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10G/40G/100G至400G综合布线

随着人们对于数据中心的扩建与可扩展性要求的不断增大,如何实现数据中心从40G/100G向400G的平滑演进成为一个在问题,提升竞争力成为布线甚而设施必须实现可靠性、可管理性和灵活性。光纤连接解决方案可以 使数据中心的甚而设施满足当前和未来对数据传输速率的要求。

数据中心变革史
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现在的数据中心
1、传统10G常采用SFP+光模块,双芯LC接口互联;
2、40G以太网规范要求8芯互联,4发4收,采用12芯光缆布线解决方案,每个信道拥有4条专用发射光纤和4条专用接收光纤,中间4条光纤保持闲置;

3、100G以太网常解决方案规定使用24条光纤,分为两个12芯阵列,一个阵列专用于发射,别一阵列专用于接收,每个阵列中间10条光纤用于传输流量,而两端2条光纤闲置。

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传输类型
在传统的串行传输中,数据是通过一对光纤传输的,一条光纤发射(Tx)一条光纤接收(Rx)。在1G和10G的传输速度下,收发器的选择并非至关紧要,因为所有收发器均以相同的方式和相同的波长运行。当网络速度逐渐增加到40/100G时,市面上出现了不同(专有)的WDM技术,此后收发器的选择开始变得更为关键,因为有些收发器采用两种不同波长,而有些收发器采用四种不同波长,致使他们与IEEE批准的使用并行光学传输的SR4协议并不兼容。
并行光学传输

并行光学传输使用并行光学接口在多条光纤上同时传输和接受数据并通常应用于中短距离传输。对于并行光学传输,40G和100G以太网接口分别具有4×10G通道和4×25G通道,每个传输方向使用4根光纤。换句话说,对于40G应用,QSFP收发器的后端连接着4路10G电信号,而4路离散的10G光信号通过8根光纤从收发器的前端发射和接收。这种设计使得一个40G收发器既可以作为4个离散的10G链路使用又可以作为一个40G链路使用。

并行光学传输.jpg

波分复用(WDM)

波分复用(WDM)传输是一种使用不同波长激光在一根光纤上传输多个光信号的技术。该技术可使用单根光纤实现双向通信,也可实现容量叠加。WDM通常应用于长距离传输,这样布线节省的成本可以抵消一部分更加昂贵的收发器成本。

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:数据列出了截至2017年的IEEE美国电气与电子工程师学会标准协议,仅适用于以太网。光纤通道和无限带宽正在逐渐采用基于并行光学/QSFP连接的相同方法。

网络现状布线图
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在基于MPO连接器的布线系统中,从1G升级到10G、40G、100G乃至400G是非常简单的。 先从10G开始,在两个10G交换机间部署一根MPO主干光缆,在交换机的一端部署一个预端模块或MPO面板连接LC跳线或MPO到LC分支跳线。

产品连接图-1.jpg

40G/100G升级

当需要升级交换机时,只需将MPO/LC模块盒更换为MPO适配器面板,使用MPO跳线连接40G/100G交换机即可完成升级。

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端口分支的经济性
端口分支部署是推动了整个行业对于并行光学收发器的需求。如今,人们通常使用端口分支的方式将40/100G并行光学收发器解聚为四条10/25G链路。分支并行光学端口对于很多应用都有利,包括创建大规模脊叶(Spine-and-leaf)网络和推行高密度10/25G网络。
优势

1、高密度:SFP+交换机板卡通常提供最多48个端口,但现在有36个端口QSFP交换机,使单个板卡达到144个10G端口数量;

2、减少每个端口部署成本减少需要更多板卡、机架和收发器的耗电量;改善冷却成本;减少机架维护操作和备件使用量;增大密度以至减少数据中心占地面积;

3、便利性在进行网络升级时,仅需要提高链路一端的速度,不需全面升级所有设备。

数据中心结构化布线设计
并行光学收发器在8根光纤上运行,因此考虑如何设计数据中心结构化布线来支持端口分支应用就变得至关重要。推荐的设计方案包括使用基于8芯的MPO光纤连接基础架构解决方案来优化光纤利用率和端口映射。

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从图a、b和c中可以看出,部署一个8芯MPO连接器界面的链路允许使用简单的优化解决方案将端口分解为四个LC双工端口,以便用于10G设备端口的配线连接。

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图a和图b描述了结构化布线设计,此时专用布线干线网安装在具有40/100G和10/25G端口的设备之间。图a具有实用意义,当所有10/25G端口位于一个设备单元内时,图b中的布局图对于所需结构化布线连接机柜内不同设备端口的跳接线非常有帮助。然而,图c为数据中心结构化布线提供了最大的灵活性,可在交叉连接点将40G(MPO)端口分解为LC双工端口。在中心配线区进行交叉连接时,40/100G交换机分解得到的任何10/25G端口可被跳接到任何需要使用10/25G链路的设备。

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THE END

数据中心应用、网络和光收发器正迅速演变进化。每一个数据中心的升级规划时间都会因技术需求、预算、规模以及业务优先级而不同。通过对40/100/400G相关知识的了解,我们应当评估当前的布线基础设施,制定实施遍地计划。

