極性管理方式

文｜美國(guó)康寧公司

在數(shù)據(jù)中心，我們特別提到布線極性管理，就是要確保系統(tǒng)設(shè)備正常工作。因?yàn)樵谙到y(tǒng)連接從2芯光纖接口到12芯光纖接口的演進(jìn)過(guò)程中，布線極性已成為系統(tǒng)設(shè)備能否正常工作和運(yùn)行的關(guān)鍵因素。各個(gè)系統(tǒng)有各自的極性管理方式，本文討論TIA 942定義的基于2芯和12芯結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)及其極性管理方式。

業(yè)界首個(gè)數(shù)據(jù)中心通信基礎(chǔ)設(shè)施指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)是TIA 942。透徹理解這一結(jié)構(gòu)化布線標(biāo)準(zhǔn)，將確保數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)設(shè)備極性的正確性。

TIA 942標(biāo)準(zhǔn)于2005年4月頒布，其目的是為數(shù)據(jù)中心和計(jì)算機(jī)房在規(guī)劃和工程實(shí)施之前提供必要的信息。TIA 942整合了之前所有關(guān)于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用規(guī)范的單一文件，定義了通信空間、基礎(chǔ)設(shè)施組件和每個(gè)數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)的需求描述。特別提到的是，該標(biāo)準(zhǔn)定義了星型拓?fù)?、布線距離、建筑物基礎(chǔ)設(shè)施需求、標(biāo)簽管理以及系統(tǒng)冗余等諸多方面的指導(dǎo)規(guī)范。

TIA 942定義的數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵要素是MDA、HDA、ZDA、EDA以及TR。

MDA是數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的主配線點(diǎn)，即主交叉連接設(shè)置于此。當(dāng)EDA直接連接至MDA，MDA將擔(dān)負(fù)起HDA的交叉連接功能。每個(gè)數(shù)據(jù)中心都應(yīng)設(shè)置至少一個(gè)MDA、HDA為EDA服務(wù)，而EDA設(shè)置在終端設(shè)備處。

連接方式的不同決定了不同的極性規(guī)劃方案，以確保所有系統(tǒng)設(shè)備工作正常。如圖1所示，系統(tǒng)設(shè)備有如下的連接方式：MDA-HDAZDA-EDA、MDA-ZDA-EDA、MDA-EDA。

整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)一系列直接連接和交叉連接完成互聯(lián)，這取決于主干基礎(chǔ)布線和系統(tǒng)設(shè)備的類型。當(dāng)前的2芯系統(tǒng)能夠支持最高10G以太網(wǎng)和16G光纖通道協(xié)議系統(tǒng)。但未來(lái)40G/100G系統(tǒng)一定是構(gòu)建于并行光學(xué)技術(shù)之上。規(guī)劃出一種能演進(jìn)到更高速率的基礎(chǔ)布線，將使得系統(tǒng)極性具備兼容性。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心主干基礎(chǔ)布線系統(tǒng)有2芯和12芯，我們展開(kāi)來(lái)看。

圖1 The Strycture of the TIA 942 Architecture

（1）2芯和12芯布線系統(tǒng)的定義

大多傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用2芯布線系統(tǒng)，如圖2所示。從主干/水平布線出的光纖鏈路以2芯光纖連接器成端，再直接連接至基于2芯光纖收發(fā)器的系統(tǒng)設(shè)備。

圖2 Base-2 Cabling System

然而，對(duì)于今天相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的技術(shù)設(shè)施而言，主干布線系統(tǒng)正朝著陣列式連接器或者M(jìn)TP連接器邁進(jìn)，這將支持主干更高密度的應(yīng)用，如圖3所示。在MDA、HDA、ZDA、EDA等任何需要提供交叉連接或直接成端于系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合，采用12芯MTP連接器扇出為6對(duì)2芯連接器技術(shù)。

圖3 Base-12 Cabling System

MTP與單芯、雙芯光纖連接器一樣，采用鎖閂設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)連接器之間的適配，但卻不能確保MTP連接器像雙芯連接器一樣的極性互通。因此，對(duì)于使用MTP這樣12芯的連接器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心而言，一定要為極性管理作前期規(guī)劃。

（2）2芯光纖系統(tǒng)的極性管理方式

2芯光纖布線系統(tǒng)可采用一組A/B跳線完成極性管理（如圖4所示）。A跳線是直連跳線，B跳線是交連跳線。B跳線的作用是確保發(fā)出的光信號(hào)與接收的光信號(hào)在不同的兩個(gè)方向傳輸。這種極性管理的方式只需要在系統(tǒng)的末端進(jìn)行。

圖4

當(dāng)今局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)和數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）技術(shù)迫切要求采用MTP陣列技術(shù)的光纖連接器進(jìn)行高密度配線。這必然會(huì)應(yīng)用一種工廠預(yù)先裝配和端接好的MTP-MTP光纖接頭的主干光纜。正因?yàn)檫@種主干光纜兩端是陣列式光纖連接器，同時(shí)終端設(shè)備的光收發(fā)端口是現(xiàn)行典型的獨(dú)立單芯雙工光口，主干光纜要與一種MTP與常規(guī)獨(dú)立連接器互轉(zhuǎn)類型接口的模塊配套使用，這種經(jīng)工廠工藝制造測(cè)試的模塊連接在主干光纜的MTP兩端，實(shí)現(xiàn)陣列式光纖到單芯的扇出（分支）作用。由于許多系統(tǒng)在主干配線使用了這種陣列式連接器，使得極性管理稍許復(fù)雜。

