Mit dem rasanten Wachstum des Netzwerkdatenverkehrs wurden in den letzten Jahren die relevanten Standards für Multimode-Glasfasern und ihre Anwendungen weiter verbessert. Upgrade der Ethernet-Rate von 10 GbE / 40 GbE / 10 0 GbE auf 25 GbE / 50 GbE / 200 GbE / {{6 }} GbE, und wird in Zukunft auf eine höhere Geschwindigkeit aktualisiert. 800 GbE / 1.6 TbE; Fibre Channel-Rate von 8 GFC / 1 6FC zu seriellem 32 GFC / 64 GFC und parallelem 1 28GFC / 256 GFC als schnellere serielle 1 28GFC und parallele 512 GFC in der Zukunft. Gleichzeitig hat sich die Multi-Mode-Technologie für optische Module schrittweise von der NRZ-Codierung zur 4-Level-PAM 4 -Signalcodierung entwickelt. von Lichtquellen mit einer Wellenlänge bis hin zu Multiplexen mit mehreren Wellenlängen, wie z. B. der BiDi-Technologie mit 2 Wellenmultiplexen, der SWDM-Technologie mit 4 Wellenmultiplexen und dem zukünftigen möglichen 8 Wellenlängenmultiplexen. Darüber hinaus bietet Multimode-Glasfaser das Potenzial für MDM, wodurch die Übertragungskapazität erhöht wird, indem mehrere verfügbare Modi in Multimode-Glasfasern genutzt werden.
1. Aktueller Status von Verkabelungsanwendungen in Rechenzentren
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Rechenzentrumsnetzwerken weiter gestiegen. Laut Cisco-Statistiken und -Vorhersagen entspricht die jährliche Wachstumsrate des globalen Datenzentrumsverkehrs von 2015 auf 2020 einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 27%, wovon das Cloud-Rechenzentrum Die jährliche Wachstumsrate beträgt 30%. % Stabiles Wachstum.
Gegenwärtig verwenden die meisten Verkabelungsschemata für Rechenzentren Kupfer, optische Kurzstrecken-Multimode-Geräte und optische Langstrecken-Singlemode-Geräte. Es dominieren Multi-Mode-SR {{4}} und Single-Mode-PSM {{4}} Lösungen. Einer der wichtigsten Indikatoren für die Auswahl der internen Verkabelung im Rechenzentrum sind die Kosten, und die Lösung mit den niedrigsten Kosten ist häufig die vorteilhafteste. Daher wird SR für Entfernungen von Hunderten von Metern und LR für große Entfernungen von mehr als 2 Kilometern verwendet. Alibaba verwendet derzeit 100 GBASE-SR {{4}} Multimode-Glasfaserverbindung in seinem Netzwerk und stellt fest, dass diese kostengünstiger ist als die Verbindungsmethode auf der Basis von Single-Mode-Glasfaser und PSM {{{{ 13}}}} oder CWDM 4. Angesichts des Umfangs, der Architektur, der Netzwerkkapazität und der Speicheranforderungen des lokalen Rechenzentrums des Unternehmens bleiben Multimode-Glasfaser und VCSEL die Hauptlösungen in diesem wichtigen Markt.
2. OM 5 Faserhersteller und SWDM-Allianz
OM 5 Glasfaser erweitert die Bandbreitenleistung herkömmlicher OM 4 Glasfasern bei 850 nm auf 953 nm unter Verwendung von 4 - Wellenlängen-Kurzwellenlängenmultiplex (SWDM 4) Technologie zur gleichzeitigen Übertragung von vier Wellenlängen auf einer Multimode-Faser, um die Übertragungskapazität der Multimode-Faser auf die ursprünglichen 4 Zeiten zu erhöhen, während sie vollständig abwärtskompatibel ist.
Als neue Technologie, die die Übertragungskapazität von Multimode-Glasfasern erheblich erhöhen und die Übertragungsentfernung erhöhen kann, ist SWDM für den Bau von Rechenzentren und verwandten Glasfaser-, Geräte- und Geräteherstellern selbstverständlich. Derzeit gehören zu den Mitgliedern der Allianz Hersteller von Glasfasern und Kabeln wie YOFC, Corning, OFS, Prysmian, CommScope usw. sowie Gerätehersteller wie Dell, Huawei, Huasan, Juniper und Modulhersteller wie Finisar und Lumentum. Die Allianz veröffentlichte im März das {-2}} Multi-Source-Abkommen (MSA), in dem die Anwendungsanforderungen für 40 GE SWDM {{4} und 100 GE SWDM {{ 6}} und gab an, dass es in Zukunft weiter auf 40 0-Gbit / s-Anwendungen erweitert wird.
