Palvelinkeskusten verkkosuunnittelussa valokuitukaapeloinnin valintaa ohjaa kaksi ensisijaista rajoitusta: siirtonopeusvaatimukset ja kanavan kattavuus. Vaikka yksimuotokuitu (SMF) tarjoaa laajan kattavuuden, joka sopii kampus- ja WAN-sovelluksiin,monimuotokuitu(MMF) on edelleen hallitseva väline lyhyen -sisäisen-sisäisen datakeskuksen yhteyksissä VCSEL--pohjaisten lähetin-vastaanottimien halvempien kustannusten vuoksi.
Kuitenkin,monimuotokuituon optisesta fysiikasta johtuvien tiukkojen etäisyysrajoitusten alainen. Kun Ethernet-standardit kehittyvät 10GBASE-SR:stä 40GBASE-SR4:ään ja 100GBASE-SR4:ään, sallittu kanavan pituus pienenee huomattavasti. YmmärtäminenmonimuotokuituetäisyysrajaJokaisen optisen tilan (OM) luokka on olennainen fyysisen kerroksen yhteensopivuuden ja signaalin eheyden varmistamiseksi.
Tässä artikkelissa analysoidaan teknisiä tietoja, kaistanleveyden ominaisuuksia jamaksimietäisyys monimuotokuidulleluokitukset vaihtelevat OM1:stä OM5:een.
Monimuotolähetyksen fyysiset rajoitteet
Monimuotoisten optisten järjestelmien etäisyysrajoitukset johtuvat ensisijaisesti kahdesta tekijästä: kromaattinen dispersio ja vaimennus (optinen tehohäviö).
Modaalinen dispersio ja symbolien välinen häiriö
Toisin kuin yksimuotokuitu, joka levittää yksittäistä valotilaa,monimuotokuitusiinä on suurempi ytimen halkaisija (50 µm tai 62,5 µm), joka tukee satoja etenemismuotoja.
Kun valopulssi laukaistaan kuituun, eri moodit kulkevat eri polun pituuksia. Korkean-järjestyksen tilat (matkustaminen lähellä verhoilua) kulkevat pidemmän matkan kuin matalan-tilauksen tilat (matkustaminen lähellä akselia). Tämä ilmiö, joka tunnetaan nimellä Differential Mode Delay (DMD), saa optisen pulssin leviämään ajan myötä.
Lähetysnopeuksien kasvaessa bittien välinen aika pienenee. Liiallinen pulssin leviäminen johtaa Intersymbol Interference (ISI) -häiriöön, jossa vierekkäiset bitit menevät päällekkäin, jolloin vastaanotin ei voi lukea signaalia. Tämä edellyttää lyhyempiä kaapelipituuksia hyväksyttävän bittivirhesuhteen (BER) ylläpitämiseksi.
Kaistanleveys-Etäisyystuote
Monimuotokaapeloinnin suorituskyky mitataan tehokkaalla modaalikaistanleveydellä (EMB), joka mitataan MHz·km.
Ylitäytetty julkaisu (OFL):Käytetään kaistanleveyden mittaamiseen LED-lähteillä (OM1/OM2).
Laseroptimoitu (EMB):Käytetään kaistanleveyden mittaamiseen VCSEL-lähteillä (OM3/OM4/OM5).
Korkeampi EMB-arvo osoittaa kykyä lähettää dataa pidemmän matkan, ennen kuin modaalinen hajonta heikentää signaalia.
Tekniset tiedot kuitutyypin mukaan
Telecommunications Industry Association (TIA) ja ISO/IEC määrittelevät viisi monimuotokuituluokkaa. Jokainen sukupolvi määritellään sen ytimen halkaisijan, valonlähteen optimoinnin ja kaistanleveyskapasiteetin perusteella.
OM1 ja OM2 (vanhat standardit)
OM1- ja OM2-kuidut on suunniteltu Fast Ethernet- ja Gigabit Ethernet -sovelluksiin, joissa käytetään LED-valolähteitä.
OM1 (62,5/125 µm):
Takin väri:Oranssi.
Kaistanleveys:200 MHz·km (850 nm:ssä).
Etäisyyden rajoitus:Pystyy 275 metriin 1 Gbps:n nopeudella. 10 Gbps:n nopeudellamonimuotokuituetäisyysrajaputoaa 33 metriin, mikä tekee siitä sopimattoman nykyaikaiseen topologiaan.
OM2 (50/125 µm):
Takin väri:Oranssi.
Kaistanleveys:500 MHz·km (850 nm:ssä).
Etäisyyden rajoitus:Pystyy 550 metriin 1 Gbps:n nopeudella, mutta rajoitettu 82 metriin 10 Gbps:n nopeudella.
Huomautus: OM1 ja OM2 katsotaan laajalti vanhentuneiksi uusissa asennuksissa, jotka vaativat yli 1 Gbps:n nopeuksia.
