新基建案例说 | 中国信通院数据中心高速互连产品检测，助力大数据中心新基建
数据中心作为新基建的重要建设内容，是众多新型信息通信技术的载体。数据中心新基建有力地支撑了移动互联网、云计算、大数据等新技术的迅速发展。5G、工业互联网、人工智能等新型基础设施的建设和应用将带来更大规模的数据量，需要加快部署大数据中心，提高数据中心数据处理和存储能力、内部互连带宽和灾备能力。
数据中心互连场景
新一代的数据中心为了应对数据流量的增长以及兼顾更灵活的扩容升级和冗余备份能力，普遍开始采用Spine-Leaf网络架构，这种网络架构主要由脊交换层（Spine）和叶交换层（Leaf）两部分组成，每一个叶交换节点都与每一个脊交换节点相连，大大提高了不同服务器间的通信效率，降低了延时，使数据中心内部的数据交换和吞吐能力更强，同时网络结构也更加扁平化和密集。
数据中心Spine-Leaf网络架构
数据中心内互连场景主要分为以下几种：
一、服务器和架顶（TOR）交换机互连，一般互连长度小于20m，主要使用直连电缆DAC或有源光缆AOC连接。目前以10G、25G速率为主，正在向100G过渡，未来将向200G升级。
二、TOR交换机和Leaf交换机互连，一般互连长度小于500m，其中100m以下距离主要通过多模MPO/MTP光缆组件和850nm波长的光模块互连；100m～500m距离主要采用并行单模（PSM）技术通过单模MPO/MTP光缆组件和1310nm波长的光模块互连。目前光模块速率以40G、100G为主，正在向400G过渡，未来将向800G升级。
三、Leaf交换机和Spine交换机互连，一般互连长度小于2km，主要采用波分复用技术通过单模双工LC光缆组件和光模块互连，以粗波分复用（CWDM）技术为主。目前光模块速率以100G为主，正在向400G过渡，未来将向800G升级。
数据中心光互连特点
随着数据中心内流量的快速增长，数据中心内光互连产品呈现出以下的特点。
高速率大带宽：数据中心流量的爆发式增长驱动光模块速率增加，单通道速率提升、通道数量增加、高阶调制技术应用都促使光模块速率不断升级，并呈加速态势。光模块速率从10G升级到40G用了5年，从40G到100G用了4年，从100G到400G用了3年，从400G到800G或许将仅用2年时间。同时，为支持不断提升的传输速率，多模光纤的带宽也越来越大，从满足单波长传输发展到满足4波长传输。
高密度低功耗：为提高交换机和服务器单板传输容量，光纤连接器和光模块都向着更加小型化高密度方向发展。传统的单芯SC和双芯LC光纤连接器逐渐被高密度的MPO/MTP多芯光纤连接器所取代，如一个8芯MPO/MTP连接器光纤密度大约是SC连接器的5倍，是LC连接器的3倍多。目前一个MPO/MTP插头可以满足高达72芯的布线需求。光模块的体积也越来越小，如400G QSFP-DD封装光模块的体积约为CFP8封装光模块的1/3。同时，光模块也持续向低功耗演进，低功耗产生更低的发热量，不仅有利于提高光模块的性能和部署密度，而且能够节约能耗。
高可靠快交付：数据中心内一般采用预制成端光缆组件来和光模块进行连接。预制成端光缆组件在工厂进行预端接，避免现场熔接，降低了现场施工安装对性能的影响，保证了施工前后产品性能的一致性，提高了可靠性。而且预制成端光缆组件在现场经简单敷设后即可实现即插即用，帮助节省90%的施工时间，大大提高了交付周期。
中国信通院泰尔系统实验室数据中心高速互连产品检测能力
针对数据中心高速光模块、AOC有源光缆等产品，中国信息通信研究院（以下简称“中国信通院”）泰尔系统实验室建设了行业领先的光电性能测试平台、多业务测试平台、静电放电测试系统、机械性能测试系统、环境性能测试系统、电磁兼容测试系统、470㎡十万级无尘洁净室，形成了光电性能、传输业务分析、ESD等级和抗扰度、机械和环境可靠性、电磁兼容等检测能力。实验室同时在不断的完善检测能力以应对数据中心光模块快速迭代的需求。
十万级无尘洁净室
针对数据中心综合布线产品，中国信通院泰尔系统实验室建设了行业领先的光学性能测试平台、多模光源环通量测试平台、多模光纤带宽测试系统、高精度影像系统、机械和环境测试系统、多通道在线监测系统、CPR阻燃测试系统，形成了光学性能、光纤带宽、机械性能、环境性能、阻燃性能、烟密度等检测能力，并可对机械和环境试验进行光学性能在线监测。