3. Aktualisierungsfortschritt für OM 5 faserbezogene Standards
OM 5 -Faser basiert auf OM 3 / OM 4 -Faser und ihre Leistung wird erweitert, um mehrere Wellenlängen zu unterstützen. OM 5 zeigt die Zukunft der nachhaltigen Entwicklung von Multimode-Fasersystemen. Seit 2015 haben mehrere große internationale Normungsorganisationen Spezifikationen für OM 5 -Fasern und ihre Anwendungen hinzugefügt.
3. 1 TIA und IEC
Die Telecommunications Industry Association (TIA) hat als erste im Juni offiziell den TIA-492AAAE-Glasfaserstandard veröffentlicht 2016, der eine Breitband-Multimode-Faser (WBMMF) definiert, die die Wellenlängenmultiplextechnologie in der 850 unterstützt. ~ 950 nm Band. Im Oktober 2016 wurde der Verdrahtungsstandard für strukturierte Glasfasern nach ANSI / TIA-568.3-D veröffentlicht und die Glasfaser TIA-492AAAE für die Verkabelung zugelassen.
Die International Electrotechnical Commission (IEC) hat im August offiziell den Faserstandard IEC 60793-2 - 1 0 ed. {{1}} veröffentlicht und WBMMF als A {{3} definiert. } a. 4 Fasertyp und erhielt ISO / IEC-Unterstützung für 1 1 80 1. ed. Im November 2017 wurde der ISO / IEC 1 1 80 1 - 1 Glasfaserverdrahtungsstandard offiziell veröffentlicht, und der Name dieser Glasfaserverdrahtung wurde als OM 5 bestimmt.
3. 2 IEEE 802. 3
Der IEEE 802. 3 bs-Standard, der im September 2016 entworfen und im Dezember offiziell veröffentlicht wurde 2017, definiert die Parameter für die Medienzugriffskontrolle, die physische Schicht und die Verwaltungsparameter von {{ 4}} Gbit / s und 400 Gbit / s Ethernet, das auch für die Breitband-Multimode-Glasfaserverdrahtung formal ist. Es heißt 0010010 quot; OM 5 & quot; und gibt die kürzeste Verbindungsentfernung an, die OM 3 / OM 4 / OM 5 Drei-Typ-Glasfaser im 400 GBASE-SR 16 -System unterstützen kann gezeigt in Tabelle 1.
Tabelle 1 Die kürzeste Verbindungsentfernung, die OM 3 / OM 4 / OM 5 drei Arten von Glasfasern in 400 GBASE-SR {{6 unterstützen kann }}System
Im November 2016 enthüllte der Entwurf des IEEE 802. 3 CD-Standards Parameter für die Medienzugriffskontrolle, die physikalische Schicht und Verwaltungsparameter für 50 Gb / s, {{ 4}} Gb / s und 200 Gb / s Ethernet und es wurde festgelegt, dass OM 5 -Faser mehr als {{4} Meter unterstützen kann. {{3 }} GBASE-SR, {{4} GBASE-SR 2 und 200 GBASE-SR 4. Die offiziellen Standards werden derzeit noch diskutiert und sollen in 2018 veröffentlicht werden.
Im November 2017 hat IEEE 802. 3 die Multimode-Glasfaserschicht der nächsten Generation {{4}} Gb / s und 400 Gb / s eingerichtet Forschungsgruppe, die darauf abzielt, weniger Multimode-Glasfaser als vorhandenes Ethernet zu verwenden, um {{4}} Gb / s- und 400 Gb / s-Systeme zu erreichen. Übertragung, bezeichnet als 0010010 "NGMMF Study Group 0010010 ". Bei der ersten offiziellen Sitzung der Studiengruppe im Januar 2018 gab es zwei Optionen: 400 GBASE-SR 8 oder 400 GBASE-SR 4. { {17}} wurden vorgeschlagen, um 400 GBASE-SR 16 zu ersetzen und 400 G Ethernet zu unterstützen. Die 400 GBASE-SR 8 -Lösung verwendet 8 Paare von optischen Fasern, die die Vorteile der vorhandenen Technologie voll ausnutzen können (unter Verwendung von VCSELs, die PAM-freundlicher sind {{16) }}). Die Zielwellenlänge beträgt 850 nm. Derzeit gibt es mehrere optische Modulpakete für QSFP-DD, OSFP und COBO 8-Lane. Die 400 GBASE-SR 4. 2 -Lösung verwendet 4 Glasfaserpaare und behält die gleiche Verdrahtungsmethode wie die vorhandene 100 GBASE-SR {{bei 16}} Lösung. Jede Faser überträgt 2 Wellenlängen. Die PAM 4 -Modulationstechnologie wird ebenfalls verwendet. Die Zielwellenlänge beträgt 850 nm und eine längere Wellenlänge. Lichtquelle. Die 400 GBASE-SR 4. 2 -Lösung eignet sich besser für die Verkabelung mit OM 5 -Fasern, die mehrere Wellenlängen unterstützen können.