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态路通信技术有限公司

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光纤光缆测试是光缆施工、维护、抢修重要技术手段,采用OTDR(光时域反射仪)进行光纤连接的现场监视和连接损耗测量评价,是目前比较有效的方式。这种方法直观、可信并能打印出光纤后向散射信号曲线。

OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。此仪器主要用于测试整个光纤链路的衰减并提供与长度有关的衰减细节,具体表现为探测、定位和测量光纤链路上任何位置的事件(事件是指因光纤链路中熔接、连接器、弯曲等形成的缺陷,其光传输特性的变化可以被测量)。OTDR测试的非破坏性、只需一端接入及直观快速的优点使其成为光纤光缆生产、施工、维护中不可缺少的仪器。

  OTDR  原理
瑞利后向散射

瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度。形成的轨迹是一条向下的曲线,它说明了背向散射的功率不断减小,这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。

给定光纤参数后,瑞利散射的功率就可以标明出来,如果波长已知,它就与信号的脉冲宽度成比例:脉冲宽度越长,背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关,波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。

菲涅尔反射
菲涅尔反射是离散的反射,它是由整条光纤中的个别点而引起的,这些点是由造成反射系数改变的因素组成,例如玻璃与空气的间隙。在这些点上,会有很强的背向散射光被反射回来。因此,OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点,光纤终端或断点。

在不同折射率两传输介质的边界(如连接器、机械接续、断裂或光纤终结处)会发生菲涅耳反射,此现象被OTDR用于准确确定沿光纤长度上不连续点的位置。反射的大小依赖于边界表面的平整度及折射率差,利用折射率匹配液可减小菲涅耳反射。

OTDR结构方框图

脉冲发生器发出宽度可调的窄脉冲驱动激光二极管(LD),产生所需宽度的光脉冲(通常为 2ns~20μs),经方向耦合器后入射到被测光纤,光纤中的后向散射光和菲涅耳反射光经耦合器进入光电探测器,光电探测器把接收到的散射光和反射光信号转换成电信号,由放大器放大后送信号处理部件处理(包括取样、模数转换和平均),结果由显示部件显示:纵轴表示功率电平,横轴表示距离。时基与控制单元控制脉冲宽度、取样和平均。

 OTDR主要性能指标
对OTDR的性能参数的了解有助于OTDR的实际光纤测量。OTDR性能参数主要包括动态范围、盲区、分辨率、精度等。

动态范围
动态范围是OTDR主要性能指标之一,它决定光纤的最大可测量长度。动态范围越大,曲线线型越好,可测距离也越长。

OTDR的动态范围为初始背向散射电平与噪声电平的dB差值。背向散射电平初始点是入射光信号的电平值,而噪声电平为背向散射信号,是不可见信号,当信号的信噪比(S/N)小于一定值时,我们将无法准确地分析这些信号的部分或全部特性,所以动态范围越大越好。

增大动态范围主要有两个途径:增加初始背向散射电平和降低噪声电平。影响初始背向散射电平的因素是扫描平均时间。多数OTDR允许用户选择注入被测光纤的光脉冲宽度参数,我们可以根据光脉冲宽度越大,OTDR的动态范围越大的原则来改变OTDR的动态范围。OTDR向被测的光纤反复发送脉冲,并将每次扫描的曲线进行平均从而得出结果曲线,这样接收器的随机噪声应付随着平均时间的加长而得到抑制,也就是说,平均时间越长,OTDR的动态范围就越大,(1)背向散射曲线上起始电平和噪声均方根电平之差,即信噪比=1;(2)背向散射曲线上起始电平和噪声峰值电平之差。

盲区
盲区又称死区,是指受菲涅尔反射的影响,在一定的距离范围内OTDR曲线无法反映光纤状态的部分。此现象的出现主要是由于光纤链路上菲涅尔反射信号使得光电探测器饱和,从而需要一定的恢复时间。盲区可发生在OTDR面板前的活结头或光纤链路中其它有菲涅尔反射的地方。盲区的大小决定了OTDR的测量精度,所以盲区越小越好。盲区会随着脉冲宽度的增加而增大,增加脉冲宽度虽然增加了测量长度,但也增加了测量盲区,所以,我们在测试光纤时,对OTDR的光纤附件和相邻事件点的测量要使用窄脉冲,而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲。脉宽超短盲区越小,但短脉冲同时又减小了动态范围,因此要在盲区和动态范围之间折衷选择脉宽。

其中有衰减盲区(ADZ)和事件盲区(EDZ)如下图所示:

分辨率
OTDR 有四种主要分辨率指标:取样分辨率、显示分辨率(又叫读出分辨率)、事件分辨率和距离分辨率。

取样分辨率是两取样点之间最小距离,此指标决定了OTDR定位事件的能力。取样分辨率与脉宽和距离范围大小的选取有关。显示分辨率是仪器可显示的最小值。OTDR通过微处理系统将每个取样间隔细分,使光标可在取样间隔内移动,光标移动的最短距离为水平显示分辨率、所显示的最小衰减量垂直显示分辨率。事件分辨率是指 OTDR对被测链路中事件点的分辨门限,也就是事件域值(探测阈),OTDR把小于这个阈值的事件变化当作曲线中斜率均匀变化点来处理。事件分辨率由光电二极管的分辨阈决定,根据两接近的功率电平,指定可被测量的最小衰减。距离分辨率指仪器所能分辨的两个相邻事件点间的最短距离,此指标类似与事件盲区,与脉宽、折射率参数有关。

精度
精度是OTDR的测量值与参考值的接近程度,包括衰减精度和距离精度。衰减精度主要是由光电二极管的线性度决定的,目前大多数OTDR的线性度可达0.02dB/dB。距离精度依赖于折射率误差、时基误差(10-4~10-5范围内变动)以及取样分辨率,在不考虑折射率误差时,距离精度可用下式表达〔1〕:距离精度=±1m±5×10-5×距离±取样分辨率。

因何而生?

