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2010/06/30
作者：
一、前言
数据中心已经是很热门的话题了，数据中心的布线系统也被越来越多的人所重视，随着技术的不断发展，数据中心布线系统的光缆也越来越多的被应用，在大中型数据中心的布线系统，光缆已经占到绝大部分，尤其是采用了SAN结构的数据中心，SAN几乎全部是光纤系统，在服务器上，还会有一些铜缆端口，会用到一些铜缆。其它交换机等设备的端口，光缆承担了越来越多的任务。随着“光进铜退”的大趋势，数据中心全光时代即将悄然来临。
二、ClearCurve®光纤的应用
熟悉数据中心布线系统的人都知道，从MDA 至各个HDA、EDA或ZDA的布线，几乎全部采用光缆敷设，路由会是机柜上方或下方桥架，进入机柜内部的配线架，再通过光纤跳线连接至设备的端口，这种情况下就会经常遇到小角度弯曲。传统的光缆如果进行小角度弯曲的话往往会造成信号损失，严重时会导致成本较高的传输中断。
大家都知道，多模光纤的纤芯中有多种模式的光信号传播，而在外层传播的模式对弯曲更为敏感。多模光纤通过很多的模式在光纤的纤芯中传输，传统的多模光纤，在弯曲半径减小的情况下，很多的能量会从纤芯泄露出去，从而造成损耗的增大。
图1
光是沿直线传播的。当你弯曲一根传统光纤，光就会在弯曲处泄露出去，这就是我们所说的“宏弯损耗”。当弯曲半径减小，从纤芯所泄漏的光的总量就会增加。光信号衰减，将导致传输误差的产生。见图 1。
如前所述，由于多模光纤弯曲半径的限制，在某些场合下（如数据中心和FTTD），用户不得不面临两难的选择：低成本/高带宽性能与可靠性。如果能有一种新型抗弯曲多模光纤，能在不需要对标准现场安装，终端监控或维护程序作出任何调整的情况下，提供超弯曲状态下的卓越带宽性能，那将可以解决这一问题。在常规情况下，要改善多模光纤的抗弯曲性能非常困难。如果把光都集中在纤芯传输，将对光纤的带宽产生不利影响。获取高带宽又抗弯曲的多模光纤，就要求技术和制造工艺的大的突破。
图2
康宁光纤的最新重大发明，ClearCurve® 抗弯曲光纤，使用特殊的技术，使得几乎所有模式的能量都被限制在了纤芯之间，也就是说，由于弯曲而外泄的能量在纤芯和覆层之间又被反射回到了纤芯中，像两堵墙一样，将能量的外泄控制到了很小的程度，进而大幅度的降低了光纤的损耗。如图2。
康宁公司通过采用光纤折射率“沟槽”技术，将多模光纤大部分的模式控制在纤芯传输，就可以提高光纤的抗弯曲性能。采用该技术，当光纤受弯曲时，原来容易漏光的高阶模式就会被限制在纤芯，承载的数字信息就不会受损失。反映到用户端，就不会有丢包或数据损害。
我们可以这样做一个比喻：想象多模光纤纤芯是一条路，而模群是车队，车队的车辆正平行行驶在多车道高速公路上。目标是使它们尽可能多的同时到达终点。这相当于多模光纤的高带宽和低耗损。 通过表1，看一下目前国际标准对光纤在弯曲时的性能要求：
三、ClearCurve®多模光纤的优异性能
最新发明的ClearCurve®多模抗弯曲光纤，是能经受半径小于等于10毫米的小角度弯曲而其信号损失却远远小于传统的多模光纤，是全球首款激光优化抗弯曲多模光纤。这种新型光纤使包括局域网、数据中心以及工业网络在内的企业网络的设计者、安装者以及运营商能够以比铜缆更易操作与安装的方式来提供宽带所有的特性，从而得以在更多的地方部署光纤。康宁ClearCurve®多模光纤在弯曲性能上得到了大幅改善，在紧密弯曲情况下拥有更大的信号保护，从而提供了更大的系统安全性与可靠性，这意味着更少的系统停运时间和更低的成本，可以使信号损失最小化，实现更快更高效的光缆路径、布线与安装。
