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光通信
2017/1/18 14:53

四通道并行光纤至两芯(双工)光学连接解决方案-基于12芯光纤连接器结构化布线

C114中国通信网  康宁光通信 技术部

本文将讨论QFSP收发器和SFP收发器间的光传输链路(例如40GbE收发器和10GbE收发器间的光纤连接),即并行8芯光纤到2芯光纤链路。

四通道并行光纤链路

并行光纤链接是通过结合两个或两个以上的通道来实现的。即通过使用8芯光纤(4芯发送和4芯接收),或二十芯光纤(10芯发送和10芯接收)来实现的。在连接器的使用方面,标准8芯光纤并行光学链接是通过12芯MTP®连接器来实现的,如图1所示。

如图2所示,对于并行连接(8芯),如果光信号由光纤位置1进入而由光纤位置12输出,这与光纤位置12进入而由光纤位置1输出是一样的。这是通常我们所见的B型极性连接方法(依据TIA-568)。B极性组件作为光纤系统的组成部分时,必须以奇数出现,以保证光信号正确的输入和输出。

图 1: 并行光纤 (8芯) 传输

四通道并行光纤的利用率

由于并行连接在12芯接头上只使用8芯,所以关于base-12 架构是否使用中间4芯产生了争议。转换设备可以将两个12芯链路转换成三个8芯链路,为已部署的24芯主干光缆提供三个并行链路,这个方案可以利用所有的光纤,使得光纤的利用率大大提高。

1. 转换模块增加了33%连接器的成本。

2. 使用转换模块可提高光纤的利用率。但额外增加了MTP连接器的成本,但所有光纤都得以使用。降低了布线系统的 成本,每24芯光纤可安装3个四通道光纤链路。

3. 使用MTP转换模块,可以将两个12芯光纤端口转换为3个8芯光纤端口。这可被用于QSFP端口在同一位置(如同一刀片上)。

本文的讨论将建立在如上三条基础之上。将用图解来解释不同的四通道光纤链路连接方案。这些解决方案包括但不限于以下协议:40GBase-SR4, 40GBase-xSR4/cSR4/eSR4, 40GBase-PLR4, 40GBase-PSM4, 100GBase-SR4, 100GBase-eSR4, 100GBase-PSM4, IB-4x-SX, and IB-4x-DDR-SX.

四通道并行光纤连接方案

无转换设备

以下三个方案是不使用转换设备的并行连接方案,仅利用了66%的光纤。这可能导致布线成本的增加。

当直接连接一个QFSP+收发器到另一个QFSP+收发器时,需要一根不带针的MTP到MTP 的B极性跳线。这种直接连接的方案只建议在一排机架或机柜中使用。图2显示了2个QFSP+收发器被一根不带针的MTP 芯跳线相连接。

接下来的图3的方案与之前的类似,但是用8-144芯MTP 主干光缆线取代了8芯跳线。MTP 主干光缆的使用提供了稳定可靠的方案,可以允许光缆在线槽内敷设而不用担心主干光缆被压断造成光纤损坏。结构化的布线允许更简单的移动,增加和变化。

最后一个方案是使用了MTP 主干光缆来提供一个完全端口复制的交叉互联方案。这个方案的优势是所有的移动,增加和变化都可以在一个地点(如MDA区域)操作。可实现任意端口相互跳接。图4显示了使用B极性带针MTP跳线的交叉连接。

图 4: 无转换设备- 交叉连接结构化布线方案

转换设备:模块

接下来的连接方案是使用转换模块的四通道并行连接。使用转换模块可以使主干光缆的光纤100%利用。对于每两个12芯光纤主干,使用转换模块可以转换为3个8芯光纤链路(四通道)。按照之前所讲,这个方案虽然增加了MTP连接器的成本,但光纤100%利用,所以链路的总体成本是降低的。这一点对于利用旧的主干光缆尤其重要,减小额外增加新的主干光缆,避免了人力和材料成本的增加。另外,由于增加了光纤利用率,减小了主干光缆数量,从而大大降低了桥架的载荷。

如图5所示,100%光纤利用率的互连方案。这个方案很容易部署,通过使用B极性不带针的MTP-MTP跳线。

图 5: 转换模块-互连布线方案

如图6所以,使用MTP主干光缆完成交叉连接的结构化布线方案。这个方案的优势是所有的移动,增加和变化都可以在一个地点(如MDA区域)操作,同时光纤100%利用。

图 6: 转换模块- 交叉连接结构化布线方案

如图7所示,这个方案非常接近图5的连接方案,该方案中光纤100%利用,但是增加灵活性,通过在MDA/HDA (水平配线区)增加交叉连接,该交叉连接的实现是通过复制QSFP端口到配线架,然后通过跳线在配线架的跳接实现QSFP端口的连接,从而降低损坏QSFP收发器端口的风险。

图7: 转换模块 – 交叉和互连的结构化布线方案

图8所示的连接方案非常类似图6的交叉连接方案,与图6的区别是移除了MDA/HDA区域的转换模块,取而代之的是MTP耦合器面板。这样可以降低成本,但也有缺点。用此方法意味着MDA/HDA区域的跳线12芯光纤全部在使用,而不是仅8芯光纤在使用。12芯等同于1个QSFP端口加半个QSFP端口,即使用两根MTP跳线来管理3个QSFP端口。这样会增加标贴及维护管理的难度。

图 8: 转换模块 – 交叉连接结构化布线方案

接下来的几种方案是使用转换分支跳线的并行连接方案。用转换分支跳线可以使主干光纤100%利用,分支跳线一端是两个12芯MTP接头,另一端是三个8芯MTP接头。这种连接方案的缺点是:

1.如果所有8芯MTP接头没有连接设备,则没有连接的MTP接头会在设备前端晃动,或放入垂直理线器,增加理线器的拥堵。

2. 由于转换分支跳线的腿长受限,所以QSFP端口必须在同一位置。

图 9所示,是一个类似于图5的互连方案,这个方案有优点也有缺点。用转换分支跳线来代替转换模块可以降低系统成本。缺点是灵活性较差,不能够连接任意端口。如上说述,这个方案要求QSFP端口在同一位置(由于分支腿长受限),且多余的8芯MTP接头也会影响美观和占用空间,但光纤利用率可达到100%。

图 9: 转换分支跳线- 互连结构化布线方案

接下来的方案在类似之前方案的基础上增加了灵活性。图10所示的方案在链路一端部署了转换分支跳线和另一端部署一个转换模块。汇聚端加入了转换模块增加了链路的端口连接范围,因为MTP跳线的长度可选。接入层交换设备端(服务器区域)使用转换分支跳线,因为这一区域的端口较为集中。同时光纤得以100%利用。

图10: 转换模块/分支跳线- 互连结构化布线方案

最后一个示例是交叉连接,一端使用转换分支跳线,另一端采用转换模块。这是图6和图10的结合。用转换分支跳线降低了系统成本(代替转换模块和跳线),但同时要求QSFP端口在同一位置。

图11: 转换模块/分支跳线- 交叉连结构化布线方案

在你的网络系统中,有多种方法可以部署四通道并行光纤链路,无论多模或是单模.因为四通道并行光纤链接仅使用了12芯光纤MTP连接器的8芯,所以用户可以选择空置多余的4芯光纤或使用转换设备来充分利用所有光纤。转换设备可以把两个12芯链路转换为三个8芯链路,这样做的结果是原本24芯的光纤主干在使用四通道链路传输时可以100%利用所以光纤,当然你也可以选择空置8芯光纤不利用。

网络的好坏将取决于许多因素,如设计、设备位置、迁移路径、成本、通路可用性、等等。

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