TIA 568C.0該標(biāo)準(zhǔn)包含了A、B、C三種最簡(jiǎn)單的方式作為范例。該標(biāo)準(zhǔn)在B.4.1章節(jié)中提到“其實(shí)有多種方式可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)極性管理，本標(biāo)準(zhǔn)只是將可能用到的方式作為實(shí)例來(lái)描述”。這“可能”一詞正是說(shuō)明可選擇的極性方式包括了標(biāo)準(zhǔn)中所提到的，也包括那些未提到的方式。

目前，業(yè)界現(xiàn)存的5種極性方式（如圖5所示）均不相互兼容。

圖5 Polarity Methods for Array Connectors

（3）光纖模塊中的極性校正

這種方式的光纖模塊采用兩種類型：內(nèi)部直連和兩兩交連（如圖6所示），采用標(biāo)準(zhǔn)跳線，但需要在MDA和EDA之間的連接提前規(guī)劃好，兩種模塊成對(duì)出現(xiàn)。

圖6 A+B Module Polarity Method

（4）同一模塊正反安裝（A/B）

這種方式的光纖模塊采用同一類型：兩個(gè)模塊均為內(nèi)部直連，采用標(biāo)準(zhǔn)跳線，但需要將鎖閂的方向保持一致，即同一模塊正反安裝（如圖7所示）。這樣，在同一條鏈路中，一個(gè)模塊的1口將對(duì)應(yīng)另一個(gè)模塊的12口。從邏輯上來(lái)講，一端模塊的1口應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)另一端的1口，但必須提前規(guī)劃并標(biāo)明模塊的正反安裝位置。這樣不僅增加極性管理的復(fù)雜性，且這種安裝方式的模塊因?yàn)镸TP接頭鎖閂同向而無(wú)法支持單模光纖的APC類型。

圖7 One Module Polarity Method

（5）正反跳線

這種方式的光纖模塊，兩端均采用內(nèi)部直連，主干光纜也是直連的，僅在兩端采用不同的直連跳線和交連跳線（如圖8所示）。因?yàn)闃O性轉(zhuǎn)移到了系統(tǒng)的末端來(lái)管理，因此該項(xiàng)任務(wù)留給了最終用戶。

圖8 A+B Patch Cord Method

（6）主干光纜采用線對(duì)兩兩交叉

采用線對(duì)兩兩交叉的主干光纜解決光纖極性問(wèn)題，在光纖通道兩端使用同一類型直連模塊和標(biāo)準(zhǔn)跳線。正因?yàn)闃O性在主干光纜中進(jìn)行管理，故若加入延長(zhǎng)光纜則需要提前進(jìn)行規(guī)劃，并有可能需要加入特殊跳線（如圖9所示）。

（7）模塊、主干光纜均為同一類型

這種方式在光纖通道兩端采用同一類型模塊，無(wú)需為了極性而正反安裝或另行規(guī)劃，支持標(biāo)準(zhǔn)跳線和一切與線纜相關(guān)的組件無(wú)需考慮極性設(shè)計(jì)。這種方式就是“通用極性”（如圖10所示）。

極性管理與機(jī)構(gòu)化布線給基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了許多困難，通過(guò)以上列舉的5種極性方式能或多或少的解決一些問(wèn)題。圖11，為分析模型。

圖9 Pair-wise Flip in Trunk Cable Method

圖10 Same Module,SameTrunk Method（Unlversal Polarity）

圖11 Logical and Physical Architecture

該例采用TIA 942結(jié)構(gòu)化布線所規(guī)范的組成體系，即MDA、HDA、ZDA和EDA，網(wǎng)絡(luò)在邏輯上包括三臺(tái)含冗余通路的路由器/交換機(jī)。MDA與HDA之間為交叉連接，其余區(qū)域之間為直接連接。接下來(lái)我們分別采用這5種方式來(lái)對(duì)系統(tǒng)連接的極性進(jìn)行管理。

（8）同一模塊正反安裝（A/B）

如圖12所示，MDA需要A＋B兩種模塊，兩個(gè)B模塊設(shè)置在HDA、EDA配置A模塊。這樣可確保所連接的系統(tǒng)正常工作，僅需要一種直連跳線。

（9）正反跳線

采用同種類型模塊和標(biāo)準(zhǔn)光纜僅在系統(tǒng)邊緣采用不同跳線的方式實(shí)現(xiàn)極性管理。如圖13所示，EDA處采用交叉連接跳線，而HDA需要交連和直連兩種跳線實(shí)現(xiàn)極性管理。

圖12

圖13

（10）主干光纜采用線對(duì)兩兩交叉

在MDA/HDA及HDA/ZDA之間采用交叉線對(duì)的主干光纜，如圖14所示，可采用同一類型模塊，但是一定要對(duì)光纜進(jìn)行極性管理，并需要接入交連跳線來(lái)確保極性。

（11）通用極性

通用極性系統(tǒng)很容易進(jìn)行管理，如圖15所示，采用同一類型模塊和標(biāo)準(zhǔn)光纜，所有的跳線采用直連方式。這一切源于通用極性模塊中的極性配置方式。

圖14

圖15

其實(shí)，對(duì)于12芯光纖系統(tǒng)而言，有許多方式可以進(jìn)行極性管理。如圖16所示，總結(jié)了每種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

我們可以看出，主干網(wǎng)絡(luò)所采用的極性方式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的極性管理方式影響極大。那么，我們可以得出這樣的結(jié)論，只有對(duì)數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)化布線的核心需求有了最合理的規(guī)劃和透徹的理解，才能確保系統(tǒng)在當(dāng)下和未來(lái)的正常運(yùn)行。

圖16 Base-12 Polarity Manngement Methods