CHUẨN BỊ CHO 100 GBE TẠI TRUNG TÂM DỮ LIỆU
Với yêu cầu liên tục để mở rộng và tăng trưởng trong trung tâm dữ liệu, cơ sở hạ tầng cáp phải cung cấp độ tin cậy, khả năng quản lý và tính linh hoạt. Triển khai một giải pháp kết nối quang cho phép cơ sở hạ tầng đáp ứng các yêu cầu này cho các ứng dụng và tốc độ dữ liệu hiện tại.
Khả năng mở rộng là một yếu tố quan trọng bổ sung khi chọn loại kết nối quang. Khả năng mở rộng không chỉ liên quan đến việc mở rộng vật lý của trung tâm dữ liệu đối với các máy chủ, thiết bị chuyển mạch hoặc thiết bị lưu trữ bổ sung mà còn liên quan đến cơ sở hạ tầng để hỗ trợ đường dẫn di chuyển để tăng tốc độ dữ liệu. Khi công nghệ phát triển và các tiêu chuẩn được hoàn thành để xác định tốc độ dữ liệu, chẳng hạn như Ethernet 40 và 100 Gbit, tốc độ dữ liệu của Kênh sợi 32 Gbits / giây và hơn thế nữa, và Infiniband, cơ sở hạ tầng cáp ngày nay phải cung cấp khả năng mở rộng để đáp ứng nhu cầu băng thông lớn hơn hỗ trợ các ứng dụng trong tương lai.
Với nhu cầu gia tăng để hỗ trợ các ứng dụng băng thông cao, tốc độ dữ liệu hiện tại sẽ không thể đáp ứng nhu cầu trong tương lai. Và với các ứng dụng Ethernet hiện đang hoạt động ở mức 1 và 10 Gbits / giây, rõ ràng rằng để hỗ trợ các yêu cầu mạng trong tương lai, các công nghệ và tiêu chuẩn Ethernet 40 và 100 Gbit (GbE) phải được phát triển.
Trình điều khiển nhiều mặt
Nhiều yếu tố đang thúc đẩy yêu cầu về tốc độ dữ liệu cao hơn. Chuyển đổi và định tuyến, cũng như ảo hóa, hội tụ và môi trường điện toán hiệu năng cao, là những ví dụ về những tốc độ mạng cao hơn này sẽ được yêu cầu trong môi trường trung tâm dữ liệu. Ngoài ra, các điểm trao đổi Internet và nhà cung cấp dịch vụ tiên phong và các ứng dụng băng thông cao, chẳng hạn như video theo yêu cầu, sẽ thúc đẩy nhu cầu di chuyển từ các giao diện 10-GbE sang 40 và 100 GbE.
Đầu nối kiểu MTP, công nghệ kết thúc đa sợi, sẽ đóng vai trò chính trong truyền dẫn quang học song song Ethernet 40 và 100 Gbit.
Để đáp ứng với các trình điều khiển đã nói ở trên, Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE; www. Ieee.org) đã thành lập nhóm nhiệm vụ IEEE 802.3ba vào tháng 1 để giải quyết và phát triển hướng dẫn về tốc độ dữ liệu 40 và 100 GbE. Các mục tiêu yêu cầu ủy quyền dự án (PAR) bao gồm khoảng cách tối thiểu 100 mét đối với sợi đa chế độ 50/125-m (OM3) được tối ưu hóa bằng laser. Sợi OM3 là sợi đa mode duy nhất có trong PAR.
Corning đã tiến hành phân tích phân phối chiều dài trung tâm dữ liệu cho thấy 100 mét thể hiện 65% tích lũy của OM3 được triển khai; kỳ vọng là khoảng cách 40 và 100 GbE trên sợi OM3 có thể được kéo dài hơn 100 mét để giải quyết các yêu cầu về chiều dài cáp có cấu trúc trung tâm dữ liệu bổ sung. Hoàn thành tiêu chuẩn dự kiến vào giữa năm 2010.
