ZAKRES PUBLIKACJI Ta publikacja jest technicznym przeglądem najpopularniejszych zastosowań sieciowych w nowoczesnych Data Center. Dodatkowo zawiera informacje o różnych konfiguracjach infrastruktury kablowej umożliwiających realizacje tych zastosowań, co może być przydatne dla projektantów sieci okablowania w centrach danych, konsultantów oraz Użytkowników końcowych.
1. Wstęp Definicja najpopularniejszych aplikacji sieciowych i magazynowych opisanych w tej publikacji jest pochodną następującego rysunku (źródło Cisco) Rys.1: Elementy funkcjonalne oraz aplikacje wchodzące w skład Data Center Aplikacja Ethernet Fiber channel Infiniband Element funkcjonalny Obszar sieci (zaznaczony na czerwono) Obszar magazynowania danych (zaznaczono na żółto) Wysokowydajne klastry serwerów i magazyny danych (zaznaczone na niebiesko) Uwaga: Coraz popularniejsza konwergencja IP w połączeniach DC skutkuje coraz szerszym wdrażaniem aplikacji Fiber Channel over Ethernet oraz Infiniband over Ethernet, co jest wspomniane w późniejszych rozdziałach. 2. Okablowanie Data Center wg standardu ISO/IEC 24764 Standard ten został utworzony w kwietniu 2014 (edycja 1.1) i definiuje razem z standardem ISO/IEC 11801 (edycja 2.2 Okablowanie strukturalne w zabudowaniach; utworzony w czerwcu 2011) systemy okablowania miedzianego i światłowodowego w Data Center. Standardy te użyte w tej broszurze, służą do połączeń Cata Center z systemami okablowania strukturalnego.
P2.1 Systemy okablowania miedzianego Standard ISO/IEC 11801 edycji 2.2 definiuje następujące klasy wydajności dla okablowania skrętkowego (zbalansowanego): Klasa wydajności Pasmo przenoszenia do Klasa D 100 MHz Klasa E 250 MHz Klasa E A 500 MHz Klasa F 600 MHz Klasa F A 1000 MHz Tabela 1: Klasyfikacja wydajności dla okablowania skrętkowego (zbalansowanego) Zostały również zdefiniowane typy złączy miedzianych dla osprzętu połączeniowego Kategoria wydajności Standard Kategoria 6 A nieekranowany IEC 60603-7-41 Kategoria 6 A ekranowany IEC 60603-7-51 Kategoria 7 ekranowany IEC 60603-7-7 Kategoria 7 A ekranowany IEC 60603-7-71 Kategoria 7 A ekranowany IEC 61076-3-104 Tabela 2: Typy osprzętu połączeniowego wykorzystywane w przestrzeni roboczej użytkownika 2.2 Systemy okablowania światłowodowego Dla multimodowych systemów okablowania zdefiniowane zostały następujące kategorie: Minimalne pasmo przenoszenia MHz x km Efektywne pasmo Pasmo przenoszenia przenoszenia (modalne) Długość fali 850 nm 1300 nm 850 nm Kategoria Średnica rdzenia w μm OM1 50 lub 62,5 200 500 Brak specyfikacji OM2 50 lub 62,5 500 500 Brak specyfikacji OM3 50 1500 500 2000 OM4 50 3500 500 4700 Tabela 3: Typy włókien światłowodowych oraz pasma przenoszenia Uwaga: Wymogi modalnych pasm przenoszenia stosowane we włóknach, w produkcji związanych z daną kategorią włókien są zapewnione przez parametry oraz metody pomiarowe wyspecyfikowane w normie IEC 60793-2-10. Maksymalne optyczne tłumienie kabli z włóknami światłowodowymi db/km OM1, OM2, OM3, OM4 wielomodowe OS1 jednomodowe OS2 jednomodowe Długość fali 850 nm 1300 nm 1310 nm 1550 nm 1310 nm 1383 nm 1550 nm Tłumienie 3.5 1.5 1.0 1.0 0.4 0.4 0.4 Tabela 4: Definicje wydajności dla kabli światłowodowych RZEWODNIK APLIKACJI DATA CENTER
