Nhu cầu truyền dẫn tốc độ cao của các hệ thống mạng trong trung tâm dữ liệu (TTDL) đang ngày càng gia tăng. Để tối ưu hóa chi phí, tốc độ truyền dẫn và mật độ triển khai trong TTDL, sợi quang đa mốt được sử dụng ngày càng nhiều. Điều này đã thúc đẩy chiến lược chuyển đổi sang tốc độ cao của các ứng dụng truyền dẫn quang sử dụng hai hay nhiều sợi quang cho các kết nối trong TTDL được diễn ra nhanh hơn.
Giao diện đầu nối cũng sẽ thay đổi khi các ứng dụng mới được triển khai, nên chiến lược tối ưu hóa hệ thống hạ tầng cần phải xét đến sự phát triển của các thiết bị mạng cũng như các ưu điểm của hệ thống truyền dẫn quang sử dụng hai sợi trên một kết nối quang (còn được gọi là kết nối duplex) hoặc một kết nối được kết hợp bởi nhiều sợi quang (parallel), và kết nối MPO loại 8/12/24 sợi quang. Nhưng mục tiêu cuối cùng mà các TTDL hướng đến là tốc độ truyền dẫn, tính linh hoạt và khả năng mở rộng, khi đó các kết nối MPO với nhiều ưu điểm đáp ứng được đa dạng các yêu cầu của nhiều mô hình đấu nối khác nhau. Vậy loại MPO nào phù hợp nhất cho TTDL của bạn? Bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ ràng và chi tiết hơn về các giải pháp kết nối MPO trong TTDL.
Sự phát triển của Ethernet
Trong TTDL có rất nhiều ứng dụng kết nối các thiết bị lưu trữ với máy chủ thông qua các mô hình đấu nối khác nhau. Trong đó, hầu hết các kết nối mạng đều sử dụng hai sợi quang, nhưng do nhu cầu về dung lượng và tốc độ cao hơn đòi hỏi phải kết hợp nhiều kết nối hai sợi quang với nhau, còn gọi là liên kết song song nhiều sợi quang. Thứ tự các sợi quang khi liên kết phải đảm bảo khả năng tương thích và chuyển đổi qua lại giữa các kết nối hai hay nhiều sợi quang với nhau. Chẵng hạn như đa số các ứng dụng Fiber Channel sử dụng trong hệ thống lưu trữ hiện nay vẫn đang duy trì kết nối hai sợi quang, nhưng khi yêu cầu tốc độ ứng dụng Fiber Channel 32G trở lên sẽ phải sử dụng các kết nối nhiều hơn hai sợi quang; và một số ứng dụng Ethernet đang sử dụng các kết nối hai sợi quang cũng chuyển sang các kết nối song song nhiều sợi quang trong truyền dẫn.
Các kết nối song song nhiều sợi quang đòi hỏi chi phí vận hành thấp hơn. Chẳng hạn như các thiết bị mạng sử dụng kết nối song song tám sợi quang trên một cổng sẽ giúp tăng mật độ đấu nối cao hơn và giảm năng lượng tiêu thụ đáng kể so với việc sử dụng các kết nối hai sợi quang trên cổng SFP. Ngoài ra, các kết nối song song nhiều sợi quang này còn có thể tách ra thành nhiều kết nối hai sợi quang để kết nối đến nhiều thiết bị đầu cuối.
Khi Ethernet ngày càng phát triển để đáp ứng nhu cầu tốc độ ngày càng tăng của các ứng dụng, các nhà thiết kế giao diện đấu nối đã tăng tốc độ các cổng lên gấp 10 lần so với truyền thống và tiếp cận theo cách kết hợp các làn truyền dẫn riêng biệt. Những làn này sẽ được gộp lại với nhau để tăng thông lượng, bằng cách tăng thêm số lượng sợi quang hoặc ghép nhiều kênh trên một sợi quang duy nhất.
Khi chuyển đổi sang tốc độ cao, các ứng dụng sử dụng kết nối nhiều sợi quang sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Còn khi công nghệ phát triển, việc triển khai tốc độ cao hơn trên các kết nối hai sợi quang là chiến lược hiệu quả nhất về chi phí.
Tất cả các yếu tố trên sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn môi trường truyền dẫn và phương pháp đấu nối sợi quang phù hợp với TTDL của bạn. Nếu TTDL của bạn phát triển nhanh, vòng đời của các thiết bị mạng ngắn thì cả kết nối ‘duplex’ và ‘parallel’ đều phù hợp. Nếu nhu cầu trong tương lai đối với TTDL của bạn không rõ ràng, thì bạn nên cân nhắc đến các giải pháp có thể hỗ trợ tốt cho nhiều loại ứng dụng. Chiến lược khôn ngoan ở đây là cân bằng giữa chi phí/lợi ích của các thiết bị quang so với việc lựa chọn đầu tư các hệ thống kết nối quang ‘duplex’ và ‘parallel’ trong lâu dài.
