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随着全球数字化的不断扩展，作为每个组织的关键业务核心的数据中心对带宽的要求越来越高。为了满足这一需求，信号、收发器和光通信技术的进步以及随后的 IEEE 光纤以太网标准也在不断跟上。 多模和单模光纤应用现已达到 400Gb/s，800Gb/s 以太网的标准已经在开发中，未来 1.6 和 3.2Tb/s 的应用也不远了。
由于单模光纤总体上具有更大的带宽潜力和传输距离，它已迅速成为当今超大规模和云计算数据中心高速应用的首选介质类型。这也大大增加了光纤的采购量，并有助于降低单模收发器的成本。然而，对于大多数链路长度较短的企业数据中心来说，在 10 公里或更长距离的单模部署中所使用的高功率激光器成本较高，在经济上是不合理的。同时，超过 40Gb/s 的高性价比多模应用被限制在 100米 / OM4 和70米 / OM3的距离内，这对数据中心设计者来说是一个挑战。
现在，通过支持100、200 和400Gb/s 速率到 500 米和 2000 米距离的短距离单模应用，以更优成本效益的方式支持超过100米的高速应用是可行的。然而，与长距离单模应用相比，这些新应用的插入损耗预算也大为减少，但有一些回波损耗的考虑。值得庆幸的是，就像对待多模应用一样，经过验证的超低损耗（ULL）高性能布线系统保证更高的性能余量，让数据中心业主和运营商有信心地可靠支持短距离单模应用，同时保证多个连接的灵活性、管理性、可扩展性和部署速度。
什么是短距离单模?
长距离的单模光纤应用，如长距离 (LR) 和扩展距离 (ER)，使用高功率边缘发射激光二极管，在更远的距离上提供更多的带宽，其中 LR 应用支持长达10公里的 距离，ER支持长达40公里的距离。由于这些激光器的结构复杂，长距离单模收发器的成本明显高于 使用更简单的垂直腔表面发射激光器 (VCSEL) 的多模收发器。
随着对成本敏感的企业数据中心包含更短的链路长度，多模光纤在过去几十年中成为首选介质。然而，随着传输速率的提高，多模光纤支持的距离正在减少。例如，10Gb/s 的 10GBASE-SR 双工应用可以通过 OM4 多模光纤支持到 400 米（西蒙的 XGLO 系统可以支持到 550 米）。 对于 40Gb/s 的 40GBASE-SR4 并行光学应用，使用多芯光纤连接器 (MPO) 的多根光纤，在 OM4 多模上支持的距离下降到只有 150 米。对于 100Gb/s 及以上多模应用，OM4 的距离被限制在 100 米。为了支持数据中心高速链路的更长距离，开发了规格宽松的节电单模激光器，用于短距离数据中心的部署。由于功率和相关的能源消耗及发热较少，这些收发器比长距离单模激光器的成本要低。早期的短距离单模应用方案采用的是基于每通道 25Gb/s的非归零 (NRZ) 信号传输技术。在 2014 年，CWDM4 多源协议 (MSA) 发布了一个 100Gb/s 的波分复用 (CWDM) 应用。被称为 100GBASE?CWDM4 的该应用，在双工单模光纤上复用了四个25Gb/s 的通道。同一年，100G PSM4 MSA 也定义了一个 100Gb/s 并行单模四通道 (PSM4) 应用，其特点是使用 MPO 连接在 8 芯光纤上实现四个 25Gb/s 通道。
随着四级脉冲振幅调制 (PAM4) 信号传输技术的发展，它提供了两倍于以前 NRZ 信号传输技术的比特率，以实现每通道 50 和 100Gb/s，IEEE引入了 DR (data center reach) 和 FR (fiberreach) 单模应用，其距离分别为 500 米和 2000米。PAM4 信号传输技术为具有成本效益的双工100Gb/s 和四通道 200 和 400Gb/s 短距离单模应用铺平了道路。表 1 显示了短距离单模应用的各种选择。
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总结
超大规模数据中心和云数据中心使用单模光纤为新兴应用提供更高的100、200和400Gb/s速率支持，同时超越多模光纤所支持的100米距离的趋势，正在被企业数据中心采纳。较新的短距离单模应用是一个更具成本效益的解决方案，可以将这些速度支持至更远的距离，DR应用支持到500米，FR应用支持到2000米。然而，随着更严格的最大信道插入损耗要求和对优异的回波损耗性能的需求，数据中心需要密切关注供应商的插入损耗和回波损耗规范。
为了使数据中心管理者们喜爱的交叉连接配置所能带来的灵活性、可管理性、可扩展性、部署速度和可靠性得到保障，同时确保有足够的余量来适应安装变量，新的短距离单模应用需要超低损耗连接组件。换句话说，在为这些具有成本效益的应用选择组件时，插入损耗很重要。而为了完全放心，数据中心业主和运营商应该考虑第三方测试验证的价值。
查询进一步信息，请访问官方网站 http://www.siemon.com/docs/default-source/china-library-by-tz/WP-optimizing-new-short-reach-singlemode-deployments_cn.pdf，或者联系作者：
Gary Bernstein, RCDD,CDCD是西蒙公司的全球数据中心解决方案专家。他有超过25年的ICT行业经验，在数据中心基础设施、电信、铜缆和光纤结构化布线系统方面有丰富的知识。在Gary的职业生涯中，他曾在工程、销售、产品管理、营销和企业管理方面担任过职务。他一直是TIA TR42.7铜缆布线委员会、TIA TR42.11光纤布线委员会和各种IEEE802.3 工作组和研究小组的成员，包括40/100G "ba"、50/100/200G "cd"、200/400G "bs "和超越400G。Gary曾在一些行业活动中多次发表关于数据中心布线的演讲，包括AFCOM、BICSI、Cisco Live和Datacenter Dynamics。此外，他还在行业出版物上撰写了多篇文章。
Gary在亚利桑那州立大学获得了机械工程的科学学士学位。他也是BICSI认证的RCDD 和Datacenter Dynamics的认证数据中心设计师(CDCD)。Gary的邮箱地址为 gary_bernstein@siemon.com。
（Donna Zhang，张底剪报）
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