搭乘數(shù)據(jù)中心快車多模光纖：光通信的下一個“頭號玩家”

高超

盡管市場需求量不及單模光纖，但是隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)數(shù)量不斷增多，作為數(shù)據(jù)中心和局域網(wǎng)用主流光纖——多模光纖的地位亦水漲船高。

在最近幾次運(yùn)營商集采中，以G.652D為代表的普通單模光纖一直是主力軍，而且在商務(wù)部反傾銷調(diào)查中，單模光纖也是重點(diǎn)調(diào)查對象，不過要是聚焦到數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，多模光纖卻取代了單模光纖，成為了座上賓。而且國內(nèi)能夠生產(chǎn)新型多模光纖的企業(yè)也是鳳毛麟角，顯然這是一片待開發(fā)的藍(lán)海。

與單模光纖最大的不同在于，多模光纖具有更大的直徑。據(jù)了解，多模光纖的纖芯直徑能達(dá)到50?m或62.5?m，而單模光纖的纖芯直徑僅有8-10?m，不過兩者的包層直徑都為125?m。更大的纖芯直徑意味著，多模光纖可以支持多個傳輸模式，雖然這導(dǎo)致其價(jià)格高于單模光纖，但是單模光纖多采用固態(tài)激光二極管作為光源，而多模光纖多采用LED作為光源，顯然前者的設(shè)備比后者的設(shè)備更昂貴，導(dǎo)致使用多模光纖的成本遠(yuǎn)小于使用單模光纖的成本，加之，在短距離光傳輸條件下，特別是局域網(wǎng)布線場景中，多模光纖與單模光纖的工作狀態(tài)一樣良好，因而在成本優(yōu)勢的推動下，多模光纖更適合用于數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

更為重要的是，未來將步入萬物互聯(lián)、全民上云的時代，數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用將越來越廣泛，這也是近年來全國各地加快建設(shè)數(shù)據(jù)中心的主要原因，而隨著這波數(shù)據(jù)中心建設(shè)潮的到來，多模光纖也迎來了春天，將很快成為國內(nèi)外諸多光通信廠商的必爭之地。

發(fā)展中的多模光纖

與單模光纖一樣，多模光纖也在不斷的優(yōu)化，目前使用最廣泛的是OM 3/OM4，而新一代寬帶多模光纖OM5也已經(jīng)問世，正逐步推向市場。

多模光纖的研發(fā)始于上個世紀(jì)七八十年代。當(dāng)時國際電工委員會（IEC）推薦了四種不同芯/包尺寸的漸變折射率多模光纖，即A1a、A1b、A1c和A1d，纖芯/包層直徑（?m）分別為50/125、62.5/125、85/125和100/140但是在隨后的實(shí)際應(yīng)用中，A1c和A1d兩類光纖被淘汰，A1a和A1b光纖發(fā)展至今，成為局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)的首選。

不過，在2002年9月，ISO/IEC 11801頒布了新的多模光纖標(biāo)準(zhǔn)等級，將多模光纖重新分為OM1、OM2和OM3三類。后來又于2009年8月，TIA標(biāo)準(zhǔn)委員會表決通過了新的多模光纖標(biāo)準(zhǔn)， 即OM4。

目前，OM3/OM4在數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用范圍最廣，其中OM3在850nm波長下等效帶寬達(dá)到2000MHz·km，而OM4在850nm波長下等效帶寬達(dá)到4700MHz·km，在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中，在100米的距離內(nèi)，可以支持40Gbps和100Gbps以太網(wǎng)，16Gbps和32Gbps光纖通道的數(shù)據(jù)傳輸要求。

不過值得注意的是，隨著虛擬化、云計(jì)算、高速端口等應(yīng)用逐步增多，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)速度正向100Gbps，乃至400Gbps方向發(fā)展。盡管目前的OM3/OM4多模光纖可以通過并行傳輸?shù)姆绞綕M足上述需求，但是這需要并聯(lián)大量的光學(xué)通道，安裝復(fù)雜，布線成本高昂。正是出于上述考慮，2016年10月，OM5這種新型寬帶多模光纖標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布。

OM5光纜在支持所有傳統(tǒng)應(yīng)用方面至少與OM4有同樣優(yōu)秀的表現(xiàn)，而且它與OM3/OM4光纜完全兼容并可互操作。康普公司亞太區(qū)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建筑架構(gòu)師Matias Peluffo認(rèn)為，OM5的設(shè)計(jì)旨在支持850-950nm范圍內(nèi)的至少四個低成本波長，從而能夠優(yōu)化支持新興的SDWM（短波波分復(fù)用）應(yīng)用，將平行光纖數(shù)量減少至少四倍，實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速度。

數(shù)據(jù)中心是主戰(zhàn)場

從上個世紀(jì)七八十年代至今，多模光纖也有幾十年的歷史，但是與單模光纖相比，其市場規(guī)模依然有限，主要原因仍在于光纖本身。

據(jù)了解，多模光纖中傳輸?shù)哪Ｊ蕉噙_(dá)數(shù)百個，各個模式的傳播常數(shù)和群速率不同，使光纖的帶寬窄，色散大，損耗也大，只適于中短距離和小容量的光纖通信系統(tǒng)。以O(shè)M4多模光纖為例，在10Gbps系統(tǒng)傳輸中，傳輸距離可達(dá)300-600m；在40Gbps和100Gbps系統(tǒng)中，傳輸距離在100-125m。