康宁光纤对折射率分布的高级测量技术和制造控制工艺无人能及。ClearCurve®多模光纤为大部分应用需求提供了超高带宽和出众的传输性能，同时能够使用低成本、高速度的850nm垂直腔面发射激光器（VCSELs）。 ClearCurve®超抗弯激光优化多模光纤提供了产业最佳的宏弯性能，同时保持了与当前光纤、设备、应用以及程序的兼容性。ClearCurve®OM2、OM3和OM4多模光纤的设计旨在实现更小的宏弯性能、保证信号损失比传统光纤更少同时挑战网络布线的极限。
为保证ClearCurve®多模抗弯曲光纤的品质，它经过了比市场上任何其他多模光纤都更为全面的测量，采用了直接制造程序控制和综合测量技术，以确保其在基于激光系统内的优良性能。
基于康宁InfiniCor®光纤的已经证实的带宽能力，ClearCurve®多模光纤作为世界首创的激光优化多模光纤将提高您获取成功的能力：
• 产业领先的宏弯性能，低于10mm弯曲半径
• 通过最小有效模带宽计算法（minEMBc）验证的高性能带宽，支持10Gb/s或更高数据率的850nm波长传输
• 主干、垂直空间和高速平行互连中的更高数据集成
• 对前期产品的全面兼容且理想的适用于在当前和未来大泛围的机基于激光的协议与应用
• 高级测量技术和制造控制
• 产业领先的CPC®涂层，具有优秀的微弯表现与环境性能
我们通过最小有效模带宽计算法（minEMBc）确保所有ClearCurve®多模光纤的有效模带宽（EMB）。minEMBc是一种以差分模延迟为基础的带宽值，它能够更准确地预计多模系统在基于高带宽激光器1Gb/s和10Gb/s以及未来40Gb/s和100Gb/s系统中的性能。康宁是首家对激光优化多模光纤采用minEMBc测量的光纤生产商。详见表3和表4。
* 通过最小有效模带宽计算法（minEMBc）确保满足高速激光系统满足TIA/EIA 455-220A以及IEC 60793-1-49，最高支持10Gb/s
** 通过OFL BW确保传统LED系统满足TIA/EIA 455-204以及IEC 60793-1-41，一般最高支持100Mb/s
* 假设IEC的草案与TIA标准通过的492AAAD相符
四、抗弯曲光纤实际应用的必要性
结合到数据中心的实际应用，我们会发现，在数据中心布线系统的工程实施过程中，会经常发生下图中的问题，为了线缆的美观，我们经常会使用塑料扎带将光缆捆扎整齐，不经意间，就会将光缆捆扎过紧，如图3左侧所示：
图3
此种情况下，光纤在扎带捆扎处，就形成了“微弯损耗”，人为的将光纤的损耗增大，降低了光纤的传输性能，尽管用测试仪器现场测试，结果可能是“PASS”，但光纤的传输性能是下降了，没有达到原设计的最佳性能。
我们再来看一下跳线管理的实例，如图4：
图4
在布线系统工程完工后，布线系统的管理与维护经常是不规范的，这就很容易导致光缆在配线架端的错误操作，如上图所示，光缆没有从配线架的进线口进线，同时，光缆被配线架的门挤压了，当然，并不是所有的项目都会发生这样的事情，但这样的误操作却很难避免。如果发生了类似的操作，即使采用了最佳操作方法，仍然可能发生错误， 并导致光缆扭结和弯曲超出建议的最小弯曲半径，通常较为严重的情况下，光纤链路的误码率会在10-6，链路处于中断的状态，而如果采用康宁ClearCurve®抗弯曲光纤跳线，误码率 > 10-12，链路几乎不受影响。也就是说，即使由于疏忽所造成的误操作，ClearCurve®抗弯曲光纤也能从一定程度上弥补所造成的影响。
还有，我们知道，我们订购光纤跳线的时候，通常都是标准长度，2米、3米、5米等，但配线架的端口至网络设备的端口的长度，往往不是标准的，我们会使用更长的光纤跳线来完成光纤链路的连接，多余部分的光纤跳线，我们会将它盘绕在机柜内部或线槽内部，如图5所示，为了让光纤跳线稳固可靠，还经常会采用扎带捆扎，这样就会造成2个问题：一个是在扎带处由于捆扎过紧造成的“微弯损耗”，另一个就是盘绕的弯曲半径过小，造成的“宏弯损耗”。严重时，它的损耗会> 5 dB，对布线系统是个很大的损耗，对网络来说是个潜在的隐患，甚至可能网络中断。但如果使用康宁ClearCurve®抗弯曲光纤，损耗约为0.5dB，链路几乎不受影响。