Zostały zdefiniowane następujące złącza dla interfejsów użytkownika: Dla zakończeń jednego lub dwóch jednomodowych włókien światłowodowych powinien zostać zastosowany interfejs LC zgodnie z normą IEC 61754-20 Dla zakończeń jednego lub dwóch wielomodowych włókien światłowodowych powinien zostać zastosowany interfejs LC zgodnie z normą IEC 61754-20 Dla zakończeń więcej niż dwóch włókien światłowodowych powinien zostać zastosowany interfejs MPO zgodnie z normą IEC 61754-7 2.3 Minimalne wymagania dla okablowania Data Center Celem zapewnienia bezpieczeństwa wyboru systemu okablowania Data Center, ISO/IEC 24764 definiuje minimalne wymagania okablowania, jak poniżej: 2.3.1 Okablowanie skrętkowe (zbalansowane) Główny punkt dystrybucji (GPD) powonień zapewniać co najmniej wydajność klasy E A wyspecyfikowaną w normie ISO/IEC 11801. 2.3.2 Kable światłowodowe Jeżeli są wykorzystywane kable z włóknami wielomodowymi, okablowanie w głównym segmencie oraz strefowe powinno zapewniać wydajność minimalną wyszczególnioną w ISO/IEC 11801 oraz wykorzystywać włókna światłowodowe kategorii OM3 jako minimum Uwaga: Zakres standaryzacji okablowania kończy się na dystansie 2000 metrów. Odległości w tej publikacji, które są dłuższe od 2000 metrów pochodzą ze standardów aplikacji. 3. Ethernet (IEEE 802.3) Aplikacje Ethernetowe zgodne z IEEE 802.3 są najpopularniejszymi standardem połączeń w dzisiejszych Data Center. Klastry serwerowe w strefach dystrybucji (dostępu) wykorzystują obecnie 1 Gigabit Ethernet (10 Gigabit Ethernet stoi u drzwi). W strefie agregacji połączeń oraz rdzeniowej, 10 Gigabit Ethernet w wersji światłowodowej jest wyborem projektantów na całym świecie. W połowie 2010 roku pojawiła się nowa standaryzacja komisji IEEE 802.3 definiująca rozwiązania 40/100 Gigabit Ethernet. 3.1 Gigabit Ethernet po światłowodzie (Gigabit Ethernet over fiber 802.3z) Mamy 2 główne typy protokołów gigabitowych dla Data Center: 1000BASE-SX oraz 1000BASE-LX 3.1.1 1000BASE-SX Standard 1000BASE-SX wykorzystuje 2 wielomodowe włókna o długości fal od 770 do 860 nanometrów (bliskie długości fal podczerwonych). Standard ten jest bardziej popularny w połączeniach wewnątrz budynkowych, w rozległych placówkach biurowych, w obszarach kolokacji, w Data Center oraz w punktach naturalnej wymiany Internetu. 3.1.2 1000BASE-LX Standard 1000BASE-LX używa źródeł laserowych, wytwarzających fale o długości od 1270 do 1355 nm. Aplikacja ta może być uruchomiona na 2 jednomodowych lub 2 wielomodowych włóknach. Długość kanału 1000Base-SX Długość kanału 1000Base-LX OM1 62.5/125 μm 275 m 550 m* OM2 50/125 μm 550 m 550 m* OM3 50/125 μm 1000 m 600 m OM4 50/125 μm 1040 m 600 m OS1/OS2 9/125 μm Nie dostępne 5000 *Wymagane kable dopasowujące Tabela 5: Długości kanału dla Gigabit Ethernet w zależności od aplikacji oraz typu włókna światłowodowego Jak wspomniane zostało w punkcie 2.3.2 minimalne wymagania dla okablowania światłowodowego w Data Center to OM3. Pozostałe typy włókien zostały podane tylko dla informacyjnie. DATA CENTER
