OM5: Mis toob optilise kiu kohtvõrku uut tüüpi optilisi kiude?

Apr 10, 2020

Jäta sõnum

Praegu ei häiri enam neid, kes IEEE802.3 arendamisele tähelepanu pööravad, edastusmeetodite puudumine, sest praegu töötatakse välja või standardiseeritakse suur hulk osaliselt kattuvaid lahendusi. Nüüd on seda võimalik ette näha: mitte kõik lahendused ei suuda ärilist edu saavutada.

Näib, et selles keskkonnas on kasutajatel suhtumine ootamisse, sest pole võimatu selgitada, miks kiu selgroog töötab endiselt umbes 10G. See tehnoloogia on alates 2002. aastast vaevalt muutunud. Tänu uute tehnoloogiate arendamisele saab selgroogvõrgu lõpuks mitmemoodilise kiu lainepikkuse jagunemise multipleksimise tehnoloogia abil välja vahetada. Järgnev selgitab selle uue tehnoloogia ootusi.

Kas meil on optilise võrgu investeeringute reserve?

Vasest andmekaablid, mille ülekandepotentsiaal on tavaliselt piiratud, on endiselt populaarsed: need ei hõlma mitte ainult kogu hoone kohtvõrku kui IT-infrastruktuuri, vaid pakuvad ka traadita kohtvõrgu pääsupunkti ja ühendavad hajutatud ehitustehnoloogiad võrguga. ainult seda saab seda kasutada ka POE toiteallikana. Kohalik võrk on praegu mõeldud 10G jaoks (EA tüüp), mis on alates 2006. aastast 10GBase-T standardiseeritud tehnoloogia.

Enamik optiliste kiudude rajatisi ja kohtvõrke, mis pakuvad neid horisontaalseid struktuure, töötavad alates 2002. aastast siiski ainult 10G tasemel, see tähendab 10GBase-SR standardiseeritud tehnoloogiaga. See ei ole kooskõlas Etherneti kohtvõrgu loogikaga: sel eesmärgil Ohutu töö tagamiseks peaks selgroogvõrk olema kiiruse osas kiiremas "staadiumis" kui selle juurdepääsuvõrk. See nõuab uusima, alates 2010. aastast standardiseeritud 40GBase-SR4 tehnoloogia rakendamist.

Praegu kasutatakse 40G transiivereid laialdaselt suurtes andmekeskustes või selgroogvõrkudes, selle asemel, et kasutada 4-suunalisi 10G transiivereid. See režiim ei suurenda iga kiudpaari liini kiiruse nõudeid. See on majanduslikult mõistlik, kuid tehniliselt on see abinõu.
8 mitmemoodilise kiudude paralleelkaabli (nelja paralleelselt juhitava 10Gb / s kanaliga) kasutuselevõtt on tehnoloogiline hüpe. Klassikalise kahekiudse topoloogia tehnoloogia kasutamise toetamine toob kaasa suurema keerukuse ning vähese kasutamise ja hoolduskogemuse, mis ei vasta MPO-ühendustehnoloogia pikaajalistele jõudlusnõuetele. Lisaks on veel üks probleem piiratud lingi eelarve. 40G kasutuselevõtu ajastus on küpsenud, mitte ainult võrgu hierarhilise struktuuri tõttu, vaid ka seetõttu, et 40G transiiver on jõudnud mõistliku hinnatasemeni, luues eelduse nendeks investeeringuteks.

Praegu peame tunnistama, et meie tehnoloogilise arengu potentsiaalil on olnud kitsaskoht. Näiteks signaaliallika ja vastuvõtja kasutamine optiliste kiudude paaril ei saa pidevalt edastada andmeid üle 100G. Tegelikult kasutame töötlemiseks mitme kanaliga paralleelühenduse meetodit. Lisaks mitmekihilisele ülekandetee (optilise kaabli-vastuvõtja) versioonile on olemas ka lahendus optiliste kanalite ühendamiseks paralleelselt kiudkanaliga igas suunas. See on WDM (Wavelength Division Multiplexing) meetod, mida on lairibaülekande tehnoloogia valdkonnas kasutatud enam kui 15 aastat. See tehnoloogia kasutab keskmise lainepikkusena 1550 nanomeetrit ja fikseeritud intervalliga 50Ghz või 100Ghz iga laine vahel. Hiljuti on WDM-tehnoloogia teinud teatavaid edusamme lühilainepikkustes 850nm-950nm, tuntud ka kui (Shortwave-CWDM) või SWDM.

