Компоненты СКС для ЦОДов завтрашнего дня

Профильные стандарты (ISO/IEC 11801-5, ANSI/TIA-942B и ГОСТ Р 59486-2021) разрешают на равных правах использовать для построения СКС как волоконно-оптическую, так и медножильную элементную базу. Однако симметричные кабельные тракты даже в простейшей двухконнекторной форме и с привлечением наиболее совершенной на сегодня элементной базы категории 8 в принципе не способны обеспечить скорость передачи данных свыше 100 Гбит/с (рис. 1). 

 

Поэтому медножильная элементная база применяется фактически только для соединения портов оборудования, находящегося в одной стойке. Реализующая эту связь техника выполняется в форме так называемых активных DAC-сборок (DAC-кабелей), длина которых не превышает 3–5 м. Такие изделия востребованы при создании нижнего уровня информационной инфраструктуры машинного зала ЦОДа по схеме Top-of-Rack.

Несоответствие скоростных возможностей медножильной техники текущим потребностям строительства ЦОДов (скорости не менее 200 Гбит/с) означает, что СКС машинного зала ЦОДа должна создаваться (и создается) исключительно в форме волоконно-оптической информационной проводки.

Стандартами допускается построение волоконно-оптической подсистемы СКС как в одномодовом, так и в многомодовом варианте. Одномодовая техника следующего скоростного диапазона появляется обычно первой, так как позволяет разработчику быстро и с небольшими усилиями гарантированно создать линию связи на основе существующих схемных решений операторского класса. Возможность заимствования наработок из «большого телекома» в немалой степени способствовала тому, что доля одномодовых решений в ЦОДах в последнее время сильно выросла и достигла примерно 50% общего объема. Однако далее переход на одномодовые решения замедлился, несмотря на очевидные преимущества применения единой элементной базы и на сетях операторского класса, и в ЦОДах. Обусловлена такая ситуация преимущественно следующими факторами:

Одна из особенностей канального уровня информационной инфраструктуры машинного зала ЦОДа – наличие широкой номенклатуры сетевых интерфейсов с одинаковой скоростью передачи, которые несовместимы между собой и каждый из которых требует своей схемы организации связи. При построении СКС эта особенность учитывается созданием линейной части стационарных линий на универсальных транковых кабелях. Согласование с конкретной разновидностью сетевого интерфейса осуществляется шнуровым или корпусным адаптером. Схема стационарной линии, построенной на корпусных адаптерах, которые выполняются в форме кассеты, представлена на рис. 2.

 

Использование модульно-кассетной схемы делает кабельную систему значительно удобнее в эксплуатации, поэтому она доминирует на практике и именно ее по умолчанию закладывают в проектную документацию. При этом согласование волокон стационарной линии «по количеству» и «по раскладке» с сетевым интерфейсом обеспечивается простой заменой кассеты. Своим линейным входом она соединяется с транковым кабелем, а к пользовательским разъемам подключаются аппаратные шнуры серверов, коммутаторов ЛВС и директоров СХД.

При модульно-кассетном исполнении стационарной линии переход на новую конфигурацию тракта превращается в предельно простую и, что самое главное, чисто механическую процедуру, которая может быть выполнена эксплуатационным персоналом ЦОДа без обращения к сервисной организации и за минимальное время. Последнее чрезвычайно важно с точки зрения работоспособности информационной системы ЦОДа в целом, поскольку работы по изменению конфигурации физического уровня линии связи неизбежно нарушают нормальное функционирование системы воздушного охлаждения. Мощность установленного в стойке активного оборудования имеет явную тенденцию к повышению – вплоть до нескольких десятков киловатт, поэтому реконфигурация кабельного тракта должна проводиться максимально быстро.

Производители техники СКС предлагают своим партнерам кассеты с корпусом обычной и уменьшенной высоты. Для их установки предназначены соответственно кассетные и слотовые полки (рис. 3). По принятой в СКС классификации они представляют собой варианты исполнения наборного коммутационного оборудования и отличаются друг от друга фактически только количеством и размерами установочных окон.

 

Исполнение кассеты не влияет на конструктивную плотность коммутационного оборудования. Однако кассеты уменьшенной высоты позволяют более точно согласовать конфигурацию СКС с фактическими потребностями информационной системы. Иначе говоря, они могут обоснованно рассматриваться как эффективное средство повышения эксплуатационной гибкости. Некоторое удорожание слотовой полки по сравнению с кассетной можно считать несущественным.

Работы по изменению конфигурации стационарной линии проводятся в ограниченном пространстве, и на скорость их выполнения сильно влияет установка крепежных рамок кассет в корпусе полки по выдвижной схеме, а также возможность замены кассет со всех направлений (спереди, сзади, сверху и сбоку). Панели, в которых эти возможности реализованы, имеют конкурентное преимущество перед другими разновидностями оборудования.

Дополнительное преимущество применения полки слотового типа заключается в возможности построения на ее основе центрального кросса машинного зала. До последнего времени эта задача, как правило, решалась с помощью конструктивов операторского класса (например, популярных LISA швейцарской компании Huber+Suhner).