OM3 (laser-optimoitu 50 µm)
OM3 merkitsi siirtymistä Vertical-Cvity Surface-Emitting Laser (VCSEL) -optimointiin. Se on 10 gigabitin Ethernetin lähtö-tason standardi.
Takin väri:Aqua.
Tehokas modaalinen kaistanleveys (EMB):2000 MHz·km.
Sovellus:OM3 tukee 10GBASE-SR enintään300 metriä. Nopealle-rinnakkaisoptiikalle (40GBASE-SR4 ja 100GBASE-SR4)monimuotokuidun maksimipituuson rajoitettu100 metriä.
OM4 (korkean-kaistanleveyden laser-optimoitu 50 µm)
OM4 tarjoaa korkeamman kaistanleveyden määrityksen kuin OM3, mikä vähentää differentiaalitilan viivettä. Tämä mahdollistaa laajemman ulottuvuuden ja korkeammat lisäyshäviömarginaalit.
Takin väri:Aqua tai Violet (Erika Violet).
Tehokas modaalinen kaistanleveys (EMB):4700 MHz·km.
Sovellus:OM4 laajentaa 10GBASE-SR-kattavuuden550 metriä. Kriittinen datakeskusten runkoverkoille, se tukee 40G/100G-sovelluksia aina150 metriä.
OM5 (Wideband Multimode Fiber)
TIA-492AAAE määrittelee OM5:n, ja se on suunniteltu tukemaan lyhytaaltojakokanavointia (SWDM).
Takin väri:Limen vihreä.
Tekniset ominaisuudet:Toisin kuin OM3/OM4, jotka on optimoitu ensisijaisesti 850 nm:lle, OM5 on määritelty laajalle aallonpituuksille 850 nm ja 953 nm välillä.
Etäisyyden erittely:Tavallisille IEEE 802.3 -lähetin-vastaanottimille (jotka käyttävät yhtä aallonpituutta 850 nm:ssä) OM5 tarjoaa samanmaksimietäisyys monimuotokuidullekuten OM4. Sen etu toteutuu vain käytettäessä SWDM4-lähetin-vastaanottimia useiden signaalien lähettämiseen yhden kuituparin yli.
Etäisyysrajan viitetaulukko
Seuraavassa taulukossa on yhteenvetovalokuitukaapelin maksimipituusIEEE 802.3 -standardin tukemaEthernetsovelluksia.
|
Kuituluokka |
100 Mbps (Fast Ethernet) |
1 Gbps (1000BASE-SX) |
10 Gbps (10GBASE-SR) |
40 Gbps (40 GBASE-SR4) |
100 Gbps (100 GBASE-SR4) |
|
OM1 |
2000 m |
275 m |
33 m |
Ei tuettu |
Ei tuettu |
|
OM2 |
2000 m |
550 m |
82 m |
Ei tuettu |
Ei tuettu |
|
OM3 |
2000 m |
550 m |
300 m |
100 m |
70 m |
|
OM4 |
2000 m |
550 m |
550 m |
150 m |
100 m |
|
OM5 |
2000 m |
550 m |
550 m |
150 m |
100 m |
Maksimietäisyyden tekniset näkökohdat
Teoreettisen saavuttaminenmonimuotokuidun maksimietäisyysedellyttää tiukkaa linkkitappiobudjettien noudattamista. Fyysinen kaapeli on vain yksi kanavan osa; liitoshäviö yhdyspisteistä vaikuttaa merkittävästi saavutettavaan ulottuvuuteen.
Kanavan lisäyksen menetysbudjetit
Kun tiedonsiirtonopeus kasvaa, sallittu optisen häviön budjetti pienenee.
10GBASE-SR (OM3):Noin . 2.6 dB:n budjetti.
40GBASE-SR4 (OM3):Noin . 1.9 dB:n budjetti.
Jos strukturoitu kaapelointilinkki sisältää useita kytkentäpaneeleja, kasetteja tai ristikkäisiä{0}}liitäntöjä,lisäyshäviövoi ylittää lähetin-vastaanottimen herkkyysrajan ennen kuin kaapelin enimmäispituus saavutetaan. Insinöörien on laskettava kokonaistappio kaavalla:
Linkin katkeaminen=(kaapelin pituus × dB/km) + (liitinparit × katkeaminen/pari)
Ultra-Low Loss (ULL) MTP/MPO-liittimien käyttäminen (yleensä<0.35 dB) is often required to support maximum distance runs in 40G/100G architectures.
Lähetin-vastaanottimen vaihtelu (standardi vs. laajennettu kattavuus)
Yllä olevassa taulukossa luetellut etäisyydet viittaavat IEEE:n standardispesifikaatioihin. Markkinoilla on kuitenkin "Extended Reach" (eSR4/CSR4) lähetin-vastaanottimia.
Vakio 100G-SR4 OM4:ssä:100 metriä.
