التحضير ل 100 GBE في مركز البيانات
مع استمرار الحاجة إلى التوسع والنمو في مركز البيانات ، يجب أن توفر البنية التحتية للكابلات الموثوقية وسهولة الإدارة والمرونة. يتيح نشر حل الاتصال البصري وجود بنية تحتية تلبي هذه المتطلبات للتطبيقات الحالية ومعدلات البيانات.
قابلية التوسع هي عامل رئيسي إضافي عند اختيار نوع الاتصال البصري. لا تشير قابلية التوسع إلى التوسع الفعلي لمركز البيانات فيما يتعلق بالخوادم أو المحولات أو أجهزة التخزين الإضافية ، ولكن أيضًا إلى البنية التحتية لدعم مسار الترحيل لزيادة معدلات البيانات. مع تطور التكنولوجيا وإتمام المعايير لتحديد معدلات البيانات ، مثل 40- و 100 جيجابت إيثرنت ، ومعدلات بيانات القناة الليفية تبلغ 32 جيجابت / ثانية وما بعدها ، و Infiniband ، يجب أن توفر البنى التحتية الحالية للكابلات قابلية للتوسع لاستيعاب الحاجة إلى مزيد من النطاق الترددي لدعم التطبيقات المستقبلية.
مع تزايد الطلب على دعم تطبيقات النطاق الترددي العالي ، لن تتمكن معدلات البيانات الحالية من تلبية احتياجات المستقبل. ومع تطبيقات Ethernet التي تعمل حاليًا بسرعة 1 و 10 جيجابت / ثانية ، فمن الواضح أنه لدعم متطلبات الشبكات المستقبلية ، يجب تطوير تقنيات ومعايير 40 و 100 جيجابت إيثرنت (GbE).
السائقين متعددة الأوجه
هناك العديد من العوامل التي تقود الحاجة إلى ارتفاع معدلات البيانات. يعد التبديل والتوجيه ، وكذلك البيئات الافتراضية والتقارب وبيئات الحوسبة عالية الأداء ، أمثلة على الأماكن التي ستكون فيها سرعات الشبكة الأعلى هذه مطلوبة في بيئة مركز البيانات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تبادلات الإنترنت ونقاط التقديم لمقدمي الخدمات والتطبيقات ذات النطاق الترددي العالي ، مثل الفيديو عند الطلب ، ستقود الحاجة إلى الترحيل من 10 جيجابت إلى 40 و 100 جيجابت.
سوف يلعب الموصل ذو نمط MTP ، وهو تقنية إنهاء الألياف المتعددة ، دورًا رئيسيًا في نقل البصريات المتوازية 40 و 100 جيجابت إيثرنت.
استجابةً لبرامج التشغيل المذكورة أعلاه ، شكل معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE ؛ www. ieee.org) مجموعة مهام IEEE 802.3ba في يناير لمعالجة وتطوير إرشادات حول معدلات بيانات 40 و 100 جيجابت. تضمنت أهداف طلب ترخيص المشروع (PAR) مسافة لا تقل عن 100 متر للألياف المتعددة الوسائط (OM3) متعددة الاستخدامات بالليزر 50/125 ميكرون. الألياف OM3 هي الألياف متعددة الوسائط الوحيدة المضمنة في PAR.
أجرت شركة Corning تحليلًا لتوزيع طول مركز البيانات والذي يظهر على بعد 100 متر يمثل 65٪ من إجمالي OM3 المنشور ؛ من المتوقع أن تمتد مسافات 40 و 100 جيجابت إيثرنت فوق الألياف OM3 إلى أكثر من 100 متر لتلبية متطلبات طول الكابلات الهيكلية الإضافية لمركز البيانات. ومن المتوقع الانتهاء من المعيار بحلول منتصف عام 2010.
في اجتماع IEEE في مايو ، تم اعتماد العديد من المقترحات الأساسية لإنشاء أساس لتوليد المسودة الأولية لمعيار 40 و 100 جيجابت. تم اعتماد نقل البصريات المتوازية كاقتراح أساسي لـ 40 و 100 جيجابت في الثانية على الألياف OM3. مقارنة بالإرسال التسلسلي التقليدي ، يستخدم الإرسال البصري المتوازي واجهة بصرية متوازية يتم فيها إرسال البيانات وتلقيها في وقت واحد عبر ألياف متعددة.