4. Anwendung und zukünftige Entwicklung von OM 5 -Fasern
Die ursprüngliche Absicht des OM 5 -Faserdesigns besteht darin, die WDM-Anforderungen (Wavelength Division Multiplexing) von Multimode-Übertragungssystemen zu erfüllen. Daher ist seine wertvollste Anwendung im Bereich des kurzwelligen Wellenlängenmultiplexing. Derzeit befinden sich optische Module mit einer Wellenlänge von 50 Gb / s und mehreren Wellenlängen auf der Basis von Multimode-Fasern größtenteils noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Nur wenige Hersteller von optischen Modulen können eine kleine Anzahl von Proben bereitstellen, jedoch nur für interne Experimente. Die PAM {{4}} Modulation kann eine Einzelwellenrate von 50 Gb / s basierend auf dem vorhandenen 25 Gb / s VCSEL liefern. Die bidirektionale Zwei-Wellenlängen-Technologie (BiDi) und die Vier-Wellenlängen-Multiplex-Technologie (SWDM 4) reduzieren die Menge an Glasfaser, die für Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Verbindungen über 100 Gb / um die Hälfte und drei Viertel verwendet wird. s jeweils.
Die Forscher fanden heraus, dass durch Einbau geeigneter Fluorelemente in die Kernschicht der optischen Faser der Unterschied im optimalen Alpha-Wert, der verschiedenen Wellenlängen entspricht, verringert werden kann, so dass die Bandbreite der 0010010 "Ultra-Breitband-Multimode-Faser" 0010010 quot; im gesamten Wellenlängenbereich von 850 ~ 1050 nm kann verbessert werden. Dieses Ergebnis beweist, dass 0010010 "Ultra-Breitband-Multimode-Faser 0010010 "; hat die Fähigkeit, 8 Wellenlängenmultiplexkanäle mit einem Intervall von 30 nm im 850 ~ 1050 nm-Fenster zu unterstützen.
In den letzten drei Jahren haben verschiedene Hersteller von Lichtwellenleitern und optischen Modulen die neuesten Übertragungsergebnisse von OM 5 und 0010010 "Ultra-Breitband-Multimode-Lichtwellenleiter 0010010 " gemeldet. unter der Unterstützung der PAM 4 -Modulationstechnologie und der Wellenlängenmultiplextechnologie, wie in Tabelle 2 gezeigt. Aus den angegebenen experimentellen Ergebnissen geht hervor, dass OM 5 -Faser ausreicht, um 100 Gb / s-, 2 00 Gb / s- und 400 Gb / s-Mehrwellenlängen-Übertragungssysteme über { {11}} Meter.
Darüber hinaus kann durch ein optimiertes Design die Multimode-Faser mit einem Kerndurchmesser von 50 μm eine geringere Differenzmodengruppenverzögerung (DMGD) als die Low-Mode-Faser im 1550 nm-Fenster für mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge erhalten ( MIMO) Mode Division Multiplexing (MDM)) Im System wird dadurch die Kapazität der optischen Faser um ein Vielfaches erhöht, was das Potenzial der Multimode Optical Fiber für das modulare Division Multiplexing in der Zukunft belegt.
Zuletzt gemeldeter Fortschritt des PAM 4 -Übertragungsexperiments
Fazit
Multimode-Fasern waren schon immer ein effizientes und flexibles Übertragungsmedium, und die kontinuierliche Entwicklung neuer Anwendungspotentiale von Multimode-Fasern kann sie an Übertragungsnetze mit höherer Geschwindigkeit anpassen. Multimode-Glasfaser mit VCSEL bietet die Vorteile niedriger Verbindungskosten, geringen Stromverbrauchs und höherer Verfügbarkeit und ist damit die kostengünstigste Rechenzentrumslösung für die meisten Unternehmenskunden. Das kontinuierliche und stabile Wachstum der Nachfrage nach Cloud-Rechenzentren und lokalen Rechenzentren für Unternehmen bietet eine breite Marktperspektive für kostengünstige Multimode-Glasfaserlösungen. Die durch den neuen Industriestandard definierte OM 5 -Faserlösung ist für SWDM- und BiDi-Transceiver mit mehreren Wellenlängen optimiert und bietet längere Übertragungsverbindungen und Netzwerk-Upgrade-Margen für Hochgeschwindigkeits-Übertragungsnetze über 100 Gbit / s.