多模光纤(MMF)自上个世纪80年代进入市场以来,先后经历了从OM1、OM2、OM3到OM4的演进,支持的有效带宽不断增加,传输距离也更远。

随着人们对高宽带、高速度网络需求的增加,为了满足用户访问数据中心,提升数据中心的性能,而这就要求多模光纤对于波长的支持需要更加的多元化,在此背景下一种新型的光纤跳线OM5应运而生。

有何定义?

由TIA联合工作组开发的宽频带多模光纤(WBMMF) 是一种经激光优化的多模光纤跳线,专为波分复用指定了宽带特性,在TIA/EIA492AAAE中被称为OM5。这种新的光纤分类方法的目的在于为850nm和950nm之间的多种“短”波长提供支持,利用单模光纤的波分复用技术,延展了网络传输时的可用波长范围,该范围内的波长在聚合后适合高带宽的应用。在一芯多模光纤上支持4个波长,把需要的光纤芯数降低为之前的1/4。目前OM5光纤规格已经由通信工业协会发布为TIA-492AAAE,并且作为IEC60793-2-10第6版发布,OM5和TIA-492AAAE规格在ISO/IEC11801 第3版和美国国家标准协会布线标准ANSI/TIA-568.3-D中也得到了认可。

有何优势?

得到广泛认可:OM5光纤跳线最初由通信工业协会发布为TIA-492AAAE,并在美国国家标准协会发布的ANSI/TIA-568.3-D修订意见征集中得到一致认可;

可扩展性强:OM5光纤跳线在未来可以将短波波分复用(SWDM)和并行传输技术结合在一起,并且只需要8芯宽带多模光纤(WBMMF),就能够支持200/400G以太网应用;

降低成本:OM5光纤跳线借鉴了单模光纤的波分复用(WDM)技术,延展了网络传输时的可用波长范围,能够在1芯多模光纤上支持4个波长,把需要的光纤芯数降低为之前的1/4,这在很大程度上降低了网络的布线成本;

兼容性和互操作性强:OM5光纤跳线能够和OM3光纤跳线和OM4光纤跳线一样支持传统应用,而且它与OM3和OM4光纤跳线能够完全兼容且互操作性极强。

有何不同?

OM5光纤跳线和OM4光纤跳线的区别

在结构上,OM5光纤跳线与OM4光纤跳线无差别,而且OM5光纤跳线能够兼容OM4光纤跳线。除此之外,两者之间仍然存在着差异,下面就OM5光纤跳线与OM4光纤跳线之间做出对比。

颜色不同:OM5光纤跳线的外护套颜色为水绿色;而OM4光纤跳线的外护套颜色为水蓝色。

波长不同:OM5光纤跳线的波长一般是850/1300nm,1次至少可以支持4个波长;而OM4光纤跳线的波长一般是850/1310nm,1次只能支持1个波长。

传输距离不同:在相同波长的情况下,OM5光纤跳线的传输距离一般比OM4光纤跳线的长。

传输速率不同:OM5光纤跳线的传输速率为40Gb/s、100Gb/s;而OM4光纤跳线的传输速率为10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s。

有效模式带宽(EMB)不同:在850nm波长上,OM5光纤跳线的有效模式带宽(EMB)是6000MHZ.km,而OM4光纤跳线的有效模式带宽(EMB)是4700MHZ.km,对此OM5光纤跳线的有效模式带宽EMB远高于OM4光纤跳线。

有何产品?

24芯/12芯 MPO OM5预端接主干光缆:

24芯/12芯 MPO-LC OM5预端接模块:

 

LC OM5适配器与LC OM5 双芯跳线:

如何选择?

OM5光纤跳线的性能远高于OM4光纤跳线。作为未来数据中心的选择,OM5光纤跳线在有效模式带宽(EMB)方面超过了OM4光纤跳线,这也就意味着能够为以太网提供余量空间,赋予数据中心更强的生命力。不过,当传输速率达不到40Gb/s时,考虑到成本,选择OM4光纤跳线是最佳方案。

态路优势!