图5
再来看看我们所做的实地测试，图6左侧是使用标准的多模OM3光缆进入配线架和在机柜上进行固定，使用扎带进行捆扎，我们使用光功率计进行实时检测。而右侧是使用康宁抗弯曲光纤进行同样的安装，并进行实时的检测。
从光功率计所显示的数值，我们可以看到数值的明显变化，但这并不绝对，也许扎带再紧一点，损耗也许会更大一些，但也许扎带再松一点，损耗值就小一些。但通过这两张图片，我们可以知道，采用康宁的抗弯曲光纤在损耗上，在损耗上是优于普通光纤一个数量级的，在数据中心布线系统的应用上，将会带给用户怎样的安全保障。
图6
众所周知，数据中心的布线标准，TIA-942标准，见图7，我们模拟了一个典型的SAN EDA至服务器EDA的连接，中间通过MDA 进行跳接的链路。
图7
仔细查看图7，我们会发现，从SAN 交换机的端口至服务器端口的链路中，所使用的光纤会有大概超过30个弯曲的地方，这其中包括，光纤跳线在网络设备端口的弯曲、配线架内的弯曲、机柜内的盘绕；主干光缆在配线架内部的盘绕、机柜内的盘绕、桥架内的敷设弯曲路由等；MDA内的跳接等等，这里还不包含每隔2米左右一次的扎带的捆扎，而在工程的认证测试过程中，也不会对整个链路进行测试，都是只对SAN EDA 至MDA 和 Server EDA 至MDA 的测试。
数据中心整个光纤链路中，由于光缆的弯曲而造成的损耗究竟是多少，无人能够准确的知道，但一定是无法忽视的，这和我们的设计指标也许相差很多，传输距离也会缩短很多，但这个问题往往是我们很难发现的，也容易被忽视的。也许我们原本设计的是万兆系统，但由于以上所讨论的情况发生，也许我们的布线系统只能达到千兆了，而不是万兆系统了，严重时，系统都会中断。
而如果采用抗弯曲光纤的解决方案，这样的风险就会大大降低，从而更有效的支持的网络系统的传输。
我们再来从整个链路的角度上分析一下，数据中心采用抗弯曲光纤的必要性：
随着网络传输速率的需求越来越高，对布线的“连通性”的要求也更严格。新的布线系统不是仅仅满足施工验收时是否通过，还要求整个系统必须要有很大的功率冗余，保证过小光缆弯曲程度而导致的计划外衰减不会影响系统性能。
目前，业界正逐步广泛使用万兆或更快的传输系统。当收发器高速运转时，它的规格也明显比在1Gbps时更为苛刻，现有系统冗余也变的越来越小。对一个典型的OM3 10GBase-SR 300-m链路而言，通道的衰减预算最大为2.59dB。最坏情况下，收发器和光缆本身以及接头的损耗会将该预算消耗殆尽。甚至对于具有更好性能的收发器而言，弯曲导致的衰减也使得系统只有极少的余量。超越可允许余量，将会导致系统响应速度大幅度下降，甚至导致失败。
每一次系统传输速率的升级都对连接组件的质量和性能提出更严峻的考验。使用OM3光纤时，千兆以太网在布线标准距离（<=600米）传输时，对系统功率要求极低，因此，光纤/光缆/连接系统有很大的冗余。同时也意味着，产品可以做到在不影响系统性能的前提下，延长连接距离或容纳更多的接头，连接器或承受更大限度的弯曲。
康宁ClearCurve®抗弯曲光纤技术极大降低光缆的直径，使得特殊设计的主干光缆和跳线可以快速地敷设在狭小的空间内，而对系统性能不会产生丝毫的影响。主干光缆的直径减小了25％，最小弯曲半径是光缆外径的5倍，而传统主干光缆的最小弯曲半径高达光缆外径的10倍。更小的主干光缆直径，可以在光缆槽中多储存50％以上的光缆。安装时，允许将光缆的预留部分缠绕起来，而不会妨碍光缆的布设。ClearCurve®光纤使跳线的直径减小了50％，最小弯曲半径为光缆外径的8倍。其优异的性能见表5。