Các cân nhắc khi lập kế hoạch
Đầu tiên, hãy xem xét khả năng TTDL của bạn sẽ phát triển trong tương lai :
• Công ty của bạn có chấp nhận đầu tư cho các công nghệ mới?
• Các ứng dụng, máy chủ và lưu trữ của bạn có thay đổi hay không?
• Công ty của bạn phát triển nhanh, chậm hay không xác định được?
• Sự cân bằng giữa tài chính và chi phí vận hành như thế nào?
• Bạn cung cấp dịch vụ mạng nội bộ, TTDL cho thuê hay dịch vụ lưu trữ đám mây?
Các câu hỏi trên sẽ giúp bạn định hướng và cung cấp các thông tin giá trị cho việc thiết kế hạ tầng cáp sợi quang cho TTDL. Nhân sự của bạn sẽ đóng vai trò chính trong quá trình thiết kế, đánh giá công nghệ, nền tảng và chiến lược chuyển mạch/định tuyến.
Với nhiều ưu điểm vượt trội, giải pháp kết nối MPO thường được lựa chọn cho các kết nối sợi quang trong trung tâm dữ liệu. Tuy nhiên, bạn nên cân nhắc và lựa chọn cẩn thận giải pháp MPO nào triển khai nhanh, cấu hình linh hoạt và phù hợp nhất với trung tâm dữ liệu của bạn.
Môi trường truyền dẫn quang
Sợi quang đa mốt (MMF) thường là lựa chọn ưu tiên trong các TTDL. Hiện nay có khá nhiều loại sợi quang đa mốt khác nhau, việc lựa chọn sẽ phụ thuộc quy mô và khả năng TTDL hỗ trợ khi cần tăng tốc độ ứng dụng, cũng như công nghệ sợi quang mới trong tương lai.
Tuy nhiên, một số TTDL cỡ lớn sẽ triển khai sợi quang đơn mốt (SMF) và sử dụng các thiết bị có các cổng kết nối quang ‘parallel’. Không phải tất cả các giải pháp kết nối đang có của sợi quang đa mốt thì đều có cho sợi quang đơn mốt, nhưng các nguyên tắc kết nối sẽ áp dụng chung cho cả sợi quang MMF và SMF.
Mạng cáp quang
Để tăng tốc độ truyền dẫn, ngoài việc kết hợp nhiều làn với nhau, chúng ta còn có thể thực hiện ghép nhiều bước sóng trên một cặp sợi quang để cho kết quả tương tự, ví dụ như ứng dụng 40G-SWDM4 và 100G-SWDM4 .Các bộ thu phát quang này sẽ cung cấp bốn làn 25G trên hai sợi quang sử dụng bốn bước sóng khác nhau. Đối với ứng dụng 100G-SWDM, chúng ta có thể sử dụng liên kết ‘parallel’ để đạt được ứng dụng 400G chỉ với tám sợi quang.
Chúng ta cũng nên lưu ý số lượng sợi quang trong các ứng dụng phổ biến ở bảng dưới. Bất kỳ kết nối song song nhiều sợi quang nào cũng phải hỗ trợ khả năng chuyển đổi từ parallel sang duplex và ngược lại. Đây là yêu cầu tối thiểu mà các hệ thống kết nối cáp sợi quang phải đáp ứng được.
Mật độ kết nối cáp
Sau khi lắp đặt hệ thống tủ rack và thiết bị chủ động, không gian còn lại cho hệ thống kết nối cáp thường khá hạn chế, vì thế việc lựa chọn giải pháp kết nối cáp phù hợp là cực kỳ quan trọng và cần phải được xem xét kỹ.
Đầu nối MPO loại 24, 12 và 8 sợi quang.
Kích thước của một cổng LC đôi và MPO là gần tương đương nhau, nhưng mật độ sợi quang của MPO cao hơn rất nhiều so với cổng LC, một cổng MPO chứa đến 24 sợi quang. Hơn nữa, kết nối MPO sẽ dễ dàng chuyển đổi sang LC khi cần, khi đó một cổng MPO cung cấp lên đến 12 cổng LC đôi. Trong trường hợp này, phải sử dụng dây chia quang dạng MPO-LC để chuyển đổi các kết nối từ MPO sang LC, và đòi hỏi phải triển khai, quản lý đúng kỹ thuật.
Thiết kế hạ tầng sợi quang MPO
MPO-8
Đầu nối MPO-8 sợi quang hỗ trợ đến bốn kênh truyền ‘duplex’ và thường được dùng trong các bộ thu phát QSFP. MPO-8 sử dụng tám sợi quang trong 12 sợi quang của chuẩn đầu nối MPO-12 (bộ thu phát QSFP sẽ bỏ qua bốn sợi quang ở vị trí trung tâm). Việc để các sợi quang không sử dụng trong đầu nối có thể gây phiền phức về sau, do đó cáp và các đầu nối loại MPO-12 thường bỏ qua hoặc không bấm bốn sợi quang ở giữa.