Tại cuộc họp của IEEE vào tháng 5, một số đề xuất cơ bản đã được thông qua để thiết lập một nền tảng để tạo ra dự thảo ban đầu của tiêu chuẩn 40 và 100 GbE. Truyền dẫn quang học song song đã được thông qua như là một đề xuất cơ bản cho 40 và 100 GbE trên sợi OM3. So với truyền dẫn nối tiếp truyền thống, truyền dẫn quang học song song sử dụng giao diện quang song song trong đó dữ liệu được truyền và nhận đồng thời trên nhiều sợi.
Đề xuất cơ bản này xác định các giao diện 40 và 100 GbE là: 4 x 10 Gigabit Ethernet trên bốn sợi trên mỗi hướng và 10 x 10 Gigabit Ethernet trên 10 sợi trên mỗi hướng, tương ứng.
Khoảng cách hoạt động được xác định trong đề xuất này là 100 mét, giống như mục tiêu tối thiểu được nêu trong PAR. Ngoài ra, phân bổ tổn thất đầu nối trong đề xuất này là 1,5 dB cho tổng tổn thất đầu nối trong kênh.
Dựa trên các khảo sát của khách hàng, người ta tin rằng 100 mét truyền dẫn quang học song song được xác định tiêu chuẩn của Ethernet 40 Gigabit (GbE) sẽ bao gồm các kênh 4, 10 GbE trên bốn sợi trên mỗi hướng.
100-GbE sẽ truyền trên tổng số 20 sợi. 10 sợi x 10-Gbit / giây lưu lượng x 2 hướng.
Một số thiết kế trung tâm dữ liệu sử dụng phiên bản sửa đổi của kiến trúc này, được xuất bản theo tiêu chuẩn TIA-942. Kiến trúc được sửa đổi liên quan đến sự sụp đổ của Khu vực phân phối ngang vào Khu vực phân phối chính (MDA), dẫn đến hệ thống cáp được lắp đặt từ khu vực MDA trực tiếp đến Khu vực phân phối thiết bị hoặc khu vực.
Khoảng cách được xác định trong IEEE 802.3ba PAR có thể không chiếm một số lượng lớn khoảng cách cáp có cấu trúc được tìm thấy trong trung tâm dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này, một nhóm đặc biệt đang nghiên cứu các phương pháp mở rộng phạm vi của giao diện 40 và 100 GbE qua sợi OM3. Trong khi nhóm đang khám phá khoảng cách mở rộng lên tới 250 mét, khoảng cách trên sợi OM3 có thể sẽ không vượt quá 150 đến 200 mét.
Yêu cầu hiệu suất cáp
Khi đánh giá hiệu suất cần thiết cho cơ sở hạ tầng cáp để đáp ứng các yêu cầu trong tương lai cho 40 và 100 GbE, cần xem xét ba tiêu chí: băng thông, tổng tổn thất chèn đầu nối và độ lệch. Mỗi yếu tố này có thể ảnh hưởng đến khả năng của cơ sở hạ tầng cáp để đáp ứng khoảng cách truyền được đề xuất của tiêu chuẩn ít nhất 100 mét so với sợi OM3; Ngoài ra, với các nghiên cứu liên tục để mở rộng khoảng cách này, hiệu suất có thể trở nên quan trọng hơn:
• Băng thông. Sợi OM3 đã được chọn là sợi đa chế độ duy nhất để xem xét 40/100-Gbit. Sợi được tối ưu hóa cho truyền 850nm và có băng thông phương thức hiệu quả tối thiểu 2.000 MHz ∙ km. Kỹ thuật đo băng thông sợi có sẵn để đảm bảo đo băng thông chính xác cho sợi OM3. Băng thông phương thức hiệu quả tối thiểu được tính toán (EMBc) là phép đo băng thông hệ thống cho sợi OM3 cung cấp phép đo chính xác và mong muốn nhất, so với kỹ thuật trì hoãn chế độ vi sai (DMD). Với minEMBc, một giá trị băng thông thực, có thể mở rộng được tính toán có thể dự đoán đáng tin cậy hiệu suất cho các tốc độ dữ liệu và độ dài liên kết khác nhau. Với giải pháp kết nối sử dụng sợi OM3 đã được đo bằng kỹ thuật minEMBc, cơ sở hạ tầng quang được triển khai trong trung tâm dữ liệu sẽ đáp ứng các tiêu chí hiệu suất cho băng thông được thiết lập bởi IEEE.
