以光速傳輸

比特和字節(jié)信息在光纖線路傳輸時以光脈沖方式沿著電纜移動。在數據中心，該數據進入連接到內部路由器的機架，路由器又將信息指向服務器。根據電纜模式不同（單模或多模光纖（MMF）），IEEE802.3ba標準允許多個10-Gbit / s信道以并行或通過波分復用（WDM）方式運行。多個10-Gbit / s信道通過堆疊可以取得4倍（40Gbps）或10倍（100 Gbps ）的更快速度。大多數情況下，使用MMF電纜來提供40 到100Gbps連接 所需的額外纖維束。

工程師們可以在貿澤網站找到光纖收發(fā)器、發(fā)射器、接收器等器件，供應商則包括Avago, Emerson Connectivity, Omron, Sharp, Toshiba和 TT Electronics.等。

因直徑較大，MMF電纜允許多個波長的光信號沿其管線傳輸。單模光纖（SMF）僅設計為攜帶光信號直接沿著光纖孔徑傳播，而且比MMF電纜窄很多。 相對于多模光纖，SMF在保持每個光脈沖的保真度方面表現更好，傳輸距離也更遠，因為不會發(fā)生模間色散，因此數據傳輸放慢的機會也會少許多。

圖2：一個典型的單模光纖的結構：1.纖心直徑8微米; 2.包層直徑125微米; 3.緩沖區(qū)直徑250微米; 4.倒包層直徑400微米。 （圖片來源：維基百科）

WDM將多個波長分離到多個獨立光纖以進行單模傳輸。在這種方式下，單個電纜可以通過使用激光的不同波長（即顏色）來傳輸不同信息段，數據傳輸的總量也得以提升。電纜的兩端分別放置復用器和去復用器，以組合或者分離混合光信號。

一些供應商，比如菲尼克斯電氣為工程師提供以太網媒體轉換器模組，支持多標準下的全雙工傳輸，包括10/ 100BASE-TX（絕大多數目前已面市以太網硬件支持的快速以太網標準）到帶有WDM技術的單玻璃纖維。例如，編號為2902659的制造商部件提供全雙工通信，而且只使用一條光纖，傳輸距離長達38公里。

傳輸距離

數據中心的空間規(guī)模還在不斷擴大，可能占據數百萬平方英尺，需要更長的物理連接距離。典型集群的數據中心地板上可能豎立著多個機架，幾公里長的光纖電纜如同高速路系統(tǒng)般將這些機架互連起來。采用100Gbp s以太網連接的主要障礙不僅是成本問題，也是因為缺乏開關密度?，F代數據中心交換機之間的距離往往大于100米;在許多情況下，可能達到500米，甚至部分情況下，可達1公里甚至更遠。。

這為供應商帶來了巨大商機，他們勢圖開發(fā)出高速、低功耗，可以橫跨數據中心很長一段距離的光纖鏈路，同時數據操作速率可以高達100Gbps。最近涌現數個協會以滿足數據中心運營商的需求，提供一種經濟、低功耗的100GbE光纖接口，希望傳輸距離超過100米，這種標準也已經納入IEEE 100GBASE-SR4規(guī)范，針對100米范圍的傳輸，而100GBASE-LR4規(guī)范則聚焦長達10公里的鏈接。

英特爾和Arista （連同易趣，Altera公司，戴爾，惠普等）在今年早些時候成立了一個開放的產業(yè)協會和規(guī)范，旨在解決將數據中心的傳輸距離提升到2千米遠，通過4信道25Gbps的光通道組成的雙工、多模光纖來達到100Gbps的傳輸速率。CLR4 100G聯盟正在設計一種經濟、低功耗的四通道小型可插拔（簡稱QFSP或QFSP+）收發(fā)器接口。目前的光學標準支持10個10 Gbps通道的組合，但是這種做法會導致光纜更厚也更貴。CLR4 100G聯盟表示，其標準可以將光纖芯數降低75％。

貿澤提供QFSP收發(fā)器，產品來自安華高科技、Finisar公司，3M和TE連接。緊湊QFSP+封裝可實現低功耗以及高密度。例如，Finisar的FTL410QD2C QSFP +收發(fā)模塊設計用于40Gbps的鏈路，通過四路10Gbps進行并行多模光纖傳輸。

圖3：Finisar的FTL410QD2C QSFP+收發(fā)器模塊。 （來源：Finisar公司）

CWDM4 MSA（粗粒度波分復用4X25G多源協議）是另一家試圖將100GbE傳輸范圍延展至500米至2公里的行業(yè)組織。CWDM4 MSA的四名成員（安華高科技，Finisar公司，JDSU，Oclaro公司）說，他們將提供通過4X25G方式的雙工單模光纖（SMF）來提供2公里范圍內的100G互通式接口。

六大技術供應商也創(chuàng)建了并行單模4信道（PSM4）MSA集團，在數據中心采用四條光纖來并行地達到100 Gbps傳輸率。據這些公司（安華高科技，博科，JDSU，Luxtera公司，Oclaro公司和泛達）所述，市場需要PSM4光收發(fā)器，它可以填補500米傳輸范圍內的低價100Gbps的連接需求。

展望未來

服務器、網絡和互聯網流量的快速增長正推動著越來越高的數據速率、更高的密度以及更低成本光纖需求的以太網解決方案。為了支持不斷演化的體系結構，IEEE正在制定新的物理層要求。這些項目旨在合理補充和適當的修改IEEE802.3標準，以增加100Gbps的物理層（PHY）規(guī)范和管理參數，采用四信道電氣接口，在多模和單模纖光纜上進行操作，并為40?100-Gbps的光纖光纜操作指定可選的節(jié)能以太網標準（EEE）。此外，為達到超過10公里范圍的單模光纜操作，將會加入40Gbps的物理層（PHY）規(guī)范和管理參數。P802.3bm標準預計將于2015年第一季度起草完成。

目前正在開發(fā)針對下一代以太網速率的400Gbps標準。預期會在2016年之后進入市場，IEEE802.3 400 GE研究小組，成立于2013年3月，正在建立使用OM3或OM4光纖及每信道25Gbps組成的400GE初始目標，類似于擬議的P802.3bm標準。400GE新標準預計于2017年完成。

數據數量正在以前所未有的速度生成著。市場研究公司IDC預測，數據流量每18個月將翻一番。Twitter每天推200多萬條信息; Facebook每天收集超過15 TB數據。并且物聯網——來自于傳感器、設備、RFID等機器生成數據——將很容易超出這些數字。但這不光牽涉到規(guī)模，還事關速度。隨著越來越多的實體加入社交媒體和接入因特網，實時或近實時響應變得至關重要。這些聯網行為對網絡服務和云計算的需求在提升，從而需要建立大規(guī)模的數據中心。但是，如果沒有寬管道和高速度，應對大數據而出現的數據中心將被數據洪流淹沒。