态路供应的OM5光纤跳线符合IEC 60793-2-10和TIA-492AAAE标准,具有最佳插损和回损,您还可以根据您的需求来定制光纤跳线的连接器、长度。此外,态路的所有光纤跳线都经过端面测试、3D干涉测试以及插损&回损测试,在测试中心,无论是专业的测试人员,还是先进的检测设备,每一个细节我们都严格把关,力求为客户提供最优质的光纤跳线。

400G BIDI MSA发布首个400G BIDI 多模传输方案

2018年9月17日 – 400G双向(BiDi)多源协议(MSA)小组(The 400G Bidirectional (BIDI) Multi-Soure Agreement (MSA))宣布发布其首个400G-BD4.2规范1.0版,用于100米以上的400Gbps光接口多模光纤传输。 该400G BIDI传输方案相对于其他解决方案,可以减少光纤数量。该规范利用100Gbps BiDi技术用于以太网传输,并与目前广泛部署应用的并行多模光纤布线基础设施兼容。

400G BiDi MSA规范针对短距离应用,包括交换机之间现代数据中心的关键大容量扩展。 400G BiDi MSA参与者正在满足行业对低成本和低功耗解决方案的需求,这些解决方案采用双向多模技术可提供的400 Gbps规格。请访问www.400GBiDi-msa.org下载规范或有关400G BiDi MSA Group的更多信息。

MPO光纤链路极性详解


 

随着10G网络在不断向40G/100G网络迁移的过程中,MPO多芯线缆也随之而不断的发展,许多网络工程师都会将MPO主干光缆作为首选的解决方案。一般来说,一条光链路需要两根光纤才能完成整个传输过程。比如,光模块包括接收端和发射端,使用时,若要使光信号正确传输数据,必须确保接收端和发射端处于互联状态,且光缆一端的光纤链路发送信号(Tx)必须与另一端相应接收器(Rx)相匹配,而这种匹配叫做极性,它定义了光信号通过光纤传播的方向。

part 1

为保证MPO网络系统中极性的准确性,首先要了解各个MPO产品的性能,本部分将对MPO网络系统中的MPO产品进行简单介绍。

1、MPO连接器

一个MPO连接器可以支持12芯、24芯、36芯和72芯的光纤连接,每个MPO连接器上都有一个键槽,当键槽在连接器的上半部时,称为键槽朝上(Key up)的MPO连接器,当键槽在连接器的下半部时,称为键槽朝下(Key down)的MPO连接器。MPO连接器的一侧有一个点,这个点是为了标记第1个芯孔的位置,(如下图)。

2、MPO适配器

MPO连接器(公头)和MPO连接器(母头)通过MPO适配器配成一对。MPO适配器分为A型和B型两种:A型—A型适配器一侧里面的键槽向上,另一侧里面的键槽朝下。因此,连接两个MPO连接器时,两个连接器的键槽处于平行线上。B型—B型适配器两侧里面的键槽都朝上,因此,连接两个MPO连接器时,两个连接器的键槽在一条直线上。

3、MPO光缆

MPO主干光缆的两端都预端接有(公/母)MPO连接器,可以支持12芯、24芯、48芯和72芯的光纤连接。MPO分支光缆:MPO分支光缆的一端预端接有一个(公/母)MPO连接器,另一端则预端接有多个双工LC/SC连接器,支持多芯光缆到单芯或双芯光缆的转换。MPO转接模块盒:MPO转接模块盒采用封闭的盒式结构,内部可以容纳12芯或24芯的预端接MPO分支光缆。下图为2条MPO连接器和12个双工LC接口的MPO转接模块盒。

 

Part2

MPO主干光缆极性分类:MPO主干光缆分为直通、完全交叉和线对交叉三种,即,Type A (key up – key down 直通)、Type B(key up – key up/key down-key down完全交叉)、Type C(key up – key down线对交叉)。

1、Type A直通MPO主干光缆

直通MPO主干光缆使用直通线缆,两端预端接的分别是键槽向上的MPO连接器和键槽朝下的MPO连接器,因此,光缆两端的光纤对应的位置相同,也就是说左侧连接器第1个芯孔的位置对应右侧连接器第1个芯孔的位置。

2、Type B完全交叉MPO主干光缆

完全交叉MPO主干光缆使用反转线缆,两端预端接的都是键槽朝上的MPO连接器,在这种线缆中,光缆两端的光纤对应的位置相反,也就是说,左侧连机器第1个芯孔的位置对应右侧连接器第12个芯孔的位置。

3、线对交叉MPO主干光缆

线对交叉MPO主干光缆和直通MPO主干光缆一样,两端预端接的分别是键槽向上的MPO连接器和键槽朝下的MPO连接器,但是,在线对交叉MPO主干光缆中,光缆一端相邻的两根光纤与另一端相邻两根光纤的对应位置相反,也就是说左侧连接器第1个芯孔的位置对应右侧连接器第2个芯孔的位置,而左侧连接器第2个芯孔的位置对应右侧连接器第1个芯孔的位置。

4、双工跳线类型

三种极性的连接方式不同的极性方法使用不同种类的MPO主干光缆。但是,所有的方法都要利用双工跳线来形成光纤链路。TIA标准也定义了两种不同种类的LC或SC双工光纤跳线来完成端对端的双工连接:A-A型(交叉型)跳线和A-B型(直通型)跳线。

Part3

如何管理极性

本部分将说明如何在TIA标准规定下,保证MPO光器件连接极性的正确性。TIA568标准规定的三种极性方法分别叫做A类、B类和C类。

A类方法

采用的是一种直通配线的模块和2种不同的跳线,一端跳线是直通的线对,另一端跳线是反转 的线对。下图(Rx表示接收,Tx表示发射)反映的是A类连接方式,这种连接方式使用的是直通MPO主干光缆,为 了保证极性的准确性,光纤链路左侧使用的是标准双工A-B型跳线,右侧使用的是A-A型跳线。

