在典型的网络应用中,光纤布线将是唯一能够支持50Gb/s以上的数据速率的网络连接。这可以通过参考最先进的50Gb/s网络交换机来证明。这些新型高速交换机通常包含一个50Gb/s专用集成电路(ASIC),旨在支持256-50Gb/s交换机端口。对于这些端口,有利的是聚合8-50Gb/sASICI/O端口以产生1-400Gb/s光纤交换机端口。聚合将交换机端口数量从256-50Gb/s端口减少到1RU外形尺寸的32-400Gb/s端口。

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这些高速高端口密度网络交换机对网络连接具有重大影响。首先,当用作服务器交换机时,它们需要分支布线才能将8-50Gb/s服务器端口与400Gb/s交换机端口物理分离。分线布线将在一端包含MPO连接器,扇出到8个服务器双工光纤对。第二个结果是256-50Gb/s服务器将占用4到8个网络帧。支持256台服务器所需的覆盖范围超过了铜缆连接的最大覆盖范围。因此,多模光纤最终将取代铜,因为它成为端口分支服务器连接的最具成本效益的解决方案。

并行光学与多模式OM5的波长复用

对于多模光纤,随着速度的提高,并行光学是IEEE802.3以太网和光纤通道标准机构标准化的主要技术,并行光学技术将成为至少未来20年的首选技术。然而,在2021年,将有一个以太网指定的400Gb/s解决方案,实际上将使用两个波长(400GBASE-SR4.2)。

并联光学是首选技术有三个原因,第一个也是最重要的是成本。SWDM收发器的成本将高于并行光学器件。这是由于WDM器件的增加,多波长VCSEL的使用,附加材料和组装步骤以及其他属性。尽管SWDM的布线成本较低,但直到通道覆盖范围超过100米才能实现成本效益,这超过了大多数多模光纤应用的最大覆盖范围。第三个问题是人眼安全。由于WDM设备的高插入损耗,收发器必须发出高光功率水平,这接近眼睛的安全极限。

单模光纤的前景

直到最近,人们还认为单模光纤最终会取代数据中心的多模光纤。事实上,一直听到这样的说法。然而,这可能是基于现在在市场上看到的10GBASE-LR单模和10GBASE-SR多模收发器之间的可比价格,以及100GPSM4收发器相对较低的成本。然而,与主要收发器制造商的讨论使人们改变了这种观点。10Gb/s收发器是一项已有16年历史的技术,产品需求正在迅速下降,有利于25Gb/s收发器。高生产能力与较低的销量相结合,将价格降至现在看到的低水平。关于100GPSM4收发器,根据收发器制造商的说法,人们普遍认为利用光子集成电路的PSM4的低成本是一种异常,并且在将来很难维持。由于许多原因,人们预计未来的应用相对于多模收发器而言,单模收发器的成本显著降低。

单模分布式反馈(DFB)激光器本质上比多模VCSEL激光器更加昂贵,并且这种成本差异将无限期地持续。尽管单模光纤比多模光纤便宜,但单模收发器的高成本转换为更高的总信道成本。值得注意的是,根据以太网联盟的研究,超大规模数据中心中87%的单模信道不到150米,这可以通过多模光纤解决方案得到支持。

光纤和布线制造商在未来的作用

电缆制造商的角色是在密度、带宽、延迟和外形尺寸方面适应新的客户要求。显然,超大规模对企业数据中心的需求不同。具有较大光纤数量且具有较小主缓冲器直径的电缆将找到更多应用。使用绞合带状电缆是一种可以让操作人员更快安装的方法。具有更精确光纤长度要求的电缆不仅为客户节省了成本,而且便于安装。对于一些金融科技客户来说,已经存在对均衡光学长度电缆的需求,无论是标准领导还是政府或金融机构的要求。

带宽和带宽表征对于多模光纤应用仍然至关重要。行业机构和厂商正在合作制定标准,以开发更准确的方法来表征光纤的实际性能。例如,在TIA中,人们重新评估VCSEL权重的含义和值,这对于估计光纤带宽至关重要。在IEEE802.3中,正在研究PAM-4的多波长传输和新链路模型的局限性。

任何光缆的基本部分是连接器。连接器的影响至关重要。糟糕的连接器不仅会通过引入低噪声而影响系统,更重要的是通过降低带宽能力。噪声或带宽损失可能比损耗高几倍。因此,人们积极参与所有标准,以确保光纤和连接器的合格规格与系统性能一致。

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