OM5: Що приносить новий тип оптичного волокна в локальну мережу оптичних волокон?

Apr 10, 2020

Залишити повідомлення

Наразі тих, хто звертає увагу на розробку IEEE802.3, більше не буде турбувати відсутність методів передачі, оскільки зараз розробляється чи стандартизується велика кількість рішень, що частково перекриваються. Зараз це передбачувано: не всі рішення можуть досягти комерційного успіху.

У цьому середовищі, здається, користувачі мають ставлення «чекай і дивись», оскільки неможливо пояснити, чому магістраль волокна все ще працює близько 10G. Ця технологія ледь змінилася з 2002 року. Завдяки розробці нових технологій магістральну мережу можна нарешті замінити за допомогою технології мультиплексування багатомодового волокна з поділом довжини хвилі. Далі буде пояснено очікування цієї нової технології.

Чи є у нас інвестиційні резерви в оптичну мережу?

Мідні кабелі для передачі даних, які, як правило, мають обмежений потенціал передачі, як і раніше популярні: він не тільки охоплює всю мережу будинку в якості ІТ-інфраструктури, але й забезпечує точку доступу бездротової локальної мережі та підключає розподілені технології будівництва до мережі. тільки це, він також може бути використаний для електропостачання POE. В даний час локальна мережа розроблена для 10G (тип EA), що є стандартизованою технологією 10GBase-T з 2006 року.

Однак більшість засобів оптичного волокна та локальних мереж, які забезпечують ці горизонтальні структури, працюють лише на рівні 10G, тобто стандартизована технологія 10GBase-SR з 2002 року. Це несумісне з логікою Ethernet LAN: для цілей для безпечної експлуатації магістральна мережа повинна знаходитись у більш швидкій "стадії" за швидкістю, ніж її мережа доступу. Це вимагає впровадження новітньої технології 40GBase-SR4, стандартизованої з 2010 року.

В даний час 40G-приймачі широко використовуються у великих центрах обробки даних або магістральних мережах, замість того, щоб використовувати 4-стрічкові приймачі 10G. Цей режим не збільшує вимоги до швидкості ліній кожної пари волокон. Це має сенс економічно, але технічно це захід зупинки.
Введення 8 багатомодових волоконно-паралельних кабелів (з чотирма паралельно направленими каналами 10 Гбіт / с) є технологічним стрибком. Підтримка використання класичної технології з двоволокнистою топологією призведе до більш високої складності та відсутності досвіду експлуатації та обслуговування, що не може відповідати довготривалим вимогам до технології підключення MPO. Крім того, ще одна проблема - обмежений бюджет зв'язку. Терміни розгортання 40G визріли не тільки через ієрархічну структуру мережі, а й тому, що приймач 40G досяг розумного рівня цін, створивши передумови для цих інвестицій.

В даний час ми маємо визнати, що наш потенціал технологічного розвитку зіткнувся з вузьким місцем. Наприклад, використовуючи джерело сигналу та приймач на парі оптичних волокон, не можна безперервно передавати дані понад 100G. Насправді ми використовуємо багатоканальний метод паралельного з'єднання для обробки. Окрім версії багатошарового повного каналу передачі (оптичний кабель-приймач), також існує рішення для підключення оптичних каналів паралельно волоконному каналу у всіх напрямках. Це метод WDM (Multiplexing Division Wave-Multiplexing), який застосовується в галузі технології передачі широкої області більше 15 років. Ця технологія використовує 1550 нанометрів як центральну довжину хвилі та фіксований інтервал 50 ГГц або 100 ГГц між кожною хвилею. Останнім часом технологія WDM досягла певного прогресу в короткій довжині хвилі 850 нм-950 нм, також відомі як (Shortwave-CWDM) або SWDM.

Широкосмуговий багатомодовий волокон SWDM
На сьогодні багатомодовий волокно OM3 та OM4 (MMF) є середовищем вибору для застосувань Ethernet та Fiber Channel (модуляція NRZ працює на 850 нм). Якщо ви хочете збільшити швидкість передачі даних, ефективна пропускна здатність обмежена модульною дисперсією MMF та низькою пропускною здатністю VCSEL. Для подолання цього обмеження потрібні паралельні волокнисті лінії, що працюють на швидкостях 10G та 25 Gbps для збільшення пропускної здатності. Однак такий підхід вимагає інфраструктури, що базується на технологіях підключення з кількома волокнами (MPO). Для того, щоб продовжувати використовувати перевірену структуру з двома волокнами, розчином 100 Гбіт / с і вище, одному MMF може надаватися пріоритет. У цьому випадку можна використовувати технологію WDM. Навпаки, OM4-MMF має більшу модальну пропускну здатність, але діапазон його довжини хвилі є відносно вузьким, лише 850 нм, що обмежує його WDM-здатність. Найекономічнішим режимом роботи принаймні чотирьох WDM-каналів (кожен канал 25 Гбіт / с) повинен бути широкосмуговий широкосмуговий MMF з розширеним діапазоном довжин хвиль 100 нанометрів. Зважаючи на сумісність ззаду, довжина хвилі 850 нанометрів залишається незмінною, тому з'являється операційне вікно від 850 до 950 нанометрів (див. Малюнок 1). Продуктивність MMF в системі пов'язана з ефективною пропускною здатністю, на яку впливає ефективна модальна пропускна здатність (EMB) та дисперсія.