抗弯曲光纤将是数据中心光纤布线的新趋势，康宁将一如既往的领导并服务于数据中心的布线系统的发展。
数据中心已经是很热门的话题了，数据中心的布线系统也被越来越多的人所重视，随着技术的不断发展，数据中心布线系统的光缆也越来越多的被应用，在大中型数据中心的布线系统，光缆已经占到绝大部分，尤其是采用了SAN结构的数据中心，SAN几乎全部是光纤系统，在服务器上，还会有一些铜缆端口，会用到一些铜缆。其它交换机等设备的端口，光缆承担了越来越多的任务。随着“光进铜退”的大趋势，数据中心全光时代即将悄然来临。
二、ClearCurve®光纤的应用
熟悉数据中心布线系统的人都知道，从MDA 至各个HDA、EDA或ZDA的布线，几乎全部采用光缆敷设，路由会是机柜上方或下方桥架，进入机柜内部的配线架，再通过光纤跳线连接至设备的端口，这种情况下就会经常遇到小角度弯曲。传统的光缆如果进行小角度弯曲的话往往会造成信号损失，严重时会导致成本较高的传输中断。
大家都知道，多模光纤的纤芯中有多种模式的光信号传播，而在外层传播的模式对弯曲更为敏感。多模光纤通过很多的模式在光纤的纤芯中传输，传统的多模光纤，在弯曲半径减小的情况下，很多的能量会从纤芯泄露出去，从而造成损耗的增大。
图1
如前所述，由于多模光纤弯曲半径的限制，在某些场合下（如数据中心和FTTD），用户不得不面临两难的选择：低成本/高带宽性能与可靠性。如果能有一种新型抗弯曲多模光纤，能在不需要对标准现场安装，终端监控或维护程序作出任何调整的情况下，提供超弯曲状态下的卓越带宽性能，那将可以解决这一问题。在常规情况下，要改善多模光纤的抗弯曲性能非常困难。如果把光都集中在纤芯传输，将对光纤的带宽产生不利影响。获取高带宽又抗弯曲的多模光纤，就要求技术和制造工艺的大的突破。
图2
康宁公司通过采用光纤折射率“沟槽”技术，将多模光纤大部分的模式控制在纤芯传输，就可以提高光纤的抗弯曲性能。采用该技术，当光纤受弯曲时，原来容易漏光的高阶模式就会被限制在纤芯，承载的数字信息就不会受损失。反映到用户端，就不会有丢包或数据损害。
我们可以这样做一个比喻：想象多模光纤纤芯是一条路，而模群是车队，车队的车辆正平行行驶在多车道高速公路上。目标是使它们尽可能多的同时到达终点。这相当于多模光纤的高带宽和低耗损。 通过表1，看一下目前国际标准对光纤在弯曲时的性能要求：
表1 多模弯曲标准
| IEC 60793-2-10 | ITU-G.651.1 | |
| 弯曲半径 | 37.5mm | 15mm |
| 转数 | 100 | 2 |
| 标准要求：850nm时的最大衰减 | 0.5dB | 1dB |
| 实测：康宁ClearCurve®抗弯曲光纤 | ≤0.05 dB | ≤0.01 dB |
表2 实测850nm和1300nm处的宏弯损耗
| 光纤弯曲半径（mm） | 圈数 | 附加衰减（dB） | |
| 850nm | 1300nm | ||
| 37.5mm | 100 | ≤0.05 | ≤0.15 |
| 15mm | 2 | ≤0.1 | ≤0.3 |
| 7.5mm | 2 | ≤0.2 | ≤0.5 |
通过表2，我们可以看到， ClearCurve®抗弯曲光纤的实测值，远远好于目前国际上的标准，比IEC 60793-2-10和ITU-G.651.1标准的性能高出90%。
三、ClearCurve®多模光纤的优异性能
最新发明的ClearCurve®多模抗弯曲光纤，是能经受半径小于等于10毫米的小角度弯曲而其信号损失却远远小于传统的多模光纤，是全球首款激光优化抗弯曲多模光纤。这种新型光纤使包括局域网、数据中心以及工业网络在内的企业网络的设计者、安装者以及运营商能够以比铜缆更易操作与安装的方式来提供宽带所有的特性，从而得以在更多的地方部署光纤。康宁ClearCurve®多模光纤在弯曲性能上得到了大幅改善，在紧密弯曲情况下拥有更大的信号保护，从而提供了更大的系统安全性与可靠性，这意味着更少的系统停运时间和更低的成本，可以使信号损失最小化，实现更快更高效的光缆路径、布线与安装。
