Оптический кабель для цод

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.

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 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.

Источник

Оптические кабели в ЦОД: где и как надо тестировать ВОЛС в дата-центре?

Центры обработки данных (ЦОД) становятся все более важной частью мировой экономики. Для многих компаний это основа бизнеса и стратегии долгосрочного развития. Однако обслуживание тысяч оптоволоконных кабелей, соединений, транспондеров и других потенциальных точек отказа требует значительных усилий. Впрочем, правильная организация тестирования и мониторинга волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) может предотвратить множество проблем. Приведем краткий перечень ключевых процедур, которые можно выполнить с ограниченным количеством ресурсов.

Соединение ЦОД – ЦОД

Поскольку ЦОДы часто содержат важные данные, операторы дата-центров используют резервные ЦОДы для обеспечения возможности быстрого восстановления данных в случае аварии.

Операторам необходима максимальная скорость передачи данных между ЦОД, чтобы обеспечить непрерывность бизнес-процессов клиентов. Для этого используются высокоскоростные соединения с разными протоколами связи. Специалистам необходимо тестировать Ethernet-соединения со скоростями 100G и выше, с протоколом OTN, технологиями уплотнения оптических каналов CWDM и DWDM. Для выполнения качественного мониторинга и проверки в таком случае используются такие решения, как транспортный анализатор VIAVI MTS-5800-100G .

Этот прибор предназначен для обслуживания сетей 100G на протяжении всего их жизненного цикла, в том числе для тестирования ВОЛС, поиска неисправностей и активации услуг. Преимуществом является современный интерфейс, который ускоряет работу с волоконно-оптическими линиями.

В приведенном примере с помощью VIAVI MTS-5800-100G выполняются стандартные ключевые тесты:

• RFC-2544 — определяет пропускную способность, задержку, потерю пакетов;
• Y.1564 — оценка качества сервисов Ethernet;
• RFC-6349 TCP Throughput — новый метод тестирования пропускной способности.

С учетом ценности данных в ЦОД, дополнительно целесообразно проверить соединения ВОЛС, что также можно выполнить с помощью тестера VIAVI MTS-5800-100G.

Автоматизированные ЦОД

Многие операторы дата-центров, особенно гипермасштабируемых, автоматизировали и виртуализировали большинство операций на своих объектах. Такие «беспилотные» ЦОДы имеют минимум персонала для проверки ВОЛС, или его нет вовсе. Однако это не отменяет необходимости периодического тестирования или постоянного мониторинга соединений с подобными ЦОД.

Решением в таком случае может быть автоматизированная система мониторинга, такая как VIAVI MAP-2100, которая является стационарным аналогом ручного тестера VIAVI MTS-5800-100G. Этот стационарный тестер был разработан в партнерстве с операторами гипермасштабируемых дата-центров для удаленной проверки ВОЛС, в том числе с использованием стандартных методов SCPI и VNC с шифрованием.

В данном примере предполагается выполнение стандартных тестов RFC-2544, Y.1564, RFC-6349 TCP Throughput.

Также существуют другие аналогичные платформы, например, тестовый блок VIAVI OTU8000.

Он подходит для обычных и автоматизированных ЦОД и является аппаратной частью систем мониторинга SmartOTU и ONMSi .

Межсоединение ЦОД с помощью DWDM

Межсоединение ЦОД (Data Center Interconnect, DCI) — распространенная практика, позволяющая объединить мощности двух и более дата-центров. Многие операторы ЦОД используют модуляцию DP-16QAM и уплотнение DWDM для создания линий связи 200G. Это удваивает пропускную способность кабелей, но на определенной длине волны могут быть помехи, которые мешают достичь максимальной пропускной способности. Поэтому перед запуском DCI нужны стресс-тесты, которые проводятся не всегда, так как у операторов ЦОД нет соответствующего оборудования. Это повышает вероятность сбоев.

Схема тестирования оптоволокна 200G с DWDM в ЦОД

Тестер VIAVI T-BERD/MTS 5800-100G — один из немногих приборов, которые подходят для выполнения подобных задач. С его помощью осуществляются стандартные тесты BERT: быстрая проверка, RFC-2544, Y.1564.

Соединение пользователь-ЦОД

В данном случае корпоративный клиент требует прямого оптического соединения от своего сервера к дата-центру или определенному сервису оператора ЦОД.

Частью соглашения о техобслуживании (SLA) является поддержка со стороны оператора в случае проблем с работой приложений клиента. При этом оператор ЦОД обязан проводить проверку качества передачи данных, в том числе на стороне клиента.

Оператор ЦОД с помощью тестера VIAVI T-BERD/MTS 5800-100G может быстро определить, находится ли проблема на стороне клиента. Прибор дает техникам возможность быстро и эффективно выполнить несколько тестов, независимо от диапазона частот.

Темное оптоволокно

Темное оптоволокно – это неиспользуемые кабели ВОЛС, которые операторы ЦОД проложили для резервирования или как линии связи для сервисов 10G. На этой скорости сертификационные тесты не так актуальны, как на 100G и выше. Поэтому нет гарантии того, что они смогут работать на этих скоростях, востребованных сегодня. У транспондеров 100G есть механизмы для компенсации помех, но старые ВОЛС 10G часто имеют слишком большие потери и неспособны поддерживать работу современных сервисов ЦОД.

Поэтому необходимо проводить соответствующие тесты, например, измерить коэффициент шума OSNR, который напрямую связан с пропускной способностью ВОЛС с мультиплексированием ROADM.

Для этого можно применить модуль анализатора спектра OSA-710 in-band Pol-Mux OSNR, который может измерять отношение сигнал/шум в когерентных системах Pol-Mux с топологией ROADM в сетях DWDM.