Щоб забезпечити постійну ефективну пропускну здатність 2000 МГц * км, ЕМВ повинна бути 4 700 МГц * км при 850 нм і не менше 2,700 МГц * км при 950 нм (див. Рисунок 2). Оптимізуючи профіль ядра та оптимізувавши параметр α у складному склі GI, пікова EMB перетворюється на 880 нм, і широкосмугові MMF, які відповідають цій специфікації, реалізуються.
Технічний прототип широкосмугових MMF вимірювали за допомогою регульованого титанового сапфірового лазера в різних діапазонах довжин хвиль від 850 до 950 нанометрів. Отримана типова ЕМВ показана на малюнку 2 та порівняна з OM4-MMF. Крива показує пік EMB при 875 нм оптимізованих широкосмугових MMF, тоді як стандарт MMF OM4 має більш вузький розподіл EMB на 850 нм. Таким чином, широкосмугові MMF відповідають вимогам специфікації EMB, тоді як стандартний OM4-MMF не може відповідати вимогам приблизно 900 нанометрів.

Для демонстрації можливостей WDM широкосмугових MMF в існуючих та майбутніх системних додатках були проведені випробування BER на 850 і 980 нанометрів та 28 Гбіт / с. Оцінка швидкості бітових помилок (BER) показує, що необхідний запас потужності після досягнення 100 м передачі. Крім того, BER вимірювали за допомогою комерційно доступного дуплексного трансивера 40 Гбіт / с з 2 каналами WDM (20 Gbps), що працює на 850 і 980 нанометрів відповідно. Отже, без помилок передача до 300 м (BER <10-12) може="" бути="" отримана="" через="" широкосмуговий="" mmf,="" що="" еквівалентно="" подвійному="" діапазону=""> У діапазоні від 850 до 980 нанометрів 4 WDM-канали (25,8 Гбіт / с) з відстані 30 нанометрів і ємністю 100 Г можуть досягти безвідмовної передачі 200 м.
Ємність може бути додатково збільшена за допомогою впровадження вдосконалених форматів модуляції (наприклад, PAM-4). У лабораторії успішно досягнуто передачі широкосмугового MMF потужністю 180 Гбіт / с (з чотирма WDM-сигналами 45 Гбіт / с), а його BER перевищив 300 м, тоді як при OM4-MMF максимум становив лише 150 м. Ці результати свідчать про те, що широкосмугові MMF досягають даних про продуктивність 40, 100 або 200 Gbps без необхідності паралельної волоконної інфраструктури.

Порівняння витрат
Для 40GBase-x користувачі мають різні варіанти мережевих операцій. Завдяки стандартизованому формату оболонки QSFP +, найвигіднішою версією приймача може бути підключення та відтворення відповідно до різних відстаней передачі. Підтверджено загальну закономірність:
При тій же швидкості передачі даних ціна приймача SM (40Gbase-LR4) на 200% до 400% вище, ніж ціна приймача MM (40Gbase-SR4).
Різниця між двома приймачами приймає щонайменше 600 євро, що подвоює вартість усієї пасивної проводки (ланки).
Тому, якщо це технічно можливо, волокна на основі ММФ є більш економічним рішенням.
Деякі користувачі хвилюються, що технологія SWDM приймача призведе до великих зайвих витрат. Просте порівняння (рис. 3) показує, що основні фактори витрат в деяких аспектах є рівними або навіть більш економічними.

У цьому випадку в центрі уваги став перший комерційно доступний приймач SWDM. Вони не тільки розширили вибір трансиверів за рахунок подальших вдосконалень, але й дозволили використовувати перевірені LC-розетки для підтримки інфраструктури 2-MMF на рівнях потужності 40G та 100G.

висновок
Вже є користувачі, які планують оновити до 40GbE і вище Ethernet. Переважна більшість застосувань є основними пристроями "порт-порт". Подвійне волокно OM3 кожного рядка застосовується у багатьох випадках, і оновлення системи, як правило, здійснюється поетапно. Вищезгаданий широкосмуговий MMF повністю сумісний з попередніми MMF OM2, OM3 і навіть OM4, і він не має інших вимог до підключення апаратних засобів, ніж традиційні технології, що є головною перевагою. Це дозволяє широкосмуговому MMF економічно перетворювати існуючі мережі 10G у економічно вигідні мережі 40G та 100G, а в майбутньому можна буде оновити до 200G. У той же час широкосмуговий MMF був визначений IFEE802.3 як MMF наступного покоління, і він буде підтримуватися в майбутньому формулюванні мережевих стандартів.
Для тих, хто не може ігнорувати вартість магістральних мереж локальної та постійної мережі, ММ-волокно незамінне. Нова технологія широкосмугового MMF забезпечує економічно ефективну технологію передачі, яка полегшує вирішення питань дуплексної інфраструктури LC. Широкосмуговий MMF став стандартним ММ-волокном за умов IEC та TIA, і він буде визначений як категорія оптичного кабелю OM5 в наступній редакції ISO / IEC11801. Його перші комерційні товари вже доступні на ринку.

Послати повідомлення