康宁光纤对折射率分布的高级测量技术和制造控制工艺无人能及。ClearCurve®多模光纤为大部分应用需求提供了超高带宽和出众的传输性能，同时能够使用低成本、高速度的850nm垂直腔面发射激光器（VCSELs）。 ClearCurve®超抗弯激光优化多模光纤提供了产业最佳的宏弯性能，同时保持了与当前光纤、设备、应用以及程序的兼容性。ClearCurve®OM2、OM3和OM4多模光纤的设计旨在实现更小的宏弯性能、保证信号损失比传统光纤更少同时挑战网络布线的极限。
为保证ClearCurve®多模抗弯曲光纤的品质，它经过了比市场上任何其他多模光纤都更为全面的测量，采用了直接制造程序控制和综合测量技术，以确保其在基于激光系统内的优良性能。
基于康宁InfiniCor®光纤的已经证实的带宽能力，ClearCurve®多模光纤作为世界首创的激光优化多模光纤将提高您获取成功的能力：
• 产业领先的宏弯性能，低于10mm弯曲半径
• 通过最小有效模带宽计算法（minEMBc）验证的高性能带宽，支持10Gb/s或更高数据率的850nm波长传输
• 主干、垂直空间和高速平行互连中的更高数据集成
• 对前期产品的全面兼容且理想的适用于在当前和未来大泛围的机基于激光的协议与应用
• 高级测量技术和制造控制
• 产业领先的CPC®涂层，具有优秀的微弯表现与环境性能
我们通过最小有效模带宽计算法（minEMBc）确保所有ClearCurve®多模光纤的有效模带宽（EMB）。minEMBc是一种以差分模延迟为基础的带宽值，它能够更准确地预计多模系统在基于高带宽激光器1Gb/s和10Gb/s以及未来40Gb/s和100Gb/s系统中的性能。康宁是首家对激光优化多模光纤采用minEMBc测量的光纤生产商。详见表3和表4。
表3 光学指标，带宽
| 高EMB性能* （MHz • km） |
传统EMB表现** （MHz • km） |
||
| 康宁光纤产品 | 850nm | 850nm | 1300nm |
| ClearCurve® OM4光纤 | 4700 | 3500 | 500 |
| ClearCurve® OM3光纤 | 2000 | 1500 | 500 |
| ClearCurve® OM2光纤 | 850 | 700 | 500 |
** 通过OFL BW确保传统LED系统满足TIA/EIA 455-204以及IEC 60793-1-41，一般最高支持100Mb/s
表4 康宁ClearCurve® 抗弯曲光纤性能
| ClearCurve® OM4光纤 | ClearCurve® OM3 光纤 | ClearCurve® OM2 光纤 | |
| 最优化的传输距离 | 10Gb/s 可传输 550m 1Gb/s 可传输 1100m |
10Gb/s 可传输 300m 1Gb/s 可传输 1000m |
10Gb/s 可传输150m 1Gb/s 可传输 750m |
| 符合的标准 | |||
| ISO/IEC 11801 | OM4* | OM3 | OM2 |
| IEC 60793-2-10 | A1a.3* | A1a.2 | A1a.1 |
| TIA/EIA | 492AAAD | 492AAAC-A | 492AAAB |
四、抗弯曲光纤实际应用的必要性
结合到数据中心的实际应用，我们会发现，在数据中心布线系统的工程实施过程中，会经常发生下图中的问题，为了线缆的美观，我们经常会使用塑料扎带将光缆捆扎整齐，不经意间，就会将光缆捆扎过紧，如图3左侧所示：
图3
我们再来看一下跳线管理的实例，如图4：
图4
