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隨著全球數字化的不斷擴展，作為每個組織的關鍵業務核心的數據中心對帶寬的要求越來越高。為了滿足這一需求，信號、收發器和光通信技術的進步以及隨后的 IEEE 光纖以太網標準也在不斷跟上。 多模和單模光纖應用現已達到 400Gb/s，800Gb/s 以太網的標準已經在開發中，未來 1.6 和 3.2Tb/s 的應用也不遠了。
由于單模光纖總體上具有更大的帶寬潛力和傳輸距離，它已迅速成為當今超大規模和云計算數據中心高速應用的首選介質類型。這也大大增加了光纖的采購量，并有助于降低單模收發器的成本。然而，對于大多數鏈路長度較短的企業數據中心來說，在 10 公里或更長距離的單模部署中所使用的高功率激光器成本較高，在經濟上是不合理的。同時，超過 40Gb/s 的高性價比多模應用被限制在 100米 / OM4 和70米 / OM3的距離內，這對數據中心設計者來說是一個挑戰。
現在，通過支持100、200 和400Gb/s 速率到 500 米和 2000 米距離的短距離單模應用，以更優成本效益的方式支持超過100米的高速應用是可行的。然而，與長距離單模應用相比，這些新應用的插入損耗預算也大為減少，但有一些回波損耗的考慮。值得慶幸的是，就像對待多模應用一樣，經過驗證的超低損耗（ULL）高性能布線系統保證更高的性能余量，讓數據中心業主和運營商有信心地可靠支持短距離單模應用，同時保證多個連接的靈活性、管理性、可擴展性和部署速度。
什么是短距離單模?
長距離的單模光纖應用，如長距離 (LR) 和擴展距離 (ER)，使用高功率邊緣發射激光二極管，在更遠的距離上提供更多的帶寬，其中 LR 應用支持長達10公里的 距離，ER支持長達40公里的距離。由于這些激光器的結構復雜，長距離單模收發器的成本明顯高于 使用更簡單的垂直腔表面發射激光器 (VCSEL) 的多模收發器。
隨著對成本敏感的企業數據中心包含更短的鏈路長度，多模光纖在過去幾十年中成為首選介質。然而，隨著傳輸速率的提高，多模光纖支持的距離正在減少。例如，10Gb/s 的 10GBASE-SR 雙工應用可以通過 OM4 多模光纖支持到 400 米（西蒙的 XGLO 系統可以支持到 550 米）。 對于 40Gb/s 的 40GBASE-SR4 并行光學應用，使用多芯光纖連接器 (MPO) 的多根光纖，在 OM4 多模上支持的距離下降到只有 150 米。對于 100Gb/s 及以上多模應用，OM4 的距離被限制在 100 米。為了支持數據中心高速鏈路的更長距離，開發了規格寬松的節電單模激光器，用于短距離數據中心的部署。由于功率和相關的能源消耗及發熱較少，這些收發器比長距離單模激光器的成本要低。早期的短距離單模應用方案采用的是基于每通道 25Gb/s的非歸零 (NRZ) 信號傳輸技術。在 2014 年，CWDM4 多源協議 (MSA) 發布了一個 100Gb/s 的波分復用 (CWDM) 應用。被稱為 100GBASE?CWDM4 的該應用，在雙工單模光纖上復用了四個25Gb/s 的通道。同一年，100G PSM4 MSA 也定義了一個 100Gb/s 并行單模四通道 (PSM4) 應用，其特點是使用 MPO 連接在 8 芯光纖上實現四個 25Gb/s 通道。
隨著四級脈沖振幅調制 (PAM4) 信號傳輸技術的發展，它提供了兩倍于以前 NRZ 信號傳輸技術的比特率，以實現每通道 50 和 100Gb/s，IEEE引入了 DR (data center reach) 和 FR (fiberreach) 單模應用，其距離分別為 500 米和 2000米。PAM4 信號傳輸技術為具有成本效益的雙工100Gb/s 和四通道 200 和 400Gb/s 短距離單模應用鋪平了道路。表 1 顯示了短距離單模應用的各種選擇。
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總結
超大規模數據中心和云數據中心使用單模光纖為新興應用提供更高的100、200和400Gb/s速率支持，同時超越多模光纖所支持的100米距離的趨勢，正在被企業數據中心采納。較新的短距離單模應用是一個更具成本效益的解決方案，可以將這些速度支持至更遠的距離，DR應用支持到500米，FR應用支持到2000米。然而，隨著更嚴格的最大信道插入損耗要求和對優異的回波損耗性能的需求，數據中心需要密切關注供應商的插入損耗和回波損耗規范。
為了使數據中心管理者們喜愛的交叉連接配置所能帶來的靈活性、可管理性、可擴展性、部署速度和可靠性得到保障，同時確保有足夠的余量來適應安裝變量，新的短距離單模應用需要超低損耗連接組件。換句話說，在為這些具有成本效益的應用選擇組件時，插入損耗很重要。而為了完全放心，數據中心業主和運營商應該考慮第三方測試驗證的價值。
查詢進一步信息，請訪問官方網站 http://www.siemon.com/docs/default-source/china-library-by-tz/WP-optimizing-new-short-reach-singlemode-deployments_cn.pdf，或者聯系作者：
Gary Bernstein, RCDD,CDCD是西蒙公司的全球數據中心解決方案專家。他有超過25年的ICT行業經驗，在數據中心基礎設施、電信、銅纜和光纖結構化布線系統方面有豐富的知識。在Gary的職業生涯中，他曾在工程、銷售、產品管理、營銷和企業管理方面擔任過職務。他一直是TIA TR42.7銅纜布線委員會、TIA TR42.11光纖布線委員會和各種IEEE802.3 工作組和研究小組的成員，包括40/100G "ba"、50/100/200G "cd"、200/400G "bs "和超越400G。Gary曾在一些行業活動中多次發表關于數據中心布線的演講，包括AFCOM、BICSI、Cisco Live和Datacenter Dynamics。此外，他還在行業出版物上撰寫了多篇文章。
Gary在亞利桑那州立大學獲得了機械工程的科學學士學位。他也是BICSI認證的RCDD 和Datacenter Dynamics的認證數據中心設計師(CDCD)。Gary的郵箱地址為 gary_bernstein@siemon.com。
（Donna Zhang，張底剪報）
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