OM5: Какво носи нов тип оптично влакно в локалната мрежа на оптичните влакна?

Apr 10, 2020

Остави съобщение

В момента онези, които обръщат внимание на разработването на IEEE802.3, вече няма да бъдат обезпокоени от липсата на методи за предаване, защото в момента се разработват или стандартизират голям брой частично припокриващи се решения. Сега е предвидимо: не всички решения могат да постигнат търговски успех.

В тази среда потребителите изглежда имат "чакайте и вижте" отношение, тъй като е невъзможно да се обясни защо влакнестият гръбнак все още работи при около 10G. Тази технология почти не се е променила от 2002 г. Благодарение на развитието на нови технологии, мрежата на гръбначния стълб най-накрая може да бъде заменена чрез технологията за мултиплексиране на мултимодално влакно с разделяне на дължината на вълната. По-долу ще обясним очакването на тази нова технология.

Имаме ли резерви за оптична мрежа?

Медните кабели за данни, за които обикновено се смята, че имат ограничен потенциал за предаване, все още са популярни: той не само покрива цялата мрежа на сградата като ИТ инфраструктура, но също така осигурява точка за достъп на безжична LAN и свързва разпределените строителни технологии с мрежата. само това може да се използва и за POE захранване. В момента локалната мрежа е проектирана за 10G (тип EA), което е 10GBase-T стандартизирана технология от 2006 г.

Въпреки това повечето от оптичните влакна и локалните мрежи, които осигуряват тези хоризонтални структури, работят само на ниво 10G, тоест 10GBase-SR стандартизирана технология от 2002 г. Това е несъвместимо с логиката на Ethernet LAN: за целта на безопасна работа гръбначната мрежа трябва да бъде в по-бърз „етап“ по отношение на скоростта от мрежата за достъп. Това изисква прилагането на най-новата 40GBase-SR4 технология, стандартизирана от 2010 г.

Понастоящем 40G приемопредаватели се използват широко в големи центрове за данни или гръбначни мрежи, вместо да използват 4-посочни 10G приемо-приемници. Този режим не увеличава изискванията за скорост на линията на всяка двойка влакна. Това има смисъл икономически, но технически това е мярка за спиране.
Въвеждането на 8 многомодови влакнести паралелни кабела (с четири паралелно направени 10Gb / s канала) е технологичен скок. Подкрепата за използването на класическа топологична технология с две влакна ще доведе до по-голяма сложност и липса на опит в експлоатацията и поддръжката, което не може да отговори на изискванията за дългосрочна производителност на технологията MPO за свързване. В допълнение, друг проблем е ограниченият бюджет на връзката. Времето на внедряване на 40G е настъпило не само поради йерархичната структура на мрежата, но и защото 40G приемо-предавателят е достигнал разумно ценово ниво, създавайки предпоставка за тези инвестиции.

В момента трябва да признаем, че потенциалът ни за технологично развитие се е сблъскал с препятствие. Например, използването на източник на сигнал и приемник на двойка оптични влакна не може непрекъснато да предава данни от повече от 100G. Всъщност използваме многоканален метод за паралелно свързване за обработка. В допълнение към версията за многослоен пълен предавателен път (оптичен кабел-приемник) има решение и за свързване на оптични канали успоредно с влакнест канал във всички посоки. Това е методът WDM (Wavelength Division Multiplexing), който се използва в областта на широколентовата технология за предаване повече от 15 години. Тази технология използва 1550 нанометра като дължина на централната вълна и фиксиран интервал от 50Ghz или 100Ghz между всяка вълна. Напоследък WDM технологията постигна известен напредък в късата дължина на вълната от 850 nm-950nm, известна още като (Shortwave-CWDM) или SWDM.

Широколентовото многомодово влакно на SWDM
Днес многомодовите влакна OM3 и OM4 (MMF) са среда за избор за приложения на Ethernet и Fiber Channel (NRZ модулацията работи на 850 nm). Ако искате да увеличите скоростта на данни, ефективната честотна лента е ограничена от модулната дисперсия на MMF и ниската честотна лента на VCSEL. За да се преодолее това ограничение, за увеличаване на капацитета са необходими успоредни влакнести връзки, работещи със скорост 10G и 25 Gbps. Този подход обаче изисква инфраструктура, базирана на технологията за свързване с много влакна (MPO). За да продължите да използвате доказаната структура с две влакна, разтвор от 100 Gbps и повече, един MMF може да се даде предимство. В този случай може да се използва WDM технология. За разлика от това, OM4-MMF има по-голяма модална честотна лента, но диапазонът му на дължина на вълната е сравнително тесен, само 850 nm, което ограничава неговата WDM способност. Най-икономичният режим на работа за най-малко четири WDM канала (всеки канал 25 Gbps) трябва да бъде широколентов широколентов MMF с разширен диапазон на дължината на вълната от 100 нанометра. Като се има предвид обратната съвместимост, дължината на вълната от 850 нанометра остава непроменена, така че се появява операционен прозорец от 850 до 950 нанометра (вижте фигура 1). Производителността на MMF в системата е свързана с ефективната честотна лента, която се влияе от ефективната модална честотна лента (EMB) и дисперсия.