B类方法

采用的是一种直通配线的模块和一种直通线对的跳线。下图反映的是B类连接方式。这种连接 方式使用的是完全交叉MPO主干光缆,由于完全交叉MPO主干光缆两端的光纤对应的位置相反,因此光纤链路两端 都使用的是标准A-B型跳线。

C类方法

采用的是主干光缆中翻转线对来校正极性,使用的是相通的模块和相同的跳线。下图反映的 是C类连接方式。C类连接方式使用的是线对交叉MPO主干光缆,光纤链路两端都使用的是标准A-B型跳线。



当一个链路中有两根或两根以上的光纤时,特别是利用多芯MPO产品进行高速率传输时,要保证光纤网络极性的准确性就变得更为复杂,会存在极性问题,因此 我们在布线中需要重视。

网络工程师使用MPO/MTP产品来满足日益增长的高速率传输需求时所面临的极性问题可以通过选择合适的MPO光缆、MPO连接器和MPO转接模块盒和跳线来解决,要想达到灵活可靠的高密度40/100G传输解决方案,首先要选择心仪的极性方法,然后选择合适的MPO光器件来支持这种极性方法。

25G:数据网络简介

过去的几年中,数据中心的10G风靡一时,在以太网中有着不可动摇的地位。但是,在短短的几年间,伴随着云计算、物联网的爆炸式增长,加上服务器和存储解决方案支持的高吞吐量,数据中心的带宽需要不断增长,以满足当前和未来云端的海量数据流需求。广为人知的以太网升级路径是10Gbit/s→40Gbit/s→100Gbit/s。然而一项新的调研报告表明,如今运营商更倾向于选择10Gbit/s→25Gbit/s→100Gbit/s的演进路径,甚至未来可升级到400G。

25G简介
1、25G定义
25G以太网根据IEEE 802.3by协议制定,使用四根光纤和成对铜缆并行的方法, 通过4个25-Gbit/s通道实现100G的以太网传输速率,可实现3到5米的铜双轴线以及100米的多模光纤传输,旨在满足更多客户的需求,即10G以太网的速度标准满足不了大中企业网络流量高速增长的需求。

2、25G比40G具有显著的性能优势
25GbE为机架服务器的带宽连接提供了更大的端口密度和更低的单位成本。对于要求终端高吞吐量的应用来说,无论在连接性能还是物理通道效率上,都是一个更好的选择。

25GbE标准使用双轴铜缆,其各串行器/解串器(SerDes)通道的性能比现有的10G和40G提高了2.5倍。25GbE连接所提供的带宽是使用同等数量的SFP + 直连铜缆(DAC)实现的10GbE带宽的2.5倍。

虽然可以通过聚合四个10GbE物理通道来实现40G,或聚合10个10GbE通道以运行100G速度,但这些解决方案相比25G更昂贵而且功耗更高。另一方面,与10G相比,25G方案具有增强计算和存储效率的优点,能够提供带宽更高、速度更快的连接,并且可运行两个25G通道实现50G,或运行四个通道实现100G,当过渡到下一代网络时,其资本和运营支出要相对均衡一些。更重要的是,25GbE完全兼容10G的相关物理标准,因此添加新服务器后,可实现快速切换,与现有的网络设备一起工作,有助于网络运营商更便捷地扩建其数据中心。由于存在上述显著优势,25G方案一跃成为10G接力棒的趋势也就存在非常大的合理性了。

25G产品
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1、25G-LR 1310nm 10km SFP28光模块
25G-LR SFP28光模块是一款支持25Gbps数据速率并且支持热插拔的SFP28封装光模块。它是一种短距离数据传输的高性能模块,支持通信和互连应用,25.78125 Gbps传输距离高达10公里。本模块主要是利用标称波长1310nm单模光纤系统来运行,光接口采用双LC插座。

2、25G-SR 100m SFP28光模块
25G-SR SFP28光模块是一个单通道、可插拔的光纤SFP28光模块,用于25G以太网和Infiniband EDR应用。它是一种高性能的短距离数据通信模块使用OM3或使用OM4多模光纤,在25.78125Gbps上运行的互连应用程序高达70m。该模块的设计目的是使用一个标称波长为850nm的多模光纤系统。电气接口使用20个接触边缘类型的连接器,该光学接口采用双向LC插座。

3、25Gbps 850nm 多模 SFP28 AOC有源光缆
SFP28有源光缆是直接连接光纤组件的SFP28连接器。它们适用于很短的距离,并提供一种低成本效益的机架和相邻机架之间的连接方式。

用于25千兆以太网和Infiniband EDR应用,它是一种高性能模块,用于短距离数据通信和互连应用,使用OM3光纤(OM4光纤),运行于25.78125 Gbps高达70m(100m)。该模块的设计目的是使用一个标称波长为850nm的多模光纤系统。电气接口使用20个接触边缘类型的连接器。