Trong một số trường hợp, các ứng dụng QSFP được sử dụng như một kết nối trục để liên kết các switch với nhau. Số lượng sợi quang trong đầu nối MPO sẽ quyết định số lượng cổng được hỗ trợ. Ngoài ra, việc định tuyến tín hiệu truyền cũng rất quan trọng. Khi phân cực theo phương pháp B, các chốt của khớp nối quang được lắp thẳng hàng nhau.
Một dạng khác của ứng dụng QSFP là kết nối một bộ thu phát đến bốn thiết bị thông qua dây chia quang, thường được sử dụng kết nối các thiết bị trong cùng một tủ rack. Tuy nhiên, việc sử dụng đầu nối MPO-8 sẽ cung cấp số lượng kết nối ‘duplex’ ít hơn và chiếm nhiều không gian của hộp đấu nối hơn so với loại MPO-12 và MPO-24.
MPO-12
Đầu nối MPO-12 là giao diện chuẩn cho các ứng dụng MMF và SMF, có thể sử dụng ở cả hai dạng kết nối đơn và đôi. Nghĩa là khi đấu nối dạng đôi, hai sợi MPO-12 sẽ được ghép lại để hỗ trợ mô đun MPO-24 sợi quang, cung cấp đến 12 cổng LC đôi hoặc ba cổng MPO-8.
Ngoài ra, các dây chia quang MPO-LC còn có thể được sử dụng thay thế cho các mô đun quang MPO bằng cách đấu nối trực tiếp vào các thiết bị, thay vì đấu nối vào mô đun MPO, nhưng vẫn thực hiện được chức năng tương đương. Thực tế, chúng ta có thể kết hợp cả hai phương pháp trên để có được giải pháp kết nối hiệu quả và đáp ứng được yêu cầu của các ứng dụng trong TTDL.
MPO-24
MPO-24 là giải pháp kết nối hiệu quả nhất cho cả ứng dụng truyền dẫn quang ‘parallel’ và ‘duplex’. Đầu nối MPO-24 cung cấp mật độ đấu nối cao hơn ba lần so với MPO-8 và hai lần so với MPO-12, tiết kiệm thời gian kiểm tra và làm sạch khi lắp đặt. Phương pháp phân cực sợi quang của MPO-24 cũng tương tự như MPO-8 và MPO-12, nhưng kích thước dây nhỏ hơn, cung cấp mật độ cổng cao hơn và chiếm không gian ít hơn 30% so với MPO-12.
Ngoài ra, MPO-24 còn hỗ trợ nhiều ứng dụng ‘parallel’ hơn MPO-8 và MPO-12. Chẳng hạn như ứng dụng 100G SR-10 yêu cầu 10 cặp sợi quang MMF 10G, khi đó nếu sử dụng MPO-24 sẽ dễ dàng hơn, vì chúng có thể hỗ trợ trực tiếp các ứng dụng lên đến 100G và 120G mà không cần phải bổ sung thêm sợi quang.
Lựa chọn MPO
MPO-24 là giải pháp hiệu quả nhất cho các kết nối trục và chi phí triển khai cho mỗi cổng là thấp nhất. MPO-24 có độ linh hoạt cao cho tất cả ứng dụng truyền dẫn quang ‘parallel’ và ‘duplex’.
MPO-12 là giao diện đấu nối phổ biến nhất trong các kết nối cáp quang trục, cung cấp mật độ cổng cho các ứng dụng truyền dẫn ‘duplex’ thấp hơn MPO-24 nhưng cao hơn MPO-8.
MPO-8 là một lựa chọn hiệu quả cho các kết nối trực tiếp giữa các ứng dụng QSFP với nhau. Tuy nhiên, MPO-8 lại là sự lựa chọn kém hiệu quả nhất cho các ứng dụng truyền dẫn ‘duplex’.
Tổng chi phí của hệ thống đấu nối MPO phản ánh ở các ứng dụng mà MPO hỗ trợ. Thiết kế phải linh động để phù hợp với các ứng dụng ‘parallel’ và ‘duplex’, đòi hỏi phải có đủ không gian tủ rack, quản lý và định tuyến cáp hợp lý, cũng như việc kết hợp đúng môi trường và hiệu suất truyền dẫn. Việc giảm số lượng các kết nối trong hệ thống mạng sẽ giúp giảm chi phí đầu tư, cũng như chi phí thi công và vận hành hệ thống.
Kết luận
Các TTDL không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu về băng thông ngày càng tăng. Việc tối ưu hóa hạ tầng kết nối cáp sợi quang là nhiệm vụ cực kỳ quan trọng, và phải phù hợp với từng công ty. Mục tiêu hướng đến ở đây là tốc độ, độ linh hoạt và khả năng mở rộng mà hệ thống kết nối cáp quang MPO mang lại cho nhiều TTDL khác nhau. Đánh giá đúng các ứng dụng tương lai mà TTDL của bạn hỗ trợ, cùng với một hệ thống đấu nối MPO hiệu quả sẽ giúp tối ưu hóa lợi nhuận đầu tư cho hạ tầng TTDL của bạn.
Võ Kim Hưng
Theo Datacenterfrontier.com