SWDM-i lairiba multimode kiud
Täna on OM3 ja OM4 mitmeliigilised kiud (MMF) Etherneti ja kiudkanali rakenduste jaoks valitud meediumid (NRZ modulatsioon töötab lainepikkusel 850 nm). Kui soovite andmeedastuskiirust suurendada, on efektiivne ribalaius piiratud rahaturufondide modaalse hajutatuse ja madala VCSEL-i ribalaiusega. Selle piirangu ületamiseks on läbilaskevõime suurendamiseks vaja 10G ja 25 Gbps liinikiirusel töötavaid paralleelseid kiulinke. Kuid see lähenemisviis nõuab mitme kiudoptilise ühenduse tehnoloogial (MPO) põhinevat infrastruktuuri. Tõestatud kahekiulise struktuuri, 100 Gbps ja suurema lahenduse, jätkuva kasutamise korral saab eelistada ühte rahaturufondit. Sel juhul saab kasutada WDM-tehnoloogiat. Seevastu OM4-MMF-l on suurem modaalne ribalaius, kuid selle lainepikkuste vahemik on suhteliselt kitsas, ainult 850 nm, mis piirab selle WDM-i võimalusi. Vähemalt nelja WDM-kanali (iga kanal 25 Gbps) kõige ökonoomsem töörežiim peaks olema suure ribalaiusega lairiba MMF, mille lainepikkuse vahemik on 100 nanomeetrit. Kui arvestada ühilduvust tagurpidi, jääb 850 nanomeetri lainepikkus muutumatuks, seega ilmub 850 kuni 950 nanomeetri suurune tööaken (vt joonis 1). Rahaturufondide jõudlus süsteemis on seotud tegeliku ribalaiusega, mida mõjutab efektiivne modaalne ribalaius (EMB) ja hajutatus.

Konstantse efektiivse ribalaiuse 2000 MHz * km tagamiseks peab EMB olema lainepikkusel 850 nm 4,700 MHz * km ja 950 nm juures vähemalt 2 700 MHz * km (vt joonis 2). Tuumaprofiili optimeerimise ja α-parameetri optimeerimisega GI tuumklaasis teisendatakse EMB tippväärtus 880 nm-ni ja realiseeritakse sellele spetsifikatsioonile vastavad lairiba rahaturufondid.
Lairiba rahaturufondide tehnilist prototüüpi mõõdeti häälestatava titaan-safiirlaseriga erinevatel lainepikkustel vahemikus 850 kuni 950 nanomeetrit. Saadud tüüpiline EMB on näidatud joonisel 2 ja võrreldakse OM4-MMF-iga. Kõver näitab maksimaalset EMB lainepikkusel 875 nm optimeeritud lairiba rahaturufondidel, samal ajal kui OM4 standardse rahaturufondiga EMB jaotus on kitsam 850 nm juures. Seetõttu vastavad lairiba rahaturufondid EMB spetsifikatsiooni nõuetele, samal ajal kui tavaline OM4-rahaturufond ei vasta nõuetele umbes 900 nanomeetri juures.