100G AOC有源光缆检测
机械性能测试系统
多通道单、多模在线监测系统
依托优质的检测环境、先进的检测设备和完善的检测能力，中国信通院泰尔系统实验室为腾讯、阿里巴巴以及长飞、康普、康宁、立讯精密等多家生产厂商完成了超过300批次的数据中心互连产品检测，包括单/多模双工LC光缆组件、单/多模MPO/MTP光缆组件、MPO/MTP转LC扇出光缆组件、转接模块盒、100G高速光模块、100G AOC有源光缆等，为客户的产品选型测试、产品研发测试等方面提供了专业的技术支持。
除了完善检测能力外，中国信通院泰尔系统实验室还积极推动相关标准的制订工作。作为牵头单位，实验室主导制订了YD/T 2963-2015《互联网数据中心（IDC）综合布线系统》和YD/T 3535.1-2019《数据中心综合布线用组件 第1部分：预制成端多芯连接器光缆组件》、YD/T 3535.2《数据中心综合布线用组件 第2部分：预制成端双工单芯连接器光缆组件》（制订中）、YD/T 3535.3《数据中心综合布线用组件 第3部分：多芯连接器转单芯连接器扇出光缆组件》（制订中），该系列标准可作为数据中心综合布线产品生产、采购及检测的参考文件，填补了业界空白。同时，实验室正在向IEC提交IEC 60794-2-23“光缆–第2-23部分：室内光缆–用于MPO连接器组件的多芯光缆详细规范”和IEC 60794-2-24“光缆–第2-24部分：室内光缆–用于MPO连接器分支组件的多单元光缆详细规范”的国际标准制订申请。此外，实验室参与编写了《数据中心400G网络布线技术白皮书》，该白皮书可为下一代数据中心400G布线提供指导和参考。实验室作为国际联盟组织800G Pluggable MSA主席单位，正在积极推动800G可插拔光模块规范的制订。目前800G MSA已发布业界首个《800G可插拔光模块白皮书》和《800G-PSM8可插拔光模块技术规范草案》，后续将发布《800G-FR4可插拔光模块技术规范》，技术规范的制订将对未来大数据中心800G互连方案产生重大价值。
随着5G、工业互联网、人工智能等新应用和移动互联网、云计算、大数据等新技术的迅速发展，将带动大数据中心的快速建设和部署。光模块、AOC有源光缆、DAC直连电缆、光缆组件等高速互连产品构成了数据中心最基础的物理连接系统，是数据中心的信息高速公路和桥梁，随着数据中心传输速率的不断提升，其作用将变得愈加重要。中国信通院泰尔系统实验室奉行“以客户为中心，为客户创造价值，坚持市场导向和问题导向，以创新求突破”的理念，在大数据中心新基建工程建设中，将不断提升自身检测能力水平，追求吸收创新，努力为数据中心新基建提供一站式服务。
相关业务联系人
刘德强
中国信通院泰尔系统实验室
联系方式：15210834155
liudeqiang@caict.ac.cn
中国信息通信研究院（简称“中国信通院”）作为工业和信息化部直属科研事业单位，在新基建所涉及的5G、人工智能、工业互联网、物联网、数据中心、信息网络等诸多领域拥有长期的研究和丰厚的积淀，在其重大战略、规划、政策、标准和测试认证等方面，为我国信息通信产业的发展提供了有力支撑。为响应国家加快新型基础设施建设的号召，中国信通院聚焦新基建发展中的核心关键问题，依托网络及信息安全、基础设施及产业数据两大优势，聚焦5G、工业互联网、数据中心、新型技术四大核心领域，深耕交通、医疗、金融、能源等融合领域，强化规划咨询、标准研制、试验平台、认证服务、检测评测、应用示范等服务，构建形成了“2441”新基建全业务链综合服务体系。
更多新基建产品，请查看中国信通院《新基建产品手册（2020年9月版）》！
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邮箱：yf@caict.ac.cn
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校 审 | 陈 力、 珊 珊
编 辑 | 凌 霄
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