40/100G網絡最新的國際標準分析
近些年，互聯網發展迅猛，幾乎成幾何倍的增長帶給人們***的網絡應用體驗。社交媒體、電子商務、網絡銀行、網絡游戲等等的應用，促使各行業都因為互聯網應用發生了翻天覆地的變化。作為網絡***層支撐這些應用發生的基礎設施，也因為所有的應用，加快了發展的步伐。尤其是對于社交網絡、銀行網絡這種用戶數量巨大、網絡交互頻繁、網絡安全性要求高的網絡系統，傳統的千兆、萬兆已經不能滿足日益增長的需求。因此，40G、100G網絡的需求也成為未來幾年的趨勢。但是如何才能構建一個真正高速、安全、又具有高性價比的40/100G網絡系統，成為先要吃螃蟹的工程師們的要考慮的問題。本文就是根據這一需求，為讀者介紹目前對于40/100G網絡***的國際標準，以及業界***進的解決方案，希望能夠為從業的技術攻城獅們帶來一些啟示。
IEEE 802.3ba標準
作為***的網絡應用，2010年IEEE組織又發布了IEEE 802.3ba標準，該標準同時定義了兩種傳輸速率 (40 GBE 和 100 GBE) 的基于光纖傳輸網絡應用。共有4種不同的應用標準。
- 40GBASE-CR4
- 40GBASE-SR4
- 100GBASE-CR10
- 100GBASE-SR10
這里的 -CR 變量的標準40GBASE-CR4和100GBASE-CR10可以使用銅軸電纜跳線傳輸，但最遠距離只有7米。-SR 變量的標準40GBASE-SR4和100GBASE-SR10是使用多模光纖介質來傳輸的。
40GBASE- SR4 和 100GBASE-SR10 標準是***次的使用多于2芯光纖傳輸的以太網應用，基于原有已成熟的雙工多模光纖10Gb/s的數據傳輸流技術，40GBASE-SR4使用8芯多模光纖進行傳輸，100GBASE-SR10使用20芯多模光纖進行傳輸。因此這些網絡應用需要使用多于2芯光纖的連接器MPO。
40GBASE- SR4 和 100GBASE-SR10 標準是***次的使用多于2芯光纖傳輸的以太網應用，基于原有已成熟的雙工多模光纖10Gb/s的數據傳輸流技術，40GBASE-SR4使用8芯多模光纖進行傳輸，100GBASE-SR10使用20芯多模光纖進行傳輸。因此這些網絡應用需要使用多于2芯光纖的連接器MPO。
MPO 12芯光纖連接器 MPO 24芯光纖連接器
注：采用單模光纖傳輸40G/100G，仍然可以使用2芯光纖和傳統的雙工連接器，但收發設備較為昂貴。
40GBASE-SR4 (40GBE)
100GBASE-SR10 (100GBE)
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采用MPO 24芯光纖連接器，20芯光纖全雙工傳輸100G
100G光纖多模以太網盡管有兩種解決方案的標準推薦，如上所示的方案A和方案B, 可以采用一個24芯的MPO光纖連接器和采用2個12芯MPO光纖連接器，但目前主要的網絡設備廠商所推出的100G光纖模塊全部都采用方案A 一個24芯MPO的解決方案，因此如果您的數據中心光纖主干有100G的升級考慮，設計和實施24芯MPO光纖布線系統不啻為***選擇。
部署24芯MPO比較12芯MPO光纖系統的優勢所在
多模MPO作為數據中心光纖布線系統的主流產品，目前市場上可以見到有兩種產品，一種是12芯的MPO, 一種是24芯的MPO。首先明確一點，這里的12芯的MPO和24芯的MPO都指的是在一個相同大小的MPO連接器內，而非一條24芯多模光纜，兩邊各分出2個12芯MPO(這樣的仍然被稱之為12芯MPO,因為MPO是對光纖連接器的定義而非光纜)
MPO 12芯光纖連接器 MPO 24芯光纖連接器
部署24芯MPO比較12芯MPO光纖系統的優勢主要體現在以下這幾個方面：
1. 24芯MPO光纖系統可以實現10G、40G和100G的無縫升級。40G光纖以太網需要用到8芯光纖傳輸，一條12芯的MPO光纜升級40G，將會有4芯被浪費，而24芯MPO光纜升級40G可以正好1：3的配置，沒有光纖被浪費。
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2. 24芯MPO光纖系統可以支持連接100G的光纖模塊，目前設備廠商沒有提供12芯MPO 的100G的光纖模塊。
3. 24芯MPO光纜可以比12芯MPO光纜有更小的空間占用。
40G及100G的光纖信道損耗要求及設計建議
以下圖片摘自40G、100G光纖以太網標準IEEE 802.3ba，該標準于2010年正式發布，定義了多模光纖及單模光纖系統傳輸40G和100G以太網的規范，OM3和OM4多模光纖系統傳輸40G/100G的信道損耗***值分別是1.9dB和1.5dB, 另外的區別就是OM3可以支持40G/100G最遠距離100米，OM4可以支持40G/100G最遠距離150米。
除了信道損耗之外，IEEE 802.3ba標準還定義了40G/100G光纖鏈路損耗中關鍵的總的連接器損耗極限值。對OM3光纖信道，總的連接器損耗***1.5dB;
對OM4光纖信道，總的連接器損耗***1dB。
數據中心內絕大多數的機柜至機柜間的40G/100G信道長度都在100米范圍之內，而在100米之內OM3和OM4光纖系統性能可以視為一致，因此1.9dB的信道損耗極限和1.5dB的連接器損耗極限就是我們設計40G/100G光纖主干損耗的重要依據。從標準給出的損耗數據我們也可以看出，在高速的數據中心光纖信道里端到端的布線連接損耗，關鍵部件已不再是光纖本身而是連接器的部分。
常見的40G/100G數據中心主干連接是MPO-MPO干線光纜兩端各連接一個MPO轉換盒或者耦合器，也就是2連接的MPO信道; 但隨著數據中心規模的不斷擴大，一些大型的數據中心中出現了40G/100G光纖主干的4連接配置，如下圖所示，而這時鏈路中的每個12芯/24芯MPO連接器的損耗就尤為關鍵，經優化和較低連接損耗的MPO光纖連接器就成為了大型和高端數據中心的***。