3.2 Gigabit Ethernet w wersji miedzianej (Gigabit Ethernet over copper) 1000BASE-T (znany także, jako IEEE 802.3ab) jest standardem dla Gigabit Ethernet pracującym na okablowaniu miedzianym. Każde z 1000BASE-T łączy okablowania może mieć maksymalną długość 100 metrów i musi zapewnić przynajmniej wydajność klasy D. Standard 1000BASE-T wymaga wszystkich 4 par do transmisji. Jak zostało wspomniane w punkcie 2.3.1 minimalna klasa wydajności zdefiniowana dla systemów miedzianych w Data Center Klasa E A, która jest kompatybilna wydajnościowo wstecz z klasą D. 3.3.1 10 Gigabit Ethernet przez światłowód W 2002 roku protokół transmisji 10 Gigabitowego Ethernetu po włóknie światłowodowym został opisany w normie IEEE 802.3ae i skierowany zarówno do aplikacji LAN i WAN (tj. sieci lokalnych i rozległych). Z powodu mocnych ograniczeń długości linku w tych aplikacjach podczas używania tradycyjnych włókien 50/125 μm (OM2) oraz 62.5/125 μm (OM1) międzynarodowe standardy okablowania musiały opracować nowe, optymalizowane laserowo włókno transmisyjne 50/125 μm (włókno OM3) oferujące znacznie bardziej precyzyjne indeksowanie profilu rdzenia włókna. Znacznie bardziej efektywne modalne pasmo przenoszenia pozwoliło na dłuższe połączenia, które były potrzebne dla spełnienia wymagań rozległych sieci budynkowych. Istnieją dwa protokoły sieciowe 10 Gigabit Ethernet wykorzystujące włókna wielomodowe dla zastosowań w Data Center: 10GBASE-LX4 oraz 10GBASE-SR. Obydwie aplikacje wymagają transmisji dwuwłóknowych (duplexowych). 3.3.2. 10 Gigabit Ethernet po okablowaniu miedzianym Protokół 10 Gigabit Ethernet po miedzi (10GBASE-T), zdefiniowany jako IEEE 802.3an w 2007 roku był znaczącą zmianą dla transmisji miedzianych, tak jak IEEE 802.3ae dla światłowodów. Z powodu maksymalnej długości połączenia 37 metrów dla klasy E / kategorii 6 UTP (wersji nieekranowanej), standardy okablowania musiały zdefiniować nową klasę wydajności E A (wspomnianą w punkcie 2.3.1) która aktualnie jest minimalnym wymogiem dla okablowania miedzianego w Data Center. Klasa E A pozwala na zbudowanie kanałów transmisyjnych długości do 100 m w 10GBASE-T. Specyfikacja warstwy fizycznej 10 Gigabit Ethernet Typ okablowania PMD Technologia Złącze Medium transmisyjne Zasięg (metry) 10GBASE-T 4 pary RJ-45 Kategoria 6 UTP 37 Kabel miedziany Kategoria 6 STP Kategoria 6 A UTP/ 100 STP 10GBase-SR 850 nm VCSEL, OM1/OM2/OM3/ szeregowa OM4 MMF 33/82/300/400 1310 nm LD, OM1/OM2/OM3 10GBase-LRM 220/220/300 szeregowa MMF Podwójny 1310 nm LD, OM1/OM2/OM3 Światłowód 10GBase-LX4 (duplex) LC lub 10,000 WDM MMF SC 1310 nm LD, 10GBase-LR 10,000 szeregowa OS1 i OS2 SMF 1550 nm LD, 10GBase-ER 40,000 szeregowa OM1/OM2/OM3 względna szerokośc pasma200 MHz x km/500 MHz x km/2000 MHz x km OS1 włókno jednomodowe 9/125; OS2 włókno jednomodowe 9/125 z niskim pikiem wodnym Tabela 6: Zestawienie aplikacji, medium transmisyjnych oraz długości połączeń dla 10 Gigabit Ethernet Jak zostało wspomniane w punkcie 2.3.2 minimalnym wymogiem w okablowaniu Data Center jest światłowód OM3. Inne typy światłowodów zostały umieszczone tylko w celach informacyjnych DATA CENTER