У этого прибора два независимых когерентных приемника с цифровой обработкой сигналов. Высокий уровень автоматизации позволяет существенно сократить время тестирования. К тестеру можно подключать набор с микроскопом VIAVI FiberChek Probe для инспекции оптоволокна.

Поиск битовых ошибок

В данном примере арендатор мощностей дата-центра хочет знать о производительности оптического кабеля непосредственно от стойки сервера к поставщику приложений. Судя по всему, качество линии очень высокое, но оператор дата-центра не может предоставить точные данные измерений, как того требует клиент.

Решением может стать портативный тестер VIAVI T-BERD/MTS 5800, с помощью которого измеряются ключевые показатели эффективности сети (задержка пакетов, потеря кадра, искажения и т. д.) вплоть для наносекунд. Тестер генерирует простой для восприятия отчет, который можно сохранить в облаке или отправить клиенту в распечатанном виде.

Очистка оптических коннекторов

Оптические коннекторы, особенно многоволоконные соединения MPO с 12 или 24 волокнами, подвержены загрязнениям и повреждениям. В волокнах диаметром всего несколько микрон даже микроскопическая царапина или частичка пыли приводят к резкому ухудшению качества сигнала. Это одна из основных причин сбоев в работе ВОЛС.

Для снижения вероятности сбоя проводится процедура проверки оптического коннектора перед соединением (IBYC).

Для выполнения процедуры IBYC можно воспользоваться набором с микроскопом Sidewinder. В наборе есть средства для очистки разъемов MPO.

Набор с микроскопом Sidewinder

Тестирование и поиск неисправностей в оптических кабельных сетях

После того, как ВОЛС физически развернуты и аттестованы на соответствие индустриальным стандартам, некоторые факторы способны позже повлиять на функционирование сети. Это могут быть перемещение и добавление кабелей, появление оборудования, создающего электромагнитные помехи, загрязнения, деформации волокна, выход из строя коннекторов и т. д. Все эти проблемы должны быть своевременно обнаружены и устранены.

Для решения этой задачи применяются тестеры, микроскопы и рефлектометры, а также сочетание разных методов инспекции. Например, модули оптического рефлектометра OTDR VIAVI (VIAVI) подключаются к универсальным измерительным платформам MTS-2000, MTS-4000 и превращают их в рефлектометры. С их помощью можно измерить затухание сигнала и локализовать место повреждения оптоволоконной линии длиной до 170 км.

Оптические кабели DAC и AOC

Обычно многомодовый активный оптический кабель (AOC) применяется для очень высоких скоростей в ВОЛС небольшой длины (до 300 м). Кабели DAC выполняют аналогичную функцию, но являются медными.

Кабели AOC/DAC со скоростью 25-100G могут неправильно работать из-за неверной полярности, чрезмерных изгибов, сдавливания, производственных дефектов, электромагнитных помех (для DAC) и т. д. Лучше всего избежать этих проблем еще до запуска сети — при прокладке кабелей. Конечно, можно выявить проблемы по факту неработоспособности. Но при высокой стоимости AOC/DAC это наименее желаемый сценарий, особенно если ошибочно будут забракованы и хорошие кабели.

Кабели AOC/DAC применяются на самых ответственных участках сети ЦОД

Такие кабели должны подвергаться тестам на битовые ошибки (BERT). Эту работу можно выполнить с помощью тестера VIAVI MTS-5800-100G, имеющего специальные скрипты для тестирования кабелей AOC/DAC.

Диагностика оптики в дата-центре

Модули оптических приемопередатчиков (QSFP, CFPx и SFPx) являются важнейшими элементами ВОЛС, так как превращают электрические сигналы в оптические. Необходимо проверять качество их работы, так как неисправности модулей значительно снизят производительность оптоволоконной сети.

Для проверки модулей применяется тестер T-BERD/MTS 5800-100G, который может обнаружить такие проблемы, как сдвиг тактовой частоты и битовые ошибки. Применяется в соответствии со стандартами RS-FEC (25G и 100G) для упреждающей коррекций ошибок и последующей проверки результатов ремонта.

Контроль оптоволокна между дата-центрами

Оптоволоконные линии связи между дата-центрами имеют ключевое значение, поэтому операторы ЦОД стремятся непрерывно их контролировать. Это нужно для мгновенного обнаружения признаков ухудшения производительности ВОЛС. Без совершенных систем мониторинга и аварийного реагирования растет вероятность критических сбоев и несоблюдения обязательств перед клиентами. Также важным фактором является необходимость защиты данных и своевременного выявления любого постороннего вмешательства в оптоволоконную сеть.

Решением данных проблем может быть применение комплексных платформ, например VIAVI SmartOTU. Она предназначена для контроля ВОЛС в сетях небольшого и среднего масштаба. Преимуществом является работа «из коробки» без трудоемкой настройки и длительного обучения ИТ-персонала. При этом VIAVI SmartOTU может в течение нескольких минут выявить аномалию в работе ВОЛС и предупредить соответствующих специалистов через электронную почту, SMS или SNMP. Подобные платформы существенно повышают защищенность сети от постороннего вмешательства и непредвиденных простоев оборудования. Соответственно, повышается качество бизнес-процессов, связанных с работой ВОЛС.

Выводы

Можно констатировать, что многолетний прогресс в сфере телекоммуникаций привел к появлению устройств, которые выполняют множество задач по облуживанию волоконно-оптических линий связи. Использование качественного оборудования и специализированных платформ существенно сокращает риск репутационных и финансовых потерь современных центров обработки данных.

Источник