يعرّف هذا الاقتراح الأساسي واجهات 40 و 100 جيجابت على النحو التالي: 4 × 10 جيجابت إيثرنت على أربع ألياف لكل اتجاه ، وقنوات إيثرنت 10 × 10 جيجابت على 10 ألياف لكل اتجاه ، على التوالي.
تبلغ مسافة التشغيل المحددة في هذا الاقتراح 100 متر - مثل الحد الأدنى للهدف المحدد في PAR. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تخصيص خسارة الموصل في هذا الاقتراح هو 1.5 ديسيبل لإجمالي خسارة الموصل داخل القناة.
استنادًا إلى استبيانات العملاء ، يُعتقد أن 100 متر. سيشمل نقل البصريات المتوازية المحدد 40 جيجابت إيثرنت (GbE) 4 ، 10 جيجابت إيثرنت على أربع ألياف لكل اتجاه.
ستنقل 100 جيجابت إيثرنت ما مجموعه 20 ليفًا - اتجاهات 10 ألياف × 10 جيجابت / ثانية × 2 اتجاه.
تستخدم بعض تصميمات مركز البيانات نسخة معدلة من هذه البنية ، والتي يتم نشرها في معيار TIA-942. تتضمن البنية المعدلة انهيار مناطق التوزيع الأفقية في منطقة التوزيع الرئيسية (MDA) ، مما يؤدي إلى تثبيت الكابلات من منطقة MDA مباشرةً إلى المنطقة أو منطقة توزيع المعدات.
قد لا تمثل المسافة المحددة في IEEE 802.3ba PAR عددًا كبيرًا من مسافات الكابلات الهيكلية الموجودة في مركز البيانات. لمعالجة هذه المشكلة ، تبحث مجموعة مخصصة طرق تمديد مدى واجهات 40 و 100 جيجابت على الألياف OM3. بينما تستكشف المجموعة مسافات طويلة تصل إلى 250 مترًا ، من المحتمل ألا تمتد المسافات فوق ليف OM3 إلى 150 إلى 200 متر.
متطلبات الأداء الكابلات
عند تقييم الأداء اللازم للبنية التحتية للكابلات للوفاء بالمتطلبات المستقبلية لـ 40 و 100 جيجابت ، ينبغي مراعاة ثلاثة معايير: عرض النطاق الترددي ، وخسارة الإدراج الإجمالية للموصل ، والانحراف. يمكن أن يؤثر كل من هذه العوامل على قدرة البنية التحتية للكابلات على تلبية مسافة النقل المقترحة للمعيار والتي لا تقل عن 100 متر عبر الألياف OM3 ؛ بالإضافة إلى ذلك ، مع الدراسات الجارية لتوسيع هذه المسافة ، يمكن أن يصبح الأداء أكثر أهمية:
• عرض النطاق. تم اختيار الألياف OM3 كألياف متعددة الوسائط فقط للنظر فيها بمعدل 40/100 جيجابت. تم تحسين الألياف للإرسال 850 نانومتر ولديه نطاق ترددي فعال يبلغ 2000 كيلو هرتز - كيلو متر على الأقل. تتوفر تقنيات قياس عرض النطاق الترددي الليفي التي تضمن القياس الدقيق لعرض النطاق الترددي للألياف OM3. الحد الأدنى لعرض النطاق الترددي الفعال المحسوب (EMBc) هو قياس عرض النطاق الترددي للنظام للألياف OM3 الذي يوفر القياس الأكثر دقة ودقيقة ، مقارنة بتقنية تأخير الوضع التفاضلي (DMD). باستخدام minEMBc ، يتم احتساب قيمة عرض نطاق حقيقية وقابلة للتطوير يمكنها التنبؤ بشكل موثوق بالأداء لمعدلات بيانات مختلفة وأطوال الارتباط. من خلال حل الاتصال الذي يستخدم الألياف OM3 الذي تم قياسه باستخدام تقنية minEMBc ، ستفي البنية التحتية البصرية المنتشرة في مركز البيانات بمعايير الأداء الخاصة بالنطاق الترددي التي حددتها IEEE.