Lairiba rahaturufondide WDM võimaluste demonstreerimiseks olemasolevates ja tulevastes süsteemirakendustes viidi BER testid läbi 850 ja 980 nanomeetri ja 28 Gbps juures. Biti veamäära (BER) hinnang näitab, et pärast 100m ülekannet on vajalik võimsuse reserv saavutatud. Lisaks mõõdeti BER-i, kasutades kaubanduslikult saadavat 40 Gbps dupleks transiiverit koos 2 WDM kanaliga (20 Gbps), töötades vastavalt 850 ja 980 nanomeetri juures. Seetõttu saab lairiba MMF-i kaudu saada tõrgeteta ülekannet kuni 300m (BER <10–12), mis="" võrdub="" transiiveri="" kahesuguse=""> Vahemikus 850–980 nanomeetrit saavad 4 WDM kanalit (25,8 Gbps), mille vahekaugus on 30 nanomeetrit ja mahutavus 100G, saavutada veavaba edastamise 200m.
Mahtu saab veelgi suurendada, rakendades täiustatud modulatsioonivorminguid (näiteks PAM-4). Laboris saavutati lairiba MMF-i edastus 180 Gbps sekundis (nelja 45 Gbps PAM-4 WDM signaaliga) ja selle BER ületas 300 m, samal ajal kui OM4-MMF korral oli maksimaalne väärtus vaid 150 m. Need tulemused näitavad, et lairiba rahaturufondid saavutavad jõudlusandmeid 40, 100 või 200 Gbps, ilma et oleks vaja paralleelset kiu infrastruktuuri.

Kulude võrdlus
40GBase-x puhul on kasutajatel võrgutoimingutes mitu valikut. Standardiseeritud QSFP + kesta vormingu tõttu saab kõige kuluefektiivsemat transiiveriversiooni pistikprogrammidega ühendada vastavalt erinevatele edastuskaugustele. Ühine muster on kinnitatud:
Samal andmeedastuskiirusel on SM-transiiveri (40Gbase-LR4) hind 200% -400% kõrgem kui MM-transiiveri (40Gbase-SR4) hind.
Kahe transiiveri erinevus on vähemalt 600 €, mis kahekordistab kogu passiivse juhtmestiku (link) maksumust.
Seetõttu on rahaturufondidel põhinev kiudkarkass, kui see on tehniliselt teostatav, ökonoomsem lahendus.
Mõned kasutajad on mures, et transiiveri SWDM-tehnoloogia tekitab palju lisakulusid. Lihtne võrdlus (joonis 3) näitab, et põhilised kulutegurid on ühtlased või mõnes mõttes isegi ökonoomsemad.

Sel juhul on tähelepanu keskpunktis esimene kaubanduslikult saadav SWDM-transiiver. Need pole mitte ainult laiendanud transiiverite valikut edasiste täiustuste abil, vaid võimaldanud kasutada tõestatud LC-pistikuid ka 2-MMF-i infrastruktuuri hoidmiseks 40G ja 100G võimsuse tasemel.

järeldus
Juba on kasutajaid, kes plaanivad minna üle versioonile 40 GbE ja üle Etherneti. Valdav enamus rakendusi on selgroog-sadamad-seadmed. Mõlemal real on kahe kiu OM3 rakendatud paljudel juhtudel ja süsteemi uuendamine toimub tavaliselt samm-sammult. Eespool nimetatud lairiba rahaturufond on täielikult tagasi ühilduv varasemate OM2, OM3 ja isegi OM4 rahaturufondidega ning sellel pole riistvara ühendamiseks muid nõudeid kui traditsioonilised tehnoloogiad, mis on suur eelis. See võimaldab lairiba rahaturufondil majanduslikult teisendada olemasolevad 10G võrgud kulutõhusateks 40G ja 100G võrkudeks ning tulevikus saab seda uuendada 200G-ni. Samal ajal on IEEE802.3 määratlenud lairiba rahaturufondid järgmise põlvkonna rahaturufondideks ja neid toetatakse tulevases võrgustandardite sõnastamisel.
Neile, kes ei saa eirata LAN-i ja DC-võrgu selgroo maksumust, on MM-kiud asendamatud. Uus lairiba MMF-tehnoloogia pakub kulutõhusat edastustehnoloogiat, mis muudab LC dupleksi infrastruktuuri probleemidega hõlpsamaks käsitlemiseks. Lairiba MMF on muutunud standardseks MM-kiuks IEC ja TIA tingimustes ning see määratletakse kui OM5 optilise kaabli kategooria järgmisel ISO / IEC11801 versioonil. Selle esimesed kaubanduslikud tooted on juba turul saadaval.