3.4 40/100 GigaBit Ethernet Jako ostatni wdrożono standard IEEE 802.3ba opublikowany w roku 2010 roku. Standard ten definiuje jednocześnie 2 prędkości przesyłu danych (40 i 100 GigaBit Ethernet). W Data Center wykorzystujemy główne 4 aplikacje w ramach tej standaryzacji: 40GBASE-CR4 40GBASE-SR4 100GBASE-CR10 100GBASE-SR10 Wariant -CR używa miedzianych kabli, gdzie maksymalna długość połączenia jest ograniczona do 7 metrów, wariant -SR to aplikacja wykorzystująca włókna wielomodowe. 40GBASE-SR4 i 100GBASE-SR10 są pierwszymi aplikacjami ethernetowymi, które do transmisji wymagają więcej niż 2 włókien światłowodowych. Bazując na zwielokrotnionym przesyle danych 10Gb/s pracującym w pełnym duplexie, aplikacje te wykorzystują odpowiednio 8 (40GBASE-SR4) i 20 (100GBASE-SR10) i włókien wielomodowych. W związku z tym aplikacje te używają wielowłóknowych złączy MPO. Pomimo że w Data Center dominującymi aplikacjami są 40 i 100 Gigabit Ethernet na włóknach wielomodowych, dla porządku, w poniższej tabeli przedstawiono również kompleksowo aplikacje jednomodowe 40/100 Gigabit Ethernet. Długość kanału 40GBASE-SR4 Długość kanału 100GBASE-SR10 Długość kanału 40GBASE-LR4 Długość kanału 100GBASE-LR4 Długość kanału 100GBASE-ER4 OM3 50/125 μm 100 m 100 m niedostępne niedostępne niedostępne OM4 50/125 μm 100 m 100 m niedostępne niedostępne niedostępne OS1/OS2 9/12 μm niedostępne niedostępne 10 km 10 km 40 km Tabela 7: Długości kanałów zdefiniowane dla 10 GigaBit Ethernet w zależności od aplikacji i typu włókna światłowodowego 3.4.1 40GBASE-SR4 Poniższe grafiki (3 i 4) pokazują ideę równoległej transmisji danych w oparciu o wielowłóknowe połączenia wykorzystujące złącza MPO oraz odpowiednie wyprowadzenia sygnałów transmisyjnych dla połączeń 40GBase-SR4. Grafika 2: 40GBase-SR4 w pełnym duplexie. Używane jest 8 włókien światłowodowych Grafika 3: Złącze MPO dla 40GBase-SR4 DATA CENTER
3.4.2 100GBASE-SR10 Grafiki 4 i 5 przedstawiają ideę równoległej transmisji danych w oparciu o wielowłóknowe połączenia MPO oraz wyprowadzenia sygnałów dla transmisji 100GBase-SR10. Grafika 4: 100GBASE-SR10 w pełnym duplexie. Używane jest 20 włókien światłowodowych Grafika 5: Złącze MPO dla 40GBase-SR4 3.5 Budżet światłowodowy dla aplikacji ethernetowych Poza maksymalną długością połączenia, kolejnym ważnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę budżet mocy. Tabela 8 pokazuje budżet mocy dla wszystkich wspomnianych wcześniej aplikacji. Maksymalna strata (db) dla kanału transmisyjnego Aplikacja sieciowa Włókna wielomodowe Włókna jednomodowe 850 nm 1300 nm 1310 nm IEEE 802-3: 10BASE-FLand FB 12.5 (6.8)** - - IEEE 802-3: 1000BASE-SX 2.6 (3.56)** - - IEEE 802-3: 1000BASE-LX - 2.35 4.56 ISO/IEC 8802-3: 100BASE-FX 11.0 (6.0) - IEEE 802.3: 10GBASE-LX4 2.00 6.20 IEEE 802.3: 10GBASE-SR/SW 1.60 (62.5) 1.80 (OM2 50) 2.60 (OM3) - - 2.90 (OM4) IEEE 802.3: 10GBASE-LR/LW - - 6.20 IEEE 802.3: 40GBASE-LR4 - - Do dalszych rozważań IEEE 802.3: 100GBASE-LR4 - - 6.30 IEEE 802.3: 100GBASE-ER4 - - 18.0 IEEE 802.3: 40GBASE-SR4 1.9 (100m OM3/OM4) 1.5 (150m OM4)* - - IEEE 802.3: 100GBASE-SR10 1.9 (100m OM3/OM4) 1.5 (150m OM4)* - - *dla wszystkich wyszczególnionych protokołów uwzględnia się 1.5 db tłumienności wtrąceniowej na spawy i połączenia złączami w całym kanale, natomiast dla 40 i 100 GBE na włóknie OM4 uwzględnia się mniejsza tłumienność (1.0 db dla każdego spawu lub połączenia złączami), co nakłada wyższe wymagania technologiczne