• Mất chèn. Đây là một tham số hiệu suất quan trọng trong việc triển khai hệ thống cáp trung tâm dữ liệu hiện tại. Tổng tổn thất đầu nối trong kênh hệ thống ảnh hưởng đến khả năng hệ thống hoạt động trên khoảng cách hỗ trợ tối đa cho một tốc độ dữ liệu nhất định. Khi tổng tổn thất kết nối tăng, khoảng cách có thể hỗ trợ ở tốc độ dữ liệu đó sẽ giảm. Đề xuất cơ bản hiện được áp dụng cho truyền phát đa chế độ 40 và 100 GbE cho biết tổng tổn thất đầu nối là 1,5 dB cho khoảng cách hoạt động lên tới 100 mét. Vì vậy, bạn nên đánh giá các thông số kỹ thuật mất chèn của các thành phần kết nối khi thiết kế cơ sở hạ tầng cáp trung tâm dữ liệu. Với các thành phần kết nối tổn thất thấp, có thể đạt được độ linh hoạt tối đa với khả năng giới thiệu nhiều kết nối kết nối vào liên kết kết nối.
Để tối ưu hóa hiệu suất trong việc đáp ứng các yêu cầu của trung tâm dữ liệu, cấu trúc liên kết của cơ sở hạ tầng cáp không nên được chọn một mình.
• Xiên. Độ lệch quang học Sự khác biệt về thời gian bay giữa các tín hiệu ánh sáng truyền trên các sợi khác nhau là một điều cần thiết để truyền dẫn quang học song song. Với độ lệch quá mức hoặc độ trễ, trên các kênh khác nhau, lỗi truyền có thể xảy ra. Trong khi các yêu cầu xiên cáp vẫn đang được xem xét trong lực lượng đặc nhiệm, việc triển khai một giải pháp kết nối với hiệu suất xiên nghiêm ngặt đảm bảo tính tương thích của cơ sở hạ tầng cáp trên nhiều ứng dụng. Ví dụ, Infiniband, một giao thức sử dụng truyền dẫn quang học song song, có tiêu chí xiên cáp là 0,75 ns. Khi đánh giá các giải pháp cơ sở hạ tầng cáp quang cho các ứng dụng 40 và 100 GbE, việc chọn một giải pháp đáp ứng yêu cầu nghiêng đảm bảo hiệu suất không chỉ cho 40 và 100 GbE, mà còn cho Infiniband và tốc độ dữ liệu Kênh sợi tương lai là 32 Gbits / giây và hơn thế nữa . Ngoài ra, các giải pháp kết nối độ lệch thấp xác nhận chất lượng và tính nhất quán của các thiết kế và đầu cuối cáp để cung cấp hoạt động đáng tin cậy lâu dài.
Triển khai trong trung tâm dữ liệu
Việc triển khai cơ sở hạ tầng cáp được đề xuất trong trung tâm dữ liệu được dựa trên hướng dẫn được tìm thấy trong các băng cassette tiêu chuẩn cơ sở hạ tầng viễn thông TIA-942 như cáp này có đầu vào ở một bên cho cáp xương sống được kết nối với đầu nối kiểu MTP. Mặt khác, có thể nhìn thấy ở đây, là các cổng song công LC tiêu chuẩn, trong đó các dây vá từ thiết bị trung tâm dữ liệu được kết nối.
Chọn giải pháp kết nối chất lượng cao cung cấp tổn thất chèn thấp và loại bỏ các lo ngại về tiếng ồn phương thức đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất trong cơ sở hạ tầng cáp trung tâm dữ liệu.
Để tối ưu hóa hiệu suất trong việc đáp ứng các yêu cầu của trung tâm dữ liệu, cấu trúc liên kết của cơ sở hạ tầng cáp không nên được chọn một mình; cấu trúc liên kết cơ sở hạ tầng và các giải pháp sản phẩm phải được xem xét đồng nhất.
