極性管理方式

文｜美國康寧公司

在數據中心，我們特別提到布線極性管理，就是要確保系統設備正常工作。因為在系統連接從2芯光纖接口到12芯光纖接口的演進過程中，布線極性已成為系統設備能否正常工作和運行的關鍵因素。各個系統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芯結構化布線系統及其極性管理方式。

業界首個數據中心通信基礎設施指導標準是TIA 942。透徹理解這一結構化布線標準，將確保數據中心系統設備極性的正確性。

TIA 942標準于2005年4月頒布，其目的是為數據中心和計算機房在規劃和工程實施之前提供必要的信息。TIA 942整合了之前所有關于數據中心應用規范的單一文件，定義了通信空間、基礎設施組件和每個數據中心子系統的需求描述。特別提到的是，該標準定義了星型拓撲、布線距離、建筑物基礎設施需求、標簽管理以及系統冗余等諸多方面的指導規范。

TIA 942定義的數據中心關鍵要素是MDA、HDA、ZDA、EDA以及TR。

MDA是數據中心結構化布線系統的主配線點，即主交叉連接設置于此。當EDA直接連接至MDA，MDA將擔負起HDA的交叉連接功能。每個數據中心都應設置至少一個MDA、HDA為EDA服務，而EDA設置在終端設備處。

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

整個系統通過一系列直接連接和交叉連接完成互聯，這取決于主干基礎布線和系統設備的類型。當前的2芯系統能夠支持最高10G以太網和16G光纖通道協議系統。但未來40G/100G系統一定是構建于并行光學技術之上。規劃出一種能演進到更高速率的基礎布線，將使得系統極性具備兼容性。當前數據中心主干基礎布線系統有2芯和12芯，我們展開來看。

圖1 The Strycture of the TIA 942 Architecture

（1）2芯和12芯布線系統的定義

大多傳統網絡采用2芯布線系統，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芯光纖收發器的系統設備。

圖2 Base-2 Cabling System

然而，對于今天相當一部分數據中心的技術設施而言，主干布線系統正朝著陣列式連接器或者MTP連接器邁進，這將支持主干更高密度的應用，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設備的應用場合，采用12芯MTP連接器扇出為6對2芯連接器技術。

圖3 Base-12 Cabling System

MTP與單芯、雙芯光纖連接器一樣，采用鎖閂設計來實現連接器之間的適配，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，對于使用MTP這樣12芯的連接器系統的數據中心而言，一定要為極性管理作前期規劃。

（2）2芯光纖系統的極性管理方式

2芯光纖布線系統可采用一組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出的光信號與接收的光信號在不同的兩個方向傳輸。這種極性管理的方式只需要在系統的末端進行。

圖4

當今局域網（LAN）技術和數據中心存儲區域網絡（SAN）技術迫切要求采用MTP陣列技術的光纖連接器進行高密度配線。這必然會應用一種工廠預先裝配和端接好的MTP-MTP光纖接頭的主干光纜。正因為這種主干光纜兩端是陣列式光纖連接器，同時終端設備的光收發端口是現行典型的獨立單芯雙工光口，主干光纜要與一種MTP與常規獨立連接器互轉類型接口的模塊配套使用，這種經工廠工藝制造測試的模塊連接在主干光纜的MTP兩端，實現陣列式光纖到單芯的扇出（分支）作用。由于許多系統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雜。

TIA 568C.0該標準包含了A、B、C三種最簡單的方式作為范例。該標準在B.4.1章節中提到“其實有多種方式可以用來實現極性管理，本標準只是將可能用到的方式作為實例來描述”。這“可能”一詞正是說明可選擇的極性方式包括了標準中所提到的，也包括那些未提到的方式。

目前，業界現存的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：內部直連和兩兩交連（如圖6所示），采用標準跳線，但需要在MDA和EDA之間的連接提前規劃好，兩種模塊成對出現。

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：兩個模塊均為內部直連，采用標準跳線，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，一個模塊的1口將對應另一個模塊的12口。從邏輯上來講，一端模塊的1口應當對應另一端的1口，但必須提前規劃并標明模塊的正反安裝位置。這樣不僅增加極性管理的復雜性，且這種安裝方式的模塊因為MTP接頭鎖閂同向而無法支持單模光纖的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）。因為極性轉移到了系統的末端來管理，因此該項任務留給了最終用戶。

圖8 A+B Patch Cord Method

（6）主干光纜采用線對兩兩交叉

采用線對兩兩交叉的主干光纜解決光纖極性問題，在光纖通道兩端使用同一類型直連模塊和標準跳線。正因為極性在主干光纜中進行管理，故若加入延長光纜則需要提前進行規劃，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，無需為了極性而正反安裝或另行規劃，支持標準跳線和一切與線纜相關的組件無需考慮極性設計。這種方式就是“通用極性”（如圖10所示）。

極性管理與機構化布線給基礎設施帶來了許多困難，通過以上列舉的5種極性方式能或多或少的解決一些問題。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結構化布線所規范的組成體系，即MDA、HDA、ZDA和EDA，網絡在邏輯上包括三臺含冗余通路的路由器/交換機。MDA與HDA之間為交叉連接，其余區域之間為直接連接。接下來我們分別采用這5種方式來對系統連接的極性進行管理。

（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B模塊設置在HDA、EDA配置A模塊。這樣可確保所連接的系統正常工作，僅需要一種直連跳線。

（9）正反跳線

采用同種類型模塊和標準光纜僅在系統邊緣采用不同跳線的方式實現極性管理。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現極性管理。

圖12

圖13

（10）主干光纜采用線對兩兩交叉

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

（11）通用極性

通用極性系統很容易進行管理，如圖15所示，采用同一類型模塊和標準光纜，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，對于12芯光纖系統而言，有許多方式可以進行極性管理。如圖16所示，總結了每種方式的優缺點。

我們可以看出，主干網絡所采用的極性方式對整個系統的極性管理方式影響極大。那么，我們可以得出這樣的結論，只有對數據中心的結構化布線的核心需求有了最合理的規劃和透徹的理解，才能確保系統在當下和未來的正常運行。

圖16 Base-12 Polarity Manngement Methods