na złącza połączeniowe. **przedstawione wartości dla włókna 62.5/125μm. Wartości w nawiasach obowiązujące dla włókien 50/125μm Tabela 8: Budżet mocy kanału światłowodowego dla aplikacji ethernetowych w zależności od protokołu transmisyjnego i typu włókna światłowodowego Uwaga: Niektórzy producenci dostarczają transceivery QSFP+ dla Gb/s Ethernet, oferujące rozszerzony budżet światłowodowy i większe długości kanałów w porównaniu do specyfikacji IEEE. Więcej informacji można znaleźć w katalogach tych producentów. DATA CENTER
4. Zastrzeżony standard transmisyjny Cisco 40 Gb/s BiDi Cisco opracowało i opatentowało możliwość przesyłania 40Gb/s przy wykorzystaniu 2 włókien światłowodowych. Technologia ta nie jest kompatybilna z określonymi przez komisje IEEE standardami dla 40 Gb/s Ethernetu. Transceiver Cisco 40 Gb/s BiDi ma dwa 20-gigabitowe kanały, każdy transmitujący oraz odbierający jednocześnie 2 długości fal. Rezultatem jest wynikowe połączenie 40 Gb/s na 2 włóknach, zakończonych złączem LC Duplex. Grafika 6 przedstawia opisany sposób transmisji. Grafika 6: Cisco 40 Gb/s BiDi Budżet mocy dla 40 Gb/s BiDi to 2 db, co wymusza następującą specyfikację okablowania: Długość fali Typ kabla Szerokość rdzenia Pasmo przenoszenia Maksymalna długość (MHz x km) kabla 850 do 900 nm MMF 50.0 Mikronów 500 (OM2) 2000 (OM3) 4700 (OM4) 30m 100m* 125m** * Strata na złączu dla włókna OM3 to 1.5 db ** 125m na włóknie OM4 jest możliwe dla połączenia przy budżecie uwzględniającym stratę na złączu 1dB Tabela 9: Długości kanałów transmisyjnych dla Cisco 40 Gb/s BiDi 5. Aplikacje Fiber Channel (INCITS, T11) Aplikacja Fiber Channel jest gigabitową technologią sieciową używaną przede wszystkim do systemów magazynowania danych. Fiber Channel jest aplikacją ustandaryzowaną przez komitet techniczny T11 komisji InterNational Committee for Information Technology Standards (INCITS) oraz American National Standards Institute (ANSI) - akredytowanym komitetem standaryzacyjnym. Głównym polem działania aplikacji są superkomputery, ale stała się ona standardem w sieciach magazynujących dane SAN w Data Center. Poniżej pokazano rozwój technologii FCIA (Fiber Channel Industry Association) dla tej aplikacji 5.1 Wersje Fiber Channel Nazwa produktu Rozwój prędkości technologii Fiber Channel FC (v1.8) Przepustowość (MBps) Dawka danych (Gbaud) Data ukończenia specyfikacji technicznej przez T11 Dostępność na rynku* 1GFC 2GFC 4GFC 8GFC 16GFC 32GFC 128GFCp 64GFC 128GFC 256GFC 512GFC 1 TFC 200 400 800 1600 3200 6400 25600 12800 25600 51200 102400 204800 1.0625 2.125 4.25 8.5 14.025 28.05 4x28.05 TBD TBD TBD TBD TBD 1996 2000 2003 2006 2009 2013 2014 2016 2019 2022 2025 2028 1997 2001 2005 2008 2011 2015 2015 Żądania rynku Żądania rynku Żądania rynku Żądania rynku Żądania rynku Nazwa FC jest wykorzystywana przez wszystkie zastosowania kanałów i urządzeń transmisyjnych, włączając w to brzegowe i połączenia ISL. Każda specyfikacja prędkości zapewnia wsteczną kompatybilność z co najmniej dwoma wcześniejszymi generacjami (np. 8GFC jest kompatybilne wstecz z 4GFC i 2GFC) *Daty w przyszłości są prognozowane