• فقدان الإدراج. هذه معلمة أداء حرجة في عمليات نشر كابلات مركز البيانات الحالية. يؤثر إجمالي فقدان الموصل داخل قناة النظام على قدرة النظام على العمل على أقصى مسافة يمكن دعمها لمعدل بيانات معين. كلما زاد فقدان الموصل الكلي ، تقل المسافة المدعومة عند معدل البيانات هذا. ينص مقترح خط الأساس المعتمد حاليًا لإرسالات الوسائط المتعددة 40 و 100 جيجابت على فقدان موصل إجمالي قدره 1.5 ديسيبل لمسافة تشغيل تصل إلى 100 متر. وبالتالي ، يجب عليك تقييم مواصفات فقدان الإدراج لمكونات الاتصال عند تصميم البنية التحتية لتوصيل كابلات البيانات. مع مكونات الاتصال منخفضة الخسارة ، يمكن تحقيق أقصى قدر من المرونة مع القدرة على إدخال نضوج الموصلات المتعددة في ارتباط الاتصال.
للحصول على أداء مُحسَّن في تلبية متطلبات مركز البيانات ، يجب عدم تحديد هيكل البنية التحتية للكابلات بمفرده.
• الانحراف. يعد الانحراف البصري - الاختلاف في وقت الطيران بين الإشارات الضوئية التي تنتقل على ألياف مختلفة - أحد الاعتبارات الأساسية لنقل البصريات المتوازية. مع الانحراف الزائد أو التأخير عبر القنوات المختلفة ، يمكن أن تحدث أخطاء الإرسال. على الرغم من أن متطلبات انحراف الكابلات لا تزال قيد الدراسة داخل فرقة العمل ، فإن نشر حل اتصال مع أداء انحراف صارم يضمن توافق البنية التحتية للكابلات عبر مجموعة متنوعة من التطبيقات. على سبيل المثال ، يحتوي Infiniband ، وهو بروتوكول يستخدم انتقال البصريات المتوازية ، على معايير انحراف في الكبلات تبلغ 0.75 نانو ثانية. عند تقييم حلول البنية التحتية للكابلات الضوئية لتطبيقات 40 و 100 جيجابت ، فإن اختيار واحد يلبي متطلبات الانحراف يضمن الأداء ليس فقط لـ 40 و 100 جيجابت ، ولكن لمعدلات بيانات Infiniband والقنوات الليفية المستقبلية 32 جيجابت / ثانية وما بعدها . بالإضافة إلى ذلك ، تعمل حلول التوصيلية المنخفضة الانحراف على التحقق من جودة واتساق تصميمات الكابلات وإنهائها لتوفير عملية موثوقة على المدى الطويل.
نشر في مركز البيانات
تعتمد عمليات نشر البنية التحتية الموصى بها للكابلات في مركز البيانات على إرشادات موجودة في TIA-942 كاسيتات البنية التحتية للاتصالات السلكية واللاسلكية مثل هذا الذي يحتوي على مدخلات من جانب واحد للكابلات الأساسية المنتهية في الموصلات بأسلوب MTP. على الجانب الآخر ، المرئي هنا ، هناك منافذ LC مزدوجة الاتجاه يتم توصيل أسلاك التصحيح من معدات مركز البيانات بها.
إن اختيار حل اتصال عالي الجودة يوفر فقدانًا منخفضًا للإدخالات ويزيل شواغل الضجيج المشروط يضمن الموثوقية والأداء في البنية التحتية لكابلات مركز البيانات.
لتحسين الأداء في تلبية متطلبات مركز البيانات ، يجب عدم تحديد هيكل البنية التحتية للكابلات بمفرده ؛ يجب النظر في هيكل البنية التحتية وحلول المنتجات في انسجام تام.