За да се осигури постоянна ефективна честотна лента от 2000 MHz * km, EMB трябва да бъде 4.700 MHz * km при 850 nm и не по-малко от 2.700 MHz * km при 950 nm (вижте фигура 2). Чрез оптимизиране на профила на сърцевината и оптимизиране на α параметъра в GI основното стъкло, пиковата EMB се преобразува в 880 nm и се реализират широколентови MMF, които отговарят на тази спецификация.
Техническият прототип на широколентовите MMF се измерва с регулируем титанов сапфирен лазер в различни дължини на вълната от 850 до 950 нанометра. Получената типична ЕМВ е показана на фигура 2 и сравнена с OM4-MMF. Кривата показва пиковата EMB при 875 nm оптимизирани широколентови MMFs, докато OM4 стандартният MMF показва по-тясно разпределение на EMB при 850 nm. Следователно широколентовите MMF отговарят на изискванията на спецификацията EMB, докато стандартните OM4-MMF не могат да отговарят на изискванията на около 900 нанометра.

За да се демонстрират WDM възможностите на широколентовите MMF в съществуващите и бъдещите системни приложения, тестовете за BER бяха проведени при 850 и 980 нанометра и 28 Gbps. Оценката на скоростта на битовите грешки (BER) показва, че резервът на мощност, необходим след 100m предаване. В допълнение, BER се измерва с помощта на наличен в търговската мрежа 40 Gbps дуплексен приемо-предавател с 2 WDM канала (20 Gbps), работещ съответно при 850 и 980 нанометра. Следователно може да се получи безгрешно предаване до 300 m (BER <10-12) чрез="" широколентов="" mmf,="" което="" е="" еквивалентно="" на="" двойния="" обхват="" на=""> В диапазона от 850 до 980 нанометра, 4 WDM канала (25,8 Gbps) с разстояние 30 нанометра и капацитет от 100G могат да постигнат без грешки предаване от 200m.
Капацитетът може да бъде допълнително увеличен чрез прилагане на усъвършенствани модулационни формати (като PAM-4). В лабораторията успешно постигнато 180 Gbps предаване на широколентов MMF (с четири 45 Gbps PAM-4 WDM сигнала), а неговата BER надхвърли 300m, докато при OM4-MMF максималният беше само 150m. Тези резултати показват, че широколентовите MMF постигат данни за ефективността от 40, 100 или 200 Gbps без нужда от паралелна влакнеста инфраструктура.

Сравнение на разходите
За 40GBase-x потребителите имат множество възможности за избор в мрежовите операции. Благодарение на стандартизирания QSFP + формат на обвивката, най-рентабилната версия на приемо-предавателя може да бъде plug and play според различни разстояния на предаване. Потвърден е общ модел:
При същата скорост на предаване на данни, цената на SM приемопредавателя (40Gbase-LR4) е с 200% до 400% по-висока от цената на MM приемопредавателя (40Gbase-SR4).
Разликата между двата трансивъра е най-малко 600 евро, което удвоява цената на цялото пасивно окабеляване (връзка).
Следователно, ако това е технически осъществимо, гръбнакът на основата на MMF е по-икономично решение.
Някои потребители се притесняват, че SWDM технологията на приемо-предавателя ще генерира много допълнителни разходи. Едно просто сравнение (Фигура 3) показва, че основните фактори на разходите са равни или дори по-икономични в някои отношения.

В този случай първият наличен в търговската мрежа предавател SWDM се превърна в център на внимание. Те не само разшириха избора на приемо-предаватели чрез допълнителни подобрения, но и позволиха използването на доказани LC щекери за поддържане на 2-MMF инфраструктура при нива на мощност 40G и 100G.

заключение
Вече има потребители, които планират да надстроят до 40GbE и над Ethernet. По-голямата част от приложенията са основни устройства порт-порт. Двулаконното OM3 на всеки ред се прилага в много случаи и надстройката на системата обикновено се извършва стъпка по стъпка. Горепосоченият широколентов MMF е напълно обратно съвместим с предишните OM2, OM3 и дори OM4 MMFs и няма други изисквания за свързване на хардуер освен традиционните технологии, което е основно предимство. Това позволява широколентовия MMF да преобразува икономически съществуващите 10G мрежи в рентабилни 40G и 100G мрежи и може да бъде надграден до 200G в бъдеще. В същото време широколентовият MMF е идентифициран като MMF от следващото поколение от IEEE802.3 и ще бъде подкрепен при предстоящото формулиране на мрежови стандарти.
За тези, които не могат да пренебрегнат цената на LAN и DC мрежовите гръбчета, MM влакната са незаменими. Новата широколентова MMF технология осигурява рентабилна технология за предаване, която прави проблемите с LC дуплексната инфраструктура по-лесни за справяне. Широколентовият MMF се е превърнал в стандартно ММ влакно при условията на IEC и TIA и в следващата ревизия на ISO / IEC11801 ще бъде определен като категория на оптичния кабел OM5. Първите му търговски продукти вече се предлагат на пазара.

Изпрати запитване