Оптика для дата центров. Новые веянья

Медь как среда передачи сигналов все решительнее изгоняется из современных дата центров – ее характеристики совершенно не удовлетворяют требованиям сегодняшнего дня. На смену медным технологиям приходят оптические, однако приживаются лишь те, которые способны удовлетворять специфические потребности дата центров. Познакомимся со свежими новостями с переднего края борьбы за данные (или с данными – как смотреть). В этом посте: длинноволновый многомод, кремниевая фотоника, линзовые коннекторы, а также кое-что о сгибании оптических патч-кордов.

Итак, медные линии обречены. Они потребляют слишком много энергии, слишком медленны и массивны. Медь, безусловно, еще уместна для офисной или домашней ЛВС, но в ЦОД ей уже не место. Там даже локальность теперь уже другая, не «медная». Посмотрим на размеры вводимых сейчас в эксплуатацию дата центров. Switch SuperNap в Лас-Вегасе – площадь почти 200 тысяч квадратных метров; ДЦ АНБ в Юте – 100 тысяч кв. м. Такие помещения в футбольных полях впору измерять, а не в метрах. И все эти поля пронизаны потоками трафика, которые несутся по линиям связи – естественно, оптическим.

Дата центр Агентства национальной безопасности, построен в 2013 г.

Исторически в ЦОД использовалась экономичная многомодовая оптика, однако с ростом их размеров и ее возможностей стало не хватать. Потери в многомодовом волокне при традиционной длине волны 850 нм слишком велики, чтобы решить проблему с помощью полумер. Оптимальным решением видится переход на 1310 нм – такой свет меньше рассеивается и в оптическом кабеле, и в кремниевых модулях сетевых адаптеров, активно разрабатываемых сейчас в Intel.

Оптические лучи в многомодовом кабеле

Перейдя на волну 1310 нм, мы втрое увеличиваем дальнобойность многомодовой оптики. Естественно, любой кабель тут не подойдет. А подойдет не любой — например такой, который выпускает компания Corning. Форма сердцевины ее кабеля Corning ClearCurve оптимизирована под луч 1310 нм (в то же время она имеет стандартный диаметр 50 μм и совместима с 850 нм). Кроме того, у ClearCurve есть еще одна интересная особенность. Известно, что оптические кабели чувствительны к изгибу малого радиуса: «надлом» линии может легко вывести ее из рабочего состояния. Так вот, кабель ClearCurve в 10 раз менее чувствителен к загибу, что в условиях плотного кабельного монтажа в дата центрах весьма ценно.

Затухание в стандартном многомодовом кабеле и кабеле Corning ClearCurve

Intel и Corning совместно провели тестирование возможностей 1310 MMF технологии с использованием кремниевых сетевых адаптеров Intel Silicon Photonics и кабеля ClearCurve. Опыт показал, что на при длине кабеля 300 м затухание составило всего 1 dB с учетом коннекторов. Для нужд дата центра таких характеристик вполне достаточно.

Срез оптического кабеля под микроскопом

Кстати, о коннекторах. Имевшие дело с оптикой, наверняка в курсе, что конечные разъемы – одно из главных слабых мест оптической линии. Качество торцевания, сила прижатия, чистота контакта – все это очень сильно влияет на производительность кабельной системы, что, конечно, беспокоит инженеров дата центров – проводов в их хозяйстве достаточно, а концов так еще в два раза больше. Можно ли принципиальным образом повысить надежность оптических соединений? Ответ положительный – например, с помощью коннектора МХС.

Коннектор МХС

Главное отличие МХС от других коннекторов состоит в том, что на конец проводника надевается коллимационная линза, расширяющая световой пучок с 50 микрон до 180. Расширение луча резко снижает чувствительность соединения к любым неблагоприятным факторам: геометрической нестыковке концов, погрешности шлифовки, попаданию посторонних частиц и так далее. Естественно, при этом уменьшается затухание на коннекторе и обратное отражение. Однако это еще не все.

Коллимация лучей в разъеме МХС

Повышенная допустимая «небрежность» при стыковке кабелей позволила разместить в одном коннекторе сразу несколько линий, и не 2 и не 10, а сразу 64. Нетрудно посчитать, например, что при скорости 25 Гбит/с на линию суммарная пропускная способность пучка составит 1,6 Тб/с – хватит для перемещения даже самых Больших Данных.

Ну и, наконец, обещанная информация о разработках Intel в области кремниевой фотоники. Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать: просмотрите 5-минутное видео, включающее в себя выступление Джастина Раттнера на IDF этого года и небольшой фильм-демонстрацию 100-гигабитного кремниевого адаптера Intel.

Автор: saul

Источник ^[1]