يجب تحديد الكبلات المنتشرة في مركز البيانات لتوفير الدعم للتطبيقات ذات معدل البيانات المرتفع في المستقبل ، مثل 100-جيجابت ، والقناة الليفية ، و Infiniband. بالإضافة إلى كونه الدرجة الوحيدة من الألياف متعددة الوسائط التي يتم تضمينها في المعيار 40 و 100 جيجابت ، يوفر OM3 أعلى أداء لاحتياجات اليوم. مع عرض النطاق الترددي 850 نانومتر من 2000 ميغاهرتز ∙ كم أو أعلى ، توفر الألياف OM3 الوصول الممتد المطلوب غالبًا للتركيبات الهيكلية للكابلات في مركز البيانات. تواصل الاتصالات الليفية OM3 تقديم حلول البنية التحتية والإلكترونيات بأقل سعر للتطبيقات قصيرة المدى في مركز البيانات.
بالإضافة إلى متطلبات الأداء ، يعد اختيار التوصيل الفعلي أمرًا مهمًا أيضًا. نظرًا لأن تقنية paralleloptics تتطلب نقل البيانات عبر ألياف متعددة في وقت واحد ، يلزم وجود موصل متعدد أو صفيف. يوفر استخدام الاتصال المستند إلى MTP في عمليات التثبيت الحالية وسيلة للترحيل إلى هذه الواجهة المتوازية متعددة الألياف عند الحاجة.
تتيح حلول MTP التي يتم إنهاؤها في المصنع إمكانية الاتصال من خلال نظام التوصيل والتشغيل. لتلبية احتياجات تطبيقات Ethernet التسلسلية والقنوات الليفية الحالية ، يتم تثبيت الكبلات المنتهية في MTP في الوحدات النمطية أو الكاسيتات المعدة مسبقًا. توفر هذه الوحدات وسيلة لنقل موصل MTP على العمود الفقري. عندما يهاجر المستخدمون إلى 40 أو 100 جيجابت ، تتم إزالة الوحدات النمطية وأسلاك تصحيح LC واستبدالها بلوحات محول MTP (مثل هذه) وأسلاك تصحيح MTP للتثبيت في واجهات البصريات المتوازية.
يتم الانتهاء من الاتصال بإلكترونيات مركز البيانات من خلال سلك تصحيح مزدوج الاتجاه LC من الوحدة النمطية. عندما يحين الوقت للانتقال إلى 40 أو 100 جيجابت ، تتم إزالة الوحدة وأسلاك التصحيح المزدوجة LC واستبدالها بلوحات محول MTP وأسلاك التصحيح للتثبيت في واجهات متوازية. تتوفر العديد من مستويات الأداء المفقودة لحلول اتصال MTP. مثلما يجب مراعاة فقدان الموصل مع التطبيقات الحالية مثل القناة الليفية و 10 جيجابت ، فإن فقدان الإدراج سيكون أيضًا عاملاً حاسمًا في تطبيقات 40 و 100 جيجابت. على سبيل المثال ، يحدد IEEE 802.3 الحد الأقصى للمسافة 300 متر على الألياف متعددة OM3 لـ 10 جيجابت (10GBase-SR). لتحقيق هذه المسافة ، يلزم فقدان موصل إجمالي قدره 1.5 ديسيبل. نظرًا لأن إجمالي فقدان الموصل في القناة يزيد عن 1.5 ديسيبل ، تقل المسافة المدعومة. عندما تكون هناك حاجة إلى مسافات طويلة أو فترات توصيلة متعددة للموصلات ، قد تكون وحدات الأداء منخفضة الخسارة والاتصال ضرورية.
بالإضافة إلى ذلك ، للتغلب على المخاوف المتعلقة بتأثيرات الضوضاء المشروطة المحتملة مع الزيادات الكلية في فقد الموصل ، يجب أن تخضع الحلول لاختبار ضوئي مشروط لنظام 10 جيجابت من قبل الشركة المصنعة للتوصيل. إن اختيار حل اتصال عالي الجودة يوفر فقدانًا منخفضًا للإدخالات ويزيل شواغل الضجيج المشروط يضمن الموثوقية والأداء في البنية التحتية لكابلات مركز البيانات.
الحلول المستندة إلى MTP
بفضل النظامية المثالية والتحديث الأمثل لتثبيت الكابلات المرنة ، يمكن تركيب أنظمة الألياف البصرية OM3 المستندة إلى MTP للاستخدام في تطبيقات مركز البيانات اليوم مع توفير مسار ترحيل سهل لتقنيات السرعة العالية المستقبلية ، مثل 40 و 100 جيجابت .