还有，我们知道，我们订购光纤跳线的时候，通常都是标准长度，2米、3米、5米等，但配线架的端口至网络设备的端口的长度，往往不是标准的，我们会使用更长的光纤跳线来完成光纤链路的连接，多余部分的光纤跳线，我们会将它盘绕在机柜内部或线槽内部，如图5所示，为了让光纤跳线稳固可靠，还经常会采用扎带捆扎，这样就会造成2个问题：一个是在扎带处由于捆扎过紧造成的“微弯损耗”，另一个就是盘绕的弯曲半径过小，造成的“宏弯损耗”。严重时，它的损耗会> 5 dB，对布线系统是个很大的损耗，对网络来说是个潜在的隐患，甚至可能网络中断。但如果使用康宁ClearCurve®抗弯曲光纤，损耗约为0.5dB，链路几乎不受影响。
图5
从光功率计所显示的数值，我们可以看到数值的明显变化，但这并不绝对，也许扎带再紧一点，损耗也许会更大一些，但也许扎带再松一点，损耗值就小一些。但通过这两张图片，我们可以知道，采用康宁的抗弯曲光纤在损耗上，在损耗上是优于普通光纤一个数量级的，在数据中心布线系统的应用上，将会带给用户怎样的安全保障。
图6
图7
数据中心整个光纤链路中，由于光缆的弯曲而造成的损耗究竟是多少，无人能够准确的知道，但一定是无法忽视的，这和我们的设计指标也许相差很多，传输距离也会缩短很多，但这个问题往往是我们很难发现的，也容易被忽视的。也许我们原本设计的是万兆系统，但由于以上所讨论的情况发生，也许我们的布线系统只能达到千兆了，而不是万兆系统了，严重时，系统都会中断。
而如果采用抗弯曲光纤的解决方案，这样的风险就会大大降低，从而更有效的支持的网络系统的传输。
我们再来从整个链路的角度上分析一下，数据中心采用抗弯曲光纤的必要性：
随着网络传输速率的需求越来越高，对布线的“连通性”的要求也更严格。新的布线系统不是仅仅满足施工验收时是否通过，还要求整个系统必须要有很大的功率冗余，保证过小光缆弯曲程度而导致的计划外衰减不会影响系统性能。
目前，业界正逐步广泛使用万兆或更快的传输系统。当收发器高速运转时，它的规格也明显比在1Gbps时更为苛刻，现有系统冗余也变的越来越小。对一个典型的OM3 10GBase-SR 300-m链路而言，通道的衰减预算最大为2.59dB。最坏情况下，收发器和光缆本身以及接头的损耗会将该预算消耗殆尽。甚至对于具有更好性能的收发器而言，弯曲导致的衰减也使得系统只有极少的余量。超越可允许余量，将会导致系统响应速度大幅度下降，甚至导致失败。
每一次系统传输速率的升级都对连接组件的质量和性能提出更严峻的考验。使用OM3光纤时，千兆以太网在布线标准距离（<=600米）传输时，对系统功率要求极低，因此，光纤/光缆/连接系统有很大的冗余。同时也意味着，产品可以做到在不影响系统性能的前提下，延长连接距离或容纳更多的接头，连接器或承受更大限度的弯曲。
康宁ClearCurve®抗弯曲光纤技术极大降低光缆的直径，使得特殊设计的主干光缆和跳线可以快速地敷设在狭小的空间内，而对系统性能不会产生丝毫的影响。主干光缆的直径减小了25％，最小弯曲半径是光缆外径的5倍，而传统主干光缆的最小弯曲半径高达光缆外径的10倍。更小的主干光缆直径，可以在光缆槽中多储存50％以上的光缆。安装时，允许将光缆的预留部分缠绕起来，而不会妨碍光缆的布设。ClearCurve®光纤使跳线的直径减小了50％，最小弯曲半径为光缆外径的8倍。其优异的性能见表5。
表5 抗弯曲多模光纤的优点
| 目标 | 使用抗弯曲多模光纤对网络的影响 |
| 更优异的网络可靠性，更短的停机时间 | 较低的系统总损耗 由于急弯产生的影响较低 |
| 环保系统 | 较长的延伸，更好的柔软性 可适应更多的连接头，便于移动，添加及改装 |
| 网络安装省时省成本 | 提供更便捷更经济的安装 有效利用空间 |
| 降低操作费用 | 良好的冷却效率，省电省能源成本，便于移动，添加及改装 较低的信息技术支持成本 更短的停机时间 |
