数据中心连接：光纤布线的王者地位
长期以来光纤一直是数据中心交换机到交换机连接的主要布线介质，无论是在主配线区（MDA）和水平配线区（HDA）之间连接核心和汇聚设备的，还是在HDA和设备配线区（EDA）之间连接汇聚交换机和接入交换机，或在HDA和EDA之间连接互连交换机和接入交换机。相比之下，铜缆仍然是EDA机柜内交换机到服务器连接的主要介质选择。 但是现在，高度虚拟化服务器环境中对更快传输速度的需求，加上技术的进步，正在为光纤布线在EDA中取代铜缆铺平道路。
铜缆仍然奋战在边缘接入场景
万兆服务器在2010年至2020年间取得了显著的市场份额，并最终在2015年左右获得了比千兆服务器更多的市场份额。对于EDA中的交换机到服务器连接，6A类双绞线布线系统可以在列中（MoR）或列末（EoR）部署架构中经济高效地在长达 100 米的距离上实现10 Gb/s的传输速度。柜顶（ToR）部署架构中每个机柜内的交换机直接连接同柜的服务器，双同轴直连电缆（DAC）等高速互连组件支持柜内的短距离10 Gb/s连接。对于交换机至交换机的链路，40和100 Gb/s光纤应用成为支持上述这些10 Gb/s服务器上行链路的上行要求的标准。然而现在，不断增加的数据量和对更高带宽、低延迟传输的需求开始使这些速度无法满足许多数据中心的需求。
虽然 2016 年批准的 8 类双绞线铜缆支持MoR/EoR部署架构中的30米距离25和40 Gb/s应用，但更高的成本和功耗阻碍了这项技术真正实现。此外，由于新的四级脉冲幅度调制（PAM4）编码技术支持每通道25 Gb/s和50 Gb/s信号而不是每通道10 Gb/s，40 Gb/s应用正在逐步淘汰。 这将原来的10-40-100 Gb/s升级路径转变为更高效的25-50-100 Gb/s。
高速DAC已经发展到可以在短距离、点对点ToR部署架构中支持这些新的服务器速度，其中SFP28 DAC支持25 Gb/s到5米，SFP56 DAC支持50 Gb/s到3米，以及QSFP28 DAC支持100 Gb/s至5米。然而，它们有限的3到5米长度使其无法用于MoR或EoR部署。短距离ToR部署还将交换机到服务器的连接限制在单个机柜内的服务器上，这对于高度虚拟化的分布式环境来说并不理想，在这种环境中，位于不同机柜中的多台服务器需要连接到同一交换机以实现高效、低延迟的服务器到服务器通信。
由于DAC和双绞线铜缆布线在10 Gb/s以上速率的应用上的距离限制，对于MoR和EoR应用的高速、灵活的交换机到服务器链路而言，光纤是最可行的介质。由于与铜缆相比，光纤收发器历来具有更高的价格标签，因此从成本角度来看，将光纤引入水平链路以连接数百或数千台服务器的想法似乎不可行。然而，PAM4编码与光纤收发器技术的进步相结合，支持比以往任何时候都更低成本的光纤部署。
数据中心明显的赢家
虽然光纤技术本身并没有真正发生太大变化，但收发器的创新意味着数据中心管理人员现在可以选择更具成本效益的光纤应用来支持25、50和100 Gb/s的交换机到服务器连接，以及200和400 Gb/s的交换机到交换机连接。
基于之前的不归零（NRZ）编码技术，多模40 Gb/s应用（即40GBASE-SR4）采用4对光纤和Base 8 MTP连接，在长达100米的距离上实现每对收发10 Gb/s。但是使用新的PAM4编码方案后，50 Gb/s应用（即50GBASE-SR）可以采用双工LC连接通过一对多模光纤传输长达100米。通过减少75%的光纤支持更高的速度！事实上，一些研究表明，50 Gb/s双工多模光纤部署现在有可能比使用短距离DAC的铜缆部署更便宜，而且没有距离限制。
PAM4 编码还意味着现在可以通过使用 4 对多模光纤和8 芯 MTP 连接来支持 200 Gb/s应用（即 200GBASE-SR4），还可以通过 8对多模光纤和16 芯 MTP 连接来支持 400 Gb/s应用（即 400GBASE-SR8）。使光纤成为明显赢家的原因不仅仅是编码方案的发展。短波分复用技术允许在单芯多模光纤上通过两种不同波长发送 50 Gb/s（即每芯光纤 100 Gb/s），这意味着仅用4对光纤就可以支持400 Gb/s（400GBASE -SR4.2)。 凭借更高效的升级方案，400 Gb/s 具有广阔的市场潜力，因为它支持单个 400 Gb/s 交换机端口连接多达八台 50 Gb/s 服务器。
虽然单模光纤曾经主要被认为是用于长距离链路的电信服务供应商技术，但其更大的距离和带宽能力使其成为近年来大型云数据中心和超大规模数据中心的首选。单模收发器技术的进步也使单模光纤成为数据中心的可行选择。使用低成本、低功耗的单模收发器，新的短距离单模应用支持长达 500 米的单对 100 Gb/s 和四对200 Gb/s应用，而无需付出与长距离、高功率单模收发器相关的费用。
这一切意味着什么?