Cáp được triển khai trong trung tâm dữ liệu phải được chọn để cung cấp hỗ trợ cho các ứng dụng tốc độ dữ liệu cao trong tương lai, chẳng hạn như 100 GbE, Kênh sợi quang và Infiniband. Ngoài việc là loại sợi đa mode duy nhất được đưa vào tiêu chuẩn 40 và 100 GbE, OM3 cung cấp hiệu suất cao nhất cho các nhu cầu hiện nay. Với băng thông 850nm từ 2.000 MHz ∙ km trở lên, sợi OM3 cung cấp phạm vi mở rộng thường được yêu cầu cho việc lắp đặt cáp có cấu trúc trong trung tâm dữ liệu. Kết nối sợi OM3 tiếp tục cung cấp cơ sở hạ tầng và giải pháp điện tử giá thấp nhất cho các ứng dụng tiếp cận ngắn trong trung tâm dữ liệu.
Ngoài các yêu cầu về hiệu suất, việc lựa chọn kết nối vật lý cũng rất quan trọng. Vì công nghệ phân tích song song yêu cầu truyền dữ liệu trên nhiều sợi đồng thời, nên cần có một đầu nối nhiều mảng hoặc mảng. Sử dụng kết nối dựa trên MTP trong các cài đặt ngày nay cung cấp một phương tiện để di chuyển sang giao diện quang song song đa năng này khi cần thiết.
Các giải pháp MTP kết thúc tại nhà máy cho phép kết nối thông qua hệ thống plug-and-play. Để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng Ethernet và Kênh sợi nối tiếp ngày nay, hệ thống cáp kết thúc MTP được cài đặt vào các mô-đun hoặc băng cassette. Các mô-đun này cung cấp một phương tiện để chuyển đổi đầu nối MTP trên đường trục. Khi người dùng di chuyển đến 40 hoặc 100 GbE, các mô-đun và dây vá LC sẽ bị xóa và thay thế bằng bảng điều khiển MTP (như thế này) và dây vá MTP để cài đặt vào giao diện quang học song song.
Kết nối với thiết bị điện tử của trung tâm dữ liệu được hoàn thành thông qua dây vá LC song công tiêu chuẩn từ mô-đun. Khi đến lúc chuyển sang 40 hoặc 100 GbE, các dây vá song công mô-đun và LC được loại bỏ và thay thế bằng bảng điều khiển MTP và dây vá để cài đặt vào giao diện quang song song. Nhiều tầng hiệu suất mất có sẵn cho các giải pháp kết nối MTP. Giống như mất kết nối phải được xem xét với các ứng dụng hiện tại như Kênh sợi quang và 10-GbE, mất chèn cũng sẽ là một yếu tố quan trọng đối với các ứng dụng 40 và 100 GbE. Ví dụ, IEEE 802.3 xác định khoảng cách tối đa 300 mét trên sợi đa mode OM3 cho 10-GbE (10GBase-SR). Để đạt được khoảng cách này, cần phải mất tổng cộng 1,5 dB. Khi tổng tổn thất đầu nối trong kênh tăng trên 1,5 dB, khoảng cách có thể hỗ trợ sẽ giảm. Khi khoảng cách mở rộng hoặc nhiều lần kết nối được yêu cầu, các mô đun hiệu suất tổn thất thấp và kết nối có thể cần thiết.
Ngoài ra, để loại bỏ mối lo ngại về hiệu ứng tiếng ồn phương thức tiềm năng với tổng mức tăng mất kết nối, các giải pháp nên trải qua thử nghiệm tiếng ồn phương thức hệ thống 10-GbE của nhà sản xuất kết nối. Chọn giải pháp kết nối chất lượng cao cung cấp tổn thất chèn thấp và loại bỏ các lo ngại về tiếng ồn phương thức đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất trong cơ sở hạ tầng cáp trung tâm dữ liệu.
Giải pháp dựa trên MTP
Với tính mô đun và tối ưu hóa vốn có để cài đặt cáp có cấu trúc linh hoạt, các hệ thống cáp quang OM3 dựa trên MTP có thể được cài đặt để sử dụng trong các ứng dụng trung tâm dữ liệu ngày nay trong khi cung cấp đường di chuyển dễ dàng đến các công nghệ tốc độ cao hơn trong tương lai, chẳng hạn như 40 và 100 GbE .