5.2 Aplikacja Fiber Channel po okablowaniu miedzianym Pomimo, że większość aplikacji Fiber Channel transmitowanych jest światłowodowo, jest ona również dostępna do uruchomienia na okablowaniu miedzianym. W 2007 roku INCITS 435 zatwierdziło zbiór specyfikacji dla aplikacji FC-BaseT. Aplikacje stworzono specjalnie dla użytkowników dla których zastosowanie światłowodów jest za kosztowne. Rozszerzając zastosowanie FC na miedziane okablowanie, T11 chciało zwiększyć konkurencyjność Fiber Channel w środowiskach niskobudżetowych. Powszechnie stosowane specyfikacje aplikacji Fiber Channel Typ PMD Technologia Złącze Medium Maksymalna długość połączenia [m] 4GFCBase-T Klasa E/E A 40/100 Miedziane 2GFCBase-T 4 pary RJ-45 Klasa D/E/E A 60/70/100 1GFCBase-T Klasa D/E/E A 100 Tabela 11: Długości połączeń dla Fiber Channel po okablowaniu miedzianym zależny od aplikacji oraz klasy wydajności okablowania 5.3 Aplikacja Fiber Channel po światłowodzie Jak wspomniano wcześniej, aplikacje Fiber Channel głównie są uruchamiane na okablowaniu światłowodowym. Zdefiniowano kilka długości zależnych od medium i rodzaju aplikacji Fiber Chanel. Tabela 12 daje kompletny przegląd tych możliwości. Długość kanału (m) Typ włókna 1 Gbps FC 2 Gbps FC 4 Gbps FC 8 Gbps FC 16 Gbps FC 32 Gbps FC OM1, 62.5/125 μm 300 150 70 21 15 N/A OM2, 62.5/125 μm 300 150 70 21 15 N/A OM2, 50/125 μm 500 300 150 50 35 20 OM3, 50/125 μm 860 500 380 150 100 70 OM4, 50/125 μm min. 860 Min 500 400 190 125 100 OS1/OS2, 9/125μm 10000 10000 10000 10000 10000 10000 Uwaga: odległości te zostały wyspecyfikowane dla Fiber Channel przy założeniu, że tłumienie spawów i połączeń jest mniejsze od 1.5 db dla włókien wielomodowych oraz 2 db dla włókien. Tabela 12: Długości kanałów dla aplikacji Fiber Channel w zależności od typu włókna.
5.4 Aplikacja Fiber Channel po Ethernecie (FCoE) Aplikacja Fiber Channel po Ethernecie (FCoE) jest nowym rozszerzeniem protokołu Fiber Channel wykorzystującym Ethernet jako fizycznej technologii transmisji. FCoE łączy w sobie technologię Fiber Channel i Ethernet celem dostarczenia Użytkownikowi końcowemu połączonych opcji sieciowania do przechowywania danych SAN oraz ruchu po sieci LAN. Połączony FCoE z rozszerzeniami do Ethernetu umożliwia w Data Center ujednolicenie infrastruktury wejść/wyjść w konwergentną sieć. FCoE jest prostą metodą transmisji, w której ramki danych Fiber Channel zawierają się w ramkach danych ethernetowych w serwerze. Serwer łączy ramki informacji Fiber Channel i Ethernet przed wysłaniem ich do sieci LAN i rozłącza je po dotarciu. Serwerowe wejścia/wyjścia łączą interfejs karty sieciowej (NIC) oraz karty host bus adaptera (HBA) w jeden połączony adapter sieciowy (CNA). Połączenie Fiber Channel wymaga użycia 10-Gigabit Ethernet. FCoE Rozwój prędkości technologii Fiber Channel po Ethernecie (v11) Odpowiednik Technologia Nazwa produktu Przepustowość prędkość zaprezentowana transmisji Dostępna na rynku 10GFCoE 2400 10.3125 2008 2009 40GFCoE 9600 41.225 2010 Żądania rynku 100GFCoE 24000 100.3125 2010 Żądania rynku Tabela 13: Rozwój prędkości Fiber Channel. FCoE transmituje FC przez Ethernet. Dla zapewnienia pełnej kompatybilności wymaga się zastosowania odpowiednich modułów SFP+, pozwalających na wykorzystanie wszystkich standardowych i niestandardowych technologii optycznych oraz dodatkowo pozwalających na wykorzystanie bezpośrednich kabli połączeniowych, wykorzystujących elektryczny interfejs SFP+. Odmiennie porty FCoE muszą być zgodne ze standardami i wymaganiami kompatybilności Ethernetu. 