25G虽然相对于其他拥有一定的优势,但是,不同的场景中选择合适的速率就好。不必强求布置,以免得不偿失。

400G光模块介绍
100G=25G*4, 目前100G主要采用NRZ编码方式,以四通道形式实现,单通道速率为25G。CWDM4是4个中心波长,广义上也可以看成4通道。将100G提高到400G, 如果仍然采用4通道的形式,每个通道的速率需要提高到100G,即便采用PAM4的编码方式,单通道的调制速率也需要达到50G,这在目前还存在一定的挑战。如果采用8通道的形式,单通道的速率为50G,采用PAM4编码方式,单通道速率和100G的要求一样,也是25G。相比较而言,8通道方案的难度稍低,可实现性增大,只不过需要采用PAM4方案。PAM4方案对信号的产生、探测等都提出了新的要求。
400G产品
1、 CFP8 光模块              
CFP8是对CFP4的扩展,通道数增加为8通道,尺寸也相应增大,为40*102*9.5 mm^3。用16个25G的并行信号要以快速完成400G产品的上市和应用工作。但是成本较高,需要用到16个25G的激光器,或者使用PLC分路器降低激光器数量,但分路器的LOSS太高,直接导致激光器的发射功率比较大,从而成本也会高涨。功耗也较高,面板接口密度太低,尺寸较大。

2、OSFP光模块
OSFP的英文全称是Octal Small Formfactor Pluggable,Octal指的是8,八进制的意思,也就意味着直接用56G的电信号,8*56GbE,但56GbE的信号由25G的DML激光器在PAM4的调制下形成。该标准为新的接口标准,与现有的光电接口不兼容。其结构示意图如下,OSFP自带散热器,其尺寸为100.4*22.58*13 mm^3,比CFP8小很多,功耗也相对较低,最大只有15W,但比QSFP-DD的尺寸略大,因而需要更大面积的PCB,需要重新PCB以及Hosting cage、1RU前面板的机械结构。

其电接口的引脚不同于QSFP-DD, 上下各有一排,如下图所示:

3、QSFP-DD光模块
QSFP-DD中Q指的是“Quad”,4路的意思,每一个QSFP56则是4*56Gbe,形成200G信号;DD指的是“Double Density”,是有两个QSFP56并行,2*200G产生400Gbe信号,全称是Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density,该方案是对QSFP的拓展,将原先的4通道接口增加一行,变为8通道。尺寸比OSFP更小,能兼容现有的40GbE QSFP以及100GbE QSFP28接口,原先的QSFP28模块仍可以使用,只需再插入一个模块即可,做到平滑升级。

由于增加了4个通道,其上下两面电接口的引脚增加了一排,如下图所示。下图中左边一排引脚即为新增加的pad引脚。

4、COBO光模块
COBO是“consortium for on board optics”的简称,直接反光模块放置在PCB板中,不再受限于前面板接口密度的限制,同时散热问题可以复用PCB板间强大的散热器得以大大缓解。此模块尺寸小,且尺寸不宜进一步降低的空间,但是由于不是热插拔,一旦某个模块出现故障,需要反整板业务停掉,取出板卡后才能进行,非常不方便。

400光模块标准尺寸对比图
此为400G光模块综合对比图,可以有一个直观的对比。从尺寸、功耗和成本 这三方面来看,QSFP-DD和COBO在未来数据中心400G的应用更具有前景。

100G光模块介绍

光通信行业相关的标准主要是来自IEEE、ITU以及多源协议MSA行业联盟等机构,100G模块有多个标准,客户根据不同的应用场景可以选用性价比最高的模块类型。300m以内短距应用中多采用多模光纤,VCSEL激光器,500m-40km传输多采用单模光纤,DFB或EML激光器。
与2.5G、10G或40G波分传输系统相比,100G光传输采用数字相干接收机通过相位分集和偏振态分集将光信号的所有光学属性映射到电域,利用成熟的数字信号处理技术在电域实现了偏振解复用、信道损伤均衡补偿、时序恢复、载波相位估计、符号估计和线性解码。而在实现100G光传输的同时,100G光模块发生了一系列重大技术变革,其中包括偏振复用相位调制技术、数字相干接收技术第三代超强纠错编码技术等,因而满足了用户与时俱进的需求。
光模块分类
100G光模块的主流封装主要有CXP、CFP、CFP2、CFP4、CFP8、QSFP28。随着近几年的发展,CFP系列产品发货量逐渐减少,QSFP28封装以更小的尺寸、更低的功耗已经全面胜出,而且刚刚兴起的200G、400G封装也多数采用QSFP-DD封装。目前大多数光模块公司均有QSFP28封装的100G系列产品上市。

1/
QSFP28光模块:
QSFP28光模块与QSFP光模块一样,具有相同的设计理念。对于QSFP28来说,每个通道可以发送和接收高达28Gbps的数据。与CFP4光模块相比,QSFP28光模块尺寸小于CFP4光模块。QSFP28光模块具在超出CFP4光模块的密度优势,工作时的功耗通常不超过3.5W,而其他光模块的功耗通常在6W到24W之间。由此看来,比其他100G光模块功耗要低得多。

CFP2/CFP4/QSFP28尺寸对比图:

2/
CXP光模块
CXP光模块的传输速率高达12*10Gbps,支持热插拔,“C”代表十六进制中的12,罗马数“X”代表每个通道具有10Gbps的传输速率。“P”是指支持热插拔的可插拔器。CXP光模块主要针对高速计算机市场,是CFP光模块在以太网数据中心的补充。在技术上,CFP光模块和多模光纤一起应用于短距离数据传输。由于多模光纤市场需要高密度面板,所以其尺寸在多模光纤市场上并没有得到真正的优化。
CXP光模块长45mm、宽27mm,尺寸比XFP光模块或CFP光模块大,因此可提供更高密度的网络接口。除此之外,CXP光模块是由无线宽带贸易协会指定的铜连接器系统,可支持12个适用于100GbE,3个适用于40GbE通道的10G链路传输或12个10G以太网光纤通道或无线宽带信号的12*QDR链路传输。

3/
CFP/CFP2/CFP4光模块:
CFP多源协议(MSA)定义了热插拔光模块可应用于40G和100G网络传输的要求,包括下一代高速以太网(40GbE和100GbE)。CFP光模块支持在单模和多模光纤上以多种速率、协议和链路长度为要求进行传输,包括IEEE 802.3ba标准中包含的所有介质相关(PMD)接口,100G网络胡三个PMD:100GBASE-SR10可传输100m、100GBASE-LR4可传输10KM、100GBASE-ER4可传输40KM。
CFP光模块是在小型可插拔光模块(SFP)接口基础上设计的,尺寸更大,支持100Gbps数据传输。CFP光模块用的电接口在每个方向上(RX、TX)使用10*10Gbps通道进行传输,因此支持10*10Gbps和4*25Gbps的互转。CFP光模块可以支持单个100G 信号,OTU4、一个或40G信号,OTU3或STM-256/OC-768。
虽然CFP光模块可以实现100G数据应用,介其尺寸较大,不能满足高密度数据中心的需求,在这种情况下,CFP-MSA委员会定义了其他两种形式:CFP2和CFP4光模块。

4/光模块测试
测试时,需要注意发射器输出波形的波长和形状,以及接收器的抖动容限和带宽,测试发射器时,需要注意:
01
发射器部分
1、用来测试发射器的输入信号的质量必须足够好。此外,还必须通过抖动测量和眼图测量来确认电气测量的质量。眼图测量是检查发射器输出波形的常见方法,因为眼图包含了丰富的信息,能够反映出发射器的整体性能。

 

2、发射器的输出光信号必须用眼图测试、光调制振幅和消光比等光学质量指标来测量。

02
接收器部分
与测试发射器不同的是,测试接收器时,光信号的质量必有足够差,因此,必有创造出一种代表最差信号的光压力眼图,这种最差的光信号必有通过抖动测量和光功率测试来进行校准。

需要测试接收器的电子输出信号,这种测试主要有三个种类:
1、眼图测试,这样能保证眼图的“眼睛“处于张开状态,眼图测试通常由误码率真的深度实现
2、抖动测试,测试不同类型的抖动
3、抖动跟踪和容限,测试内部时钟恢复电路能抖动的跟踪情况。

测试光模块是一项复杂的工作,但是也是保证其性能良好不可或缺的步骤。眼图测量作为一种广泛使用的测量方法,能有效测试光模块的发射器。

随着技术的发展,100G网络应用离越来越普遍,100G光模块也变得更具成本效益。态路通信供应的100G QSFP28光模块、100G CFP/CFP2/CFP4光模块均能够符合相应的标准,选择性广、稳定性强、性价比高,还提供全面的网络系统解决方案,帮助用户搭建低成本高效益的网络系统。

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40G QSFP光模块介绍

在光纤网络中,不同的网络所使用的光模块类型不尽相同,按照速率来说有10G/25G/40G/100G等,按照光模块的封装形式来说有SFP/CXP/CFP/QSFP+/QSFP28等光模块的封装。在此,态路通信将为大家介绍40G QSFP+光模块。QSFP+是由IEEE组织定义的一种40G光模块封装形式,它极大地满足了市场对高密度、高速度的需求。40G QSFP光模块是一种紧凑型热插拔光模块,它有四个传输通道,每个通道的数据速率是10Gbps,提供40Gbps的传输速率,可以用在数据中心、高性能计算网络、企业核心网络等于应用。并且这种光模块符合SCSI、40G以太网、20G/40G Infiniband等多种标准。

1. 40G光模块的技术背景

随着云计算、大数据时代的到来,迫使网络向高速率、高密度发展,同时虚拟化服务器的利用率增加。为了提供足够的I/O(输入/输出)的带宽,许多新的接入交换机已经发展到可以连接核心交换机的2或4端口40G以太网。互连数据传输的快速发展,离不开40G QSFP+光模块,因为它可以提供足够的带宽,以确保数据转换无阻碍,从而满足数据中心、企业园区对网络的需求。

2. 40G QSFP+光模块的优势

40G QSFP光模块可在matchXFP光模块相同的端口体积下以每通道10Gbps的速度传输数据,并且同match时支持四个通道的数据传输,所以40G QSFP光模块的密度可以是XFP光模块的4倍,是SFP+光模块的3倍。