傳輸距離短限制了多模光纖的應(yīng)用場景，使其不能像單模光纖那樣應(yīng)用于長距離骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)建設(shè)，但是在短距離傳輸上，多模光纖較單模光纖仍有較強(qiáng)的競爭力，這其中的關(guān)鍵就是光模塊成本。

據(jù)了解，單模光纖需要非常昂貴的1300nm波長的光模塊，其成本大約是850nm波長多模光模塊的2-3倍，綜合來看，一個多模光纖系統(tǒng)的建設(shè)成本要遠(yuǎn)低于單模光纖系統(tǒng)。顯然，在光纖用量巨大，但網(wǎng)絡(luò)布線距離在90m以內(nèi)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場景下，多模光纖是較理想的選擇。

正是由于多模光纖的應(yīng)用場景較少，僅局限于局域網(wǎng)、存儲網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、辦公大樓布線等應(yīng)用場景，市場規(guī)模難以與單模光纖相匹敵，因此國內(nèi)外從事多模光纖生產(chǎn)的廠商相對較少。在國內(nèi)，長飛、烽火、中天科技是其中的代表企業(yè)，而國外以康寧、普睿司曼、OFS等企業(yè)為主，產(chǎn)品覆蓋OM2、OM3、OM4等多個產(chǎn)品類別，甚至還開發(fā)出了OM5這種最新型的寬帶多模光纖。

雖然與單模光纖相比，多模光纖的光環(huán)要暗淡一些，但是其仍然可以隨著數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展而發(fā)光發(fā)熱。

未來的路

鑒于應(yīng)用場景的適配，多模光纖的未來與數(shù)據(jù)中心的發(fā)展息息相關(guān)。

有數(shù)據(jù)顯示，2017年中國數(shù)據(jù)中心市場增長迅速，市場規(guī)模達(dá)到987億元，同比增長38%。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、視頻、網(wǎng)絡(luò)游戲等垂直行業(yè)客戶需求穩(wěn)定增長，預(yù)計(jì)未來五年中國數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將持續(xù)上升，到2023年市場規(guī)模有望接近4800億元。

數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模不斷上升的同時，100G、400G等技術(shù)也相繼引入數(shù)據(jù)中心建設(shè)中。前不久，新華三就與英特爾等合作伙伴一起推出了400G整體數(shù)據(jù)中心解決方案。100G/400G技術(shù)的運(yùn)用，可以幫助數(shù)據(jù)中心處理更大的數(shù)據(jù)負(fù)載，滿足未來云計(jì)算、大數(shù)據(jù)，乃至無所不在的物聯(lián)網(wǎng)的需求。

值得注意的是，與100G/400G技術(shù)同時登場的還有SDWM技術(shù)。據(jù)介紹，該技術(shù)可以增加每根光纖的通信容量， 大大減少所需光纖數(shù)量，實(shí)現(xiàn)傳輸速率的整體提升。原理是，SDWM技術(shù)能夠擴(kuò)展多模光纖傳輸時所用的波長范圍，將傳統(tǒng)多模光纖所用的850nm擴(kuò)展為850-950nm，支持850-950nm波段四個波長的操作窗口，利用性價(jià)比高的短波的垂直腔面發(fā)射激光光源和優(yōu)化的寬帶多模光纖，在一根多模光纖上支持四個波長的傳輸數(shù)據(jù)，把需要的光纖芯數(shù)降低為原來的1/4。

能夠與SDWM技術(shù)匹配，并滿足未來100G/400G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的多模光纖OM5也已經(jīng)面世，長飛、康寧、普睿司曼、OFS等企業(yè)均有能力生產(chǎn)這種光纖，其他企業(yè)也正在跟進(jìn)，不久也有相關(guān)產(chǎn)品推出。

不過，在OM5商用問題上，業(yè)界頗為謹(jǐn)慎。康寧光通信亞太市場總監(jiān)Scott Gregg就此撰文表示，在100G網(wǎng)絡(luò)中，且傳輸距離超過100m，OM5的使用優(yōu)勢較明顯，因其傳輸距離比OM4多50m。但是目前的企業(yè)局域網(wǎng)或數(shù)據(jù)中心很少部署100G網(wǎng)絡(luò)，從而使得OM5普及率較低。不過他同時也堅(jiān)信，當(dāng)企業(yè)部署100G開始變得更普遍時，若需要傳輸距離達(dá)到150m的話，則OM5的吸引力更大。畢竟在滿足傳輸距離的前提下，鏈路成本越低，就越受到客戶歡迎。

但不管怎樣，鑒于數(shù)據(jù)中心未來的建設(shè)規(guī)模將不斷擴(kuò)大，多模光纖需求量也將快速增長，促使更多廠家進(jìn)入，這意味著，多模光纖有望成為光通信的下一片藍(lán)海。