5.5 Budżet światłowodowy dla aplikacji Fiber Channel Budżet światłowodowy (db) Typ włókna 1 Gbps FC 2 Gbps FC 4 Gbps FC 8 Gbps FC 16 Gbps FC 32 Gbps FC OM1, 62.5/125μm 3 2.1 1.78 1.58 - niedostępny OM2, 50/125μm 3.85 2.62 2.06 1.68 1.63 2.02 OM3, 50/125μm 4.62 3.31 2.88 2.04 1.86 1.87 OM4, 50/125μm 4.62 3.31 2.95 2.19 1.95 1.87 OS1/OS2, 9/125μm 7.8 7.8 7.8 6.4 6.4 6.21 Tabela 14: Budżet światłowodowy dla Fiber Channel po światłowodzie w zależności od aplikacji i typu włókna
Długości kanałów podane w 5.3 bazują na 1.5 db tłumienności wtrąceniowej dla wszystkich połączeń i spawów wielomodowych. Jednak odchyłka tłumienia od wskazanej 1.5 db spowoduje zmianę maksymalnych długości połączeń, tak jak pokazuje tabela 15 400-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (db) 3.0 db 2.4 db 2.0 db 1.5 db 1.0 db M5F (OM4) 200 / 3.72 300 / 3.49 370 / 3.34 400 / 2.95 450 / 2.63 M5E (OM3) 150 / 3.54 290 / 3.45 320 / 3.16 380 / 2.88 400 / 2.45 M5 (OM2) 70 / 3.26 120 / 2.85 130 / 2.49 150 / 2.06 170 / 1.64 800-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (db) 3.0 db 2.4 db 2.0 db 1.5 db 1.0 db M5F (OM4) 50 / 3.18 120 / 2.83 160 / 2.58 190 / 2.19 220 / 1.80 M5E (OM3) 35 / 3.13 110 / 2.80 125 / 2.45 150 / 2.04 180 / 1.65 M5 (OM2) Nie dostępny 35 / 2.53 45 / 2.16 50 / 1.68 60 / 1.22 1600-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (db) 3.0 db 2.4 db 2.0 db 1.5 db 1.0 db M5F (OM4) 50 / 2.58 100 / 2.36 125 / 1.95 35 / 1.63 M5E (OM3) Nie dostępny 40 / 2.54 75 / 2.27 125 / 1.95 35 / 1.63 M5 (OM2) Nie dostępny 25 / 2.09 35 / 1.63 35 / 1.63 3200-SN maksymalny dystans / budżet mocy w zależności od innych straty tłumienia Typ włókna Dystans (m) / Budżet światłowodowy (db) 3.0 db 2.4 db 2.0 db 1.5 db 1.0 db M5F (OM4) 20 / 3.04 65 / 2.64 60 / 2.24 100 / 1.86 110 / 1.48 M5E (OM3) 15 / 3.03 45 / 2.64 60 / 2.24 70 / 1.87 80 / 1.41 M5 (OM2) Nie dostępny 15 / 2.52 15 / 2.52 20 / 2.02 80 / 1.41 Tabela 15: Długości kanałów dla Fiber Channel w zależności od aplikacji i tłumienia
6. InfiniBand InfiniBand jest technologią, która została stworzona żeby przezwyciężyć problemy związane z ruchem danych pomiędzy urządzeniami wejścia/wyjścia a przetwarzaniem danych w stosie. Architektura InfiniBand (IBA) jest przemysłowym standardem architektury transmisji dla interfejsów wejścia/wyjścia (I/O) serwerów i komunikacji między serwerami. Interfejs ten został stworzony przez InfiniBandSM TradeAssociation (IBTA) celem dostarczenia odpowiedniego poziomu niezawodności, dostępu, wydajności oraz skalowalności niezbędnej do obsługi aktualnych i przyszłych systemów serwerowych. Wydajności są znacząco wyższe niż te osiągane z struktur magistralowych dotychczasowych szyn danych wejść/wyjść. Pomimo że InfiniBand został stworzony do wydajnych połączeń I/O został on szeroko rozpowszechniony w wysokowydajnych komputerowych klastrach oraz systemach przechowywania danych ze względu na wysoką przepustowość oraz niskie opóźnienia połączeń, jakie