3. 40G QSFP+光模块的分类

(1)40G SR4 QSFP+光模块

40G SR4 QSFP+光模块的工作波长为850nm,符合802.3ba D3.2(40GBASE-SR4)标准,在40G数据传输中常与MPO/MTP接头一起使用,拥有4个独立的全双工通道,也是通过四个通道进行传输,传输速率同LR4一致。不同的是,40G SR4 QSFP+光模块常与多模光纤一起使用,在数据中心,可以和多模OM3/OM4光纤一起使用,达到100m(OM3)和150m(OM4)的传输。在发送端传输信号时,首先激光器阵列会将电信号转换为光信号,经过带状多模光纤平行发送接收端在接收到信号时,光电检测器阵列再将并行光信号转换成并行电信号,实现两个以太网交换机间的互连。

(2)40G LR4 QSFP+光模块

40G LR4 QSFP+光模块符合802.3ba(40GBASE-LR4)标准,它具有高密度、低成本、高速率、大容量、低功耗等优点。通常用在数据中心和因特网交换点之间,一般与LC接头连接。它有四个相互独立的光信号接收和发射通道,需要利用WDM技术将光信号进行复用和解复用,从而实现光信号在长距离单模光纤上的传输。
当串行数据流被传递到激光驱动器时,激光驱动器会使用直接调制激光器调制过的光信号再经过光信号再经过复用器,被组合在一起在一根单模光纤上进行传输。快到达接收端时,这些传输的信号再被解复用器被分解复用器被分解成四个传输速率为10.3125Gbps的通道,4个通道同时传输数据可实现40Gbps传输,然后PIN探测器或互阴放大器对每一个数据流进行恢复,最后将光信号传送出去,传输距离最高可达10km。


(3)40G LR4 PSM QSFP+光模块


40G QSFP+ PSM是一种高性能、低功耗、长时间的支持40G以太网、光纤通道和PCIe的互连解决方案,主要是根据QSFP+多源协议设计的外观、光/电连接和数字诊断接口。它作为一款高度集成的4通道光模块,优点是拥有更高的端口密度的优势,同时也为整个系统的运行节省了不少成本。光口采用了8个单模光纤的PSM(Parallel Single Mode)并行单模技术,利用4路并行设计的MPO/MTP接口,实现了10km的有效传输。它是一个由4个全双工通道组成的组合,每个通道都有能力传输高达10Gb/s的数据,提供40Gb/s的聚合速率。40G LR4 PSM光模块的工作原理和40G SR4 QSFP+光模块的工作原理相同,都是通过激光器阵列将电信号转换为光信号,再由光电检测器阵列将光信号转换为电信号。不同的是,40G LR4 PSM光模块常用于与单模带状光纤相连,也就是说,并行的光信号是通过8根单模光纤进行平行发送的。

总结
40G SR4 QSFP+光模块适用于短距离的传输,在数据中心常用来与OM3/OM4带状光缆一起连接以太网交换机。而40G LR4 QSFP+光模块和40G LR4 PSM 光模块则适用于长距离传输。单就这两个光模块相比较而言,40G LR4 QSFP+光模块更具性价比。因为在长距离的传输中,40G LR4 QSFP+光模块仅仅只需要两根单模光纤,而40G LR4 PSM光模块需要八根单模光纤。

态路通信OM5光纤预端接产品,助力数据中心实现高效传输

从数据中心综合布线角度看,光纤的使用越来越普遍,特别是随着OM5光纤的出现,多模光纤的优势已经逐步扩展到高效互联的数据中心和建筑。

多模光纤(MMF)自上个世纪80年代进入市场以来,先后经历了从OM1OM2OM3OM4的演进,支持的有效带宽不断增加,传输距离也更远。

宽频带多模光纤(WBMMF)是一种新的多模光纤标准,由TIA联合工作组开发。

WBMMFTIA/EIA492AAAE中被称为OM5OM5光纤是一种经激光优化的多模光纤,专为波分复用(WDM)指定了带宽特性。这种新的光纤分类方法的目的在于为 850nm 950nm 之间的多种“短”波长提供支持,该范围内的波长在聚合后适合高带宽的应用。而OM3OM4的设计则主要为了支持 850nm 的单一波长。

目前,OM5 光纤规格已经由通信工业协会发布为TIA-492AAAE,并且作为 IEC60793-2-10 6版发布,OM5TIA-492AAAE规格在 ISO/IEC11801 3版和美国国家标准协会布线标准 ANSI/TIA-568.3-D 中也得到了认可。

OM5 在支持所有传统应用方面与 OM4 具有同样优异的表现。OM5 的几何外形(50μm 芯径、125μm 包层)OM3OM4的相同,因此可以向下兼容这些类型的光纤。

国内的数据中心用户对光纤的接受程度较高。国内许多数据中心的内部都采用了多模光纤技术,而在远距离、干线中则较多地使用单模光纤。究竟选择单模光纤还是多模光张,还要由的具体需求决定。

态路通信的MPO高密度布线的OM5预端接产品有:

24/12MPO OM5预端接主干光缆:

        

24芯/12芯 MPO-LC OM5预端接模块:

LC OM5适配器与LC OM5 双芯跳线:

根据用户的实际需求,态路通信会灵活搭配,切实的解决客户中遇到的各种难题和痛点,真正实现高速有效传输!