Patentoitu 100G-eSR4 OM4:llä:Jopa 300 metriä.
Tämä ei--standardioptiikka käyttää suurempaa lähetystehoa tai herkempiä vastaanottimiamonimuotokuituetäisyysraja. Yhteensopivuus on tarkistettava kytkimen valmistajalta.
Kaapeloinnin valintakriteerit
Kun suunnitellaan fyysisen kerroksen infrastruktuuria, seuraavat kynnykset toimivat vakiovalintaohjeina:
Kantavuus < 100 metriä:OM3 tarjoaa riittävän kaistanleveyden 10G, 40G ja 100G. Se on kustannus-tehokkain ratkaisu intra-telineeseen ja Top-of-Rakista (ToR) ja End{10}}Row (EoR) -yhteyksiin.
Kattavuus 100 - 150 metriä:OM4 on pakollinen tukemaan 40G/100G-siirtonopeuksia. OM3 ei riitä näille etäisyyksille SR4-standardien protokollien mukaisesti.
Kantavuus > 150 metriä:Yli 150 metrin pituisille linkeille suositeltava tekninen standardi on Single-Mode Fiber (OS2). Vaikkamonimuotokuitupystyy fyysisesti lähettämään 1G tai 10G pitkiä matkoja, se ei voi tukea siirtymistä 40G/100G:een 150- metrin rajan yli. Single-Mode Fiberin käyttöönotto varmistaa tulevaisuuden yhteensopivuuden PSM4- tai DR4-arkkitehtuurien kanssa.
Johtopäätös
Themonimuotokuituetäisyysrajaon kaapelin tehokkaan modaalikaistanleveyden ja aktiivisen laitteen lähetysnopeuden funktio. Vaikka vanhat OM1- ja OM2-kuidut ovat vanhentuneita nopeissa-verkoissa, OM3 ja OM4 ovat edelleen alan standardi lyhyen-kantavuuden datakeskussovelluksissa.
Verkkosuunnittelijoille kriittinen rajauspiste on 150 metriä. Tämän kynnyksen alapuolella OM4 tarjoaa optimaalisen suorituskyvyn ja lähetin-vastaanottimen kustannusten tasapainon. Tämän kynnyksen ylittäessä tarvitaan Single-Mode Fiber (OS2) signaalin eheyden ja protokollatuen varmistamiseksi nykyisille ja tuleville Ethernet-standardeille.
FAQ
Onko OM5-kuitu parempi kuin OM4 tavallisissa 10G/40G/100G-verkoissa?
Ei vakioetäisyysrajoihin. Perinteiselle rinnakkaisoptiikalle (SR4), joka käyttää yhtä aallonpituutta (850 nm), OM5 tarjoaa täsmälleen samat etäisyysrajat kuin OM4 (esim. 100 m 100GBASE-SR4:lle). OM5 on parempi vain käytettäessä SWDM (Short Wave Division Multiplexing) lähetin-vastaanottimia, joissa se mahdollistaa useiden aallonpituuksien kulkemisen samalla kuidulla. Jos et käytä SWDM-optiikkaa, OM5 ei tarjoa kattavuuden lisäetua OM4:ään verrattuna.
Miksi etäisyysraja 40G ja 100G on lyhyempi kuin 10G?
Modaalisen dispersion takia. Datanopeuksien kasvaessa (pulssin kesto lyhenee), optinen vastaanotin tulee paljon herkemmäksi "signaalin leviämiselle" (dispersiolle), jonka aiheuttaa valo, joka kulkee eri reittejä kuidun ytimen läpi. Pieni määrä signaalin leviämistä, joka on hyväksyttävä nopeudella 10 Gbps, tulee kriittiseksi epäonnistumiseksi nopeudella 100 Gbps, mikä pakottaa fyysistä enimmäisetäisyyttä pienentämään signaalin eheyden säilyttämiseksi.
Millä etäisyydellä minun pitäisi vaihtaa Multimode-tilasta Single{0}}Mode Fiberiin?
"150 metrin sääntö" on alan paras käytäntö.
Alle 150 metriä: Multimode (OM4) on yleensä kustannustehokkaampi- halvemman optiikan ansiosta.
Yli 150 metriä: Single-Mode (OS2) on suositeltavaa.
Onko OM4 kuitu taaksepäin yhteensopiva OM3:n kanssa?
Kyllä, täysin taaksepäin yhteensopiva.OM4-kuitu on pohjimmiltaan "korkeampi spesifikaatio" versio OM3:sta. Voit asentaa OM4-kaapeloinnin tänään ja käyttää sitä vanhempien 10G OM3-lähetin-vastaanottimien kanssa. Linkki toimii normaalisti.
Suositellut artikkelit
OS1 vs OS2 Single Mode Fiber
Lasi vs muovi optinen kuitu
SC/APC kuituoptinen kaapeli