随着光纤成为主干交换机到交换机连接和水平交换机到服务器连接的明显赢家，MTP连接的使用将继续得到广泛部署。MTP解决方案不仅支持快速的即插即用部署，而且有效地支持新的25-50-100 Gb/s交换机到服务器连接的升级路径，以及200和400 Gb/s交换机到交换机连接。由于能够将单个400 Gb/s交换机端口连接到多达八个50 Gb/s端口，MTP到LC模块和MTP到LC扇出跳线是关键组件。数据中心管理人员也将面临在桥架通道和配线区域有更多的光纤需要进行管理，因此急需创新的数据中心解决方案，以有效支持高密度连接并实现卓越的线缆管理。
虽然光纤显然是数据中心的赢家，而且其市场容量预计在 2018 年至 2028 年间将以超过铜线的一倍半的速度增长，但这并不意味着铜缆布线将很快消失。首先，在未来十年内仍有大量10 Gb/s服务器将继续使用，许多数据中心将继续使用短距离铜缆DAC的ToR方案。铜缆仍将部署用于整个数据中心的低速监控、集中 KVM 和管理。
此外，双绞线铜缆能够以经济高效的方式支持高达10 Gb/s的速度并使用以太网供电（PoE）为设备供电，这对于连接内部和外部的各种设备并为其供电至关重要，包括从 Wi-Fi 接入点、监控摄像头、PoE照明到门禁和音视频系统。考虑到智能建筑市场预计将从2018年的436亿美元增长到2026年的1600亿美元，可以肯定地说，铜的未来与光纤一样光明。
随着5G移动技术的出现，无线通信作为连接人与设备、弥合数字鸿沟的手段也将不断增加。但不要忘记，在每座智能建筑和每座5G蜂窝塔背后，都有光纤骨干网和数据中心，它们需要传输、处理和存储来自全球超过 460 亿个且不断增长的连接设备的信息。事实上，无线宽带协会预测，仅在排名前 25 的大都市区，就需要总计近 140 万英里的光纤才能提供完整的 5G 服务。难怪 Facebook 刚刚完成了价值 77 英里的光纤基础设施来连接他们的数据中心，Verizon 现在每个月部署大约1,000 英里的光纤，而 AT&T 刚刚宣布他们计划今年年底之前将光纤带到 90 个都市区的 300 万个地点。
关于西蒙
成立于1903年的西蒙公司，是行业的领导者，专门从事高品质、高性能的IT基础设施解决方案和服务的设计与制造，用于数据中心、局域网和智能建筑。公司总部位于美国康涅狄格州，拥有全球性的销售、技术和物流网络，涵盖世界100多个国家，提供最全面的铜缆和光缆布线系统、机柜、机架、线缆管理、数据中心配电系统，以及智能基础设施管理解决方案。西蒙拥有超过400多项结构化布线的有效专利，其西蒙实验室将大量资源投入到在研发和行业标准的发展，并强调公司对客户和行业的长期承诺。通过持续致力于减少废料和节约能源，西蒙公司的环境可持续性指标在行业界是无与伦比的，全球负碳排放达179%，实现零填埋。
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赵婷
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