oferuje. Poniższy wykres pokazuje rozwój technologii InfiniBand (zaczerpnięto ze strony InfiniBand Trade Association, www.infinibandta.org) SDR - Single Data Rate DDR - Double Data Rate QDR - Quad Data Rate FDR - Fourteen Data Rate EDR - Enhanced Data Rate HDR - High Data Rate NDR - Next Data Rate Grafika 7: Przedstawienie rozwoju technologii InfiniBand z strony organizacji IB Trade Association www.infinibandta.org Protokół SDR dla połączeń wielomodowych (IB 1x-SX) oraz wszystkich jednomodowych (IB 1x-LX) wykorzystuje do transmisji 2 włókna światłowodowe z złączami typu LC. Wszystkie inne protokoły, poczynając od DDR, wykorzystują wielowłóknowe złącza typu MPO. Aplikacja IB 1x-SX IB 4x-SX IB 8x-SX IB 12x-SX IB 1x-LX IB 4x-LX Tabela 16: Aplikacje InfiniBand oraz typy złączy Typ złącza 2 x LC 1 x MPO 12f 2 x MPO 12f 2 x MPO 12f 2 x LC 2 x LC
6.1 Długości kanałów Maksymalne długości kanałów zależą od wielkości paczki danych, ilości równoległych transmisji oraz od typu włókna światłowodowego. Tabela 17 zestawia te wartości: Długość kanału (m) Typ włókna IB 1x-SX IB 4x-SX IB 8x-SX IB 12x-SX IB 1x-LX IB 4x-LX SDR/DDR/QDR SDR/DDR SDR/DDR SDR/DDR SDR/DDR/QDR SDR OM1, 62.5/125μm 125/65/33 75/50 75/50 75/50 niedostępne niedostępne OM2, 50/125μm 250/125/82 125/75 125/75 125/75 niedostępne niedostępne OM3, 50/125μm 500/200/300 200/150 200/150 200/150 niedostępne niedostępne OM4, 50/125μm* 500/200/300 200/150 200/150 200/150 niedostępne niedostępne OS1/OS2, 10km dla niedostępne niedostępne niedostępne niedostępne 9/125μm wszystkich 10km * Fizyczna specyfikacja InfiniBand nie uwzględnia włókna OM4, włókno OM4 jest traktowane identycznie jak OM3. Tabela 17: Długości kanałów InfiniBand w zależności od typu aplikacji i typu włókna światłowodowego 6.2 Budżet światłowodowy dla aplikacji InfiniBand Typ włókna OM1, 62.5/125μm IB 1x-SX SDR/DDR/QDR IB 4x-SX SDR/DDR Budżet światłowodowy (db) IB 8x-SX SDR/DDR IB 12x-SX SDR/DDR IB 1x-LX SDR/DDR/QD R IB 4x-LX SDR 6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne OM2, 50/125μm 6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne OM3, 50/125μm 6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne OM4, 50/125μm* 6/7.93 4.8/6.25 4.8/6.25 4.8/6.25 niedostępne niedostępne OS1/OS2, 9/125μm niedostępne niedostępne niedostępne niedostępne 9/9.8 6.2 * Fizyczna specyfikacja InfiniBand nie uwzględnia włókna OM4, włókno OM4 jest traktowane identycznie jak OM3. Tabela 18: Budżet kanału światłowodowego IB
Grafika 8. Infrastruktura systemu kablowego TE Connectivity TE Connectivity to 13mld korporacja technologiczna, która opracowuje i wytwarza złącza elektroniczne, komponenty oraz systemy obecne w produktach, które zmieniają obecny Świat. Celem TE jest innowacja, współpraca i pomoc w rozwiązywaniu problemów realizowana przez inżynierów na całym Świecie, dzięki czemu mogą oni podejmować z sukcesem największe wyzwania oraz tworzyć produkty nowatorskie, bardziej inteligentne, bezpieczniejsze, bardziej przyjazne dla środowiska i bardziej wydajne. Produkty TE można znaleźć prawie we wszystkich elektronicznych produktach na świecie, sprawiając że TE jest małą częścią milionów największych i najlepszych pomysłów oraz projektów.