设施的管理带来了便利。

新的网络应用已经出现，例如将高速端口（40G）分开到低速端口（10G），以降低成本和增加密度。端口分支部署已成为一种流行的网络工具，并推动了并行光收发器的巨大行业需求。如今，端口分支通常在将40／100G并行光学收发器分为四个10／25G链路操作时使用。分支并行端口有利于多个应用，例如构建更大规模的脊叶架构网络，并实现高密度10／25G网络。

此应用与新的base－8布线有何关系？与原生40G或100G网络的部署一样，并行收发器在端口分支模式下工作时可在8芯光纤运行。base－8光缆与收发器要求完全匹配，消除了未使用的光纤。

除了解决光纤利用率、链路损耗、部署高密度和高带宽网络的相关成本以及其他问题外，base－8的最后一个主要挑战，就是当MTP连接器直接插入收发器时，使得管理布线基础设施变得更加复杂。过去，布线解决方案使用无针的MTP到MTP主干光缆执行10G等双工任务。这些主干光缆插入MTP到LC转换模块，LC双工跳线从模块接至数据中心电子设备。由于MTP互相连接的时候，需要一个有插针到无插针的连接，而MTP－到－LC模块在模块内部采用了带插针的MTP连接器。而当迁移到并行光学系统时，主干光缆被安装到MTP适配器面板中，MTP跳线从主干光缆连接到电子设备。这就是布线挑战可能出现的地方。

由于并行光收发器总带有插针的，因此需要一个有插针到无插针的跳线将无插针MTP到MTP主干光缆连接到收发器。如下图所示，根据链路的不同，需要两种附加跳线类型：一种是用于直连主分配区域中两段主干光缆的带插针到带插针的MTP跳线，另一种是用于直接连接两个收发器的不带插针到不带插针的MTP跳线。与使用单一种类LC双工跳线的传统双工系统相比，这些配置要求将所需的跳线种类翻了三倍。这种跳线的复杂性也给数据中心带来了风险，如果错误的跳线用于错误的位置，可能会造成损坏。

为了解决这些问题，新的base－8解决方案将带插针的MTP接头用于MTP到MTP主干光缆。此更改允许在整个光纤基础架构中使用无针到无针的跳线，而不必考虑布线设计，从而消除了三种跳线配置的需要，并消除了风险。

Base－8为光学技术和协议路线图提供了最有效的连接并带来了巨大的价值，因在全球和所有垂直领域都得到了广泛采用。我们最常收到的客户反馈就是，为什么一直都没有一个基于8芯光纤的解决方案？他们非常希望能看到一些解决方案，能深入结合技术发展路线，并为他们提供最大的灵活性。数据中心运营商和所有者都知道，使用base－8解决方案，他们可以尽可能地降低网络布线的风险，并已经为当下和未来做好了优化。