Переход на кросс в предлагаемом исполнении дает следующие выгоды:

В качестве оптических разъемов стандартами СКС устанавливаются LC (дуплексный) и MPO (групповой). Вместо MPO на практике преимущественно используется полностью совместимый с ним MTP. Причины такого перехода – существенное превосходство последнего с точки зрения эксплуатационной стабильности параметров вносимых потерь и обратных отражений.

LC вполне соответствует текущим и перспективным требованиям к разъемам волоконно-оптической подсистемы СКС по крайней мере с точки зрения параметров. При необходимости увеличить плотность конструкции в качестве альтернативы можно обратиться к разъемам CS.

MTP/MPO как фактически переделочный компонент далеко не в полной степени отвечает требованиям ЦОДа. Вместо него целесообразно использовать разъемы группы VSFF (Very Small Form Factor). В настоящее время промышленность предлагает ряд серийных изделий этого типа. Среди них наиболее известны разъемы SN (Senko, Япония) и MDC (US Conec, США).

Наиболее значимые преимущества VSFF-разъемов:

Потери, вносимые в тракт передачи разъемными соединителями, стандартами СКС нормируются величиной 0,75 дБ на один такой компонент. В СКС для ЦОДов допустимо применение только двухконнекторных трактов. При реализации информационной инфраструктуры по популярной схеме spine-leaf в состав тракта обязательно вводится центральный кросс. В такой конфигурации при использовании модульно-кассетной схемы построения стационарных линий количество соединителей увеличивается до восьми (рис. 5). Четыре таких разъема (с нечетными номерами) являются рабочими, а четыре (с четными номерами) выполняют функции технологических.

 

Средние потери на одном разъеме в такой конфигурации составят 1,5 : 8 = 0,19 дБ, что по принятой в отрасли классификации соответствует изделиям классов elite и low loss.

При всех своих достоинствах разъемы SN и MDC не в состоянии полностью вытеснить классические групповые соединители. Сказывается то, что организация информационного обмена на скорости 3,2 Тбит/с и выше в случае пространственного мультиплексирования потребует более восьми волокон. А при сохранении теперешних темпов роста можно ожидать, что надобность в таких скоростях возникнет уже после 2030 г.

MPO/MTP по своим параметрам соответствуют уровню техники середины 90-х гг. прошлого столетия и даже в модернизированном варианте с 16-волоконным наконечником MТ-16 уже не в полной мере отвечают современным и тем более перспективным требованиям. Возможные улучшения направлены в первую очередь на стабильность вносимых потерь и обратных отражений.

Наиболее перспективными в этой области видятся два направления. В основу первого из них положена оптимизация ключевого компонента разъема классического типа – наконечника, из которого устранена функциональная избыточность по количеству одновременно коммутируемых световодов. Модернизация сводится преимущественно к уменьшению высоты наконечника и изменению его формы, что упрощает достижение физического контакта линейки волокон и позволяет, в частности, снизить вносимые потери на 0,05 дБ. При этом сохраняются нормированная для MPO/MTP раскладка волокон и схема выравнивания на основе прецизионных штифтов, благодаря чему при необходимости можно соединять вилки друг с другом в обычной переходной розетке. 

До уровня серийного производства доведены две разновидности таких разъемов: MMC (US Conec) и SN-MT (Senko), отличающиеся друг от друга главным образом формой корпуса.

Второе направление – технология расширения луча – позволяет устранить основной недостаток групповых разъемов MTP/MPO, а именно высокую чувствительность к загрязнению. Стабильность параметров дополнительно усиливается за счет распространения на область волоконной оптики известного в электрических модульных разъемах принципа контактной шины, который обеспечивает самоочистку оптического контакта в момент подключения. В настоящее время для применения в проектах доступен реализующий этот принцип серийный соединитель типа EBO компании 3М. Многомодовое изделие данной разновидности в 12-волоконном варианте обеспечивает средние потери 0,15 дБ при обратных отражениях не свыше 45 дБ, т.е. радикально превосходит стандартный MPO/MTP.

***

СКС машинного зала ЦОДа должна строиться исключительно на волоконно-оптической элементной базе, причем применение одномодовой и многомодовой техники обосновывается отдельно и требует привлечения дополнительной информации. В среднесрочной перспективе целесообразно ориентироваться на технологию параллельной физической передачи по схеме Base8.

В качестве коммутационного оборудования предпочтительнее использовать, в том числе для создания центрального кросса, полки слотового типа.

Разъемы SN и MDС как представители группы VSFF эффективно реализуют схему Base8. Они не устареют морально по меньшей мере в ближайшие 10 лет, и коммутационное оборудование на их основе целесообразно закладывать в проекты. Оптические разъемы кассет коммутационного оборудования по вносимым потерям должны соответствовать классу не ниже elite.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!

<< Предыдущая статья   Вернуться к содержанию   Следующая статья >>