OM5 会是宽带的新时代吗? | 光通信 | 康宁

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作者:Doug Coleman(康宁光通信技术和标准经理)、Cindy Ryborz (康宁光通信数据中心欧洲区市场经理)

翻译:王坚 (康宁光通信中国) 

2016 年,OM5 多模光纤标准正式发布。然而迄今为止,OM5 多模光纤的普及率仍然很低。这是为什么?当初为什么研发和制定 OM5 标准?未来 OM5 多模光纤的前景如何?

在数据中心(DC)和局域网(LAN)环境中,多模光纤仍然是主流,因为在短距离的链路中,它的链路成本最低。而要想了解OM5的诞生背景,非常必要先了解有关收发器和并行传输方面的知识和标准。

首先,需要了解符合标准的收发器和专有收发器之间的差异。标准收发器是指已经被纳入IEEE 802.3以太网标准的收发器,而专有收发器指很多制造商在达成了可以确保产品持续兼容性的专有的、双向的协议之后,开始生产的多源协议收发器。他们满足事实上的行业标准,只是尚未纳入到IEEE等机构的标准之中。

其次,以太网从 1G 升级到 100G 的过程中,所有符合标准的多模收发器均有一个共同点:他们使用工作在 850nm 波长的垂直腔面发射激光器(VCSEL),多模光纤设计和加工制造的后续工作也都重点放在了 850nm 的光纤带宽优化上。例如,当推出 OM4 光纤时,就是在850nm波长上相比 OM3 在带宽方面得到了显著提高。

第三个重要概念是并行传输。对于1G,10G,25G 和 50G 的以太网速度,多模收发器使用两根光纤,一根用于传输,一根用于接收,这种传输方式通常被称为串行传输。然而,随着 40G 802.3ba 以太网标准的出现,并行光学的概念得以引入。对于 40GBASE-SR4 收发器来说,可以使用四根并行光纤传输信号,每根光纤传输 10G,而另外四根光纤每根接收 10G 信号。所以这些收发器的每个通道均需要八根光纤,因此,多光纤 MTP® 连接器被定义为这种收发器的连接接口。

 

   
  图1:40GBASE-SR4、100GBASE-SR4、200GBASE-SR4 和 400GBASE-SR4.2 8芯光纤并行传输  

 

基础概念了解之后,就可以开始进一步了解 OM5。

在过去的几年中,市场上出现了大量的专有 MSA 收发器类型,首先是 40G BiDi 和 100G BiDi 收发器,它们已经是久经验证的解决方案。此外,最重要的是出现了短波分复用(SWDM)收发器。与 40G 或 100G 传输的 BiDi 类似,SWDM 收发器只需要 2 根光纤的 LC 双工连接,不同的是 SWDM 每根光纤可以工作在 850nm 到 940nm 之间的 4 个不同的波长上,其中一根光纤专用于传输信号,另一根光纤专用于接收信号。

 

 

   
  图2:40G/100G 2芯光纤 SWDM 传输(4 x 10G/波长和 4 x 25G/波长)  

 

这些收发器为已安装 OM3/OM4 双工连接的网络提供升级到 40G 的另一种途径,无需再额外部署光纤和连接器。

但是,四种可用的传输波长为业界提出了一个有趣的问题:OM3 / OM4 光纤的标准工作波长指定为850nm 的情况下,如何评估和量化工作波长高达 940nm 的收发器的峰值性能?这些收发器使用的宽带多模光纤(WB MMF)实际上是 OM4 光纤的一种,因为 WB MMF 仍必须满足 850nm 处 EMB≥4700MHz•km 的 OM4 带宽标准,而且 WB MMF 也需要满足 953nm 的工作波长,953nm 处的 EMB 规范为 ≥2470MHz•km。

因此,在相关标准制定中,曾有提议将宽带多模光纤命名为 OM4W。然而在之后的国际投票中,OM5 的命名得以胜出。就这样,OM5 光纤诞生了。

OM5 光纤的价格高于 OM4,因此它必须拥有一定的优势和好处。显然,在 850nm 的传输可能性方面,OM5 比 OM3 更强,因为OM5 在 850nm 处和 OM4 拥有相同的带宽。在超过 850nm 多模收发器标准的波长范围内,OM5 和 OM4 是更好的选择。如表3所示。

 

   
  图3:OM3系统长度  
 

 

 

 

 

   
  图4:OM4系统长度  
 

 

 

 

分析表明,随着数据速率从 10G 增长到 40G,再到 100G,90% 到 95% 的 OM3 和 OM4 链路的传输距离在 100 米以内(图 3 和图 4)。大多数数据中心只需要达到 100 米的传输距离即可满足其所有要求。

通过以上图表,我们可以得出以下结论:

  1. 当利用基于标准的850 nm光学元件时,与 OM4 相比,OM5 没有任何价值。
  2. 在 40G 网络中,使用 BiDi 和 SWDM 收发器,相对于 OM4 而言,OM5 具有距离优势,因为使用的是多波长收发器。
  3. 在 100G 网络中,对于 BiDi 和 SWDM 收发器来说,OM5 均具有距离优势,因为 OM5 可以提供 150m 的距离,而 OM4 提供 100m 的距离。

 

那么使用 OM5 的理想场所在哪里?取决于网络速度、传输距离和使用的收发器技术。

如果您打算使用 BiDi 或 SWDM 收发器,网络速度和所需的传输距离就成为决定因素。如果网络已经在运行 100G,或者计划迁移到 100G,并且大量链路超过 100m,那么 OM5 将具有一定优势。

那么,在考虑 OM5 光纤时,最重要的三个因素是什么?

  1. 是否计划在不久的将来迁移到 100G?
  2. 数据中心中大部分链接距离是否超过 100m?
  3. 每个链接的总成本是否值得关注?

 

目前,只有少数网络中的多模链路超过 100m,而且目前企业局域网或数据中心网络中很少部署 100G,所以到目前为止 OM5 的应用非常缓慢。因为暂时没有必要使用价格更高的 OM5 光纤。

未来,随着更多 100G 网络的部署,出现更多的 150m 传输距离环境,OM5 可能会变得有吸引力。OM5 的部署确实为使用100G网络提供了一些价值,这些网络使用 BiDi 或 SWDM 收发器,并且具有 100 到 150 米的链路。由于 OM4 和 OM5 都包含在 100G-SR2、200G-SR4、25G-SR、50G-SR 和 400G(SR8、SR4.2)的 IEEE 标准中,客户可以根据情况作出选择。最终,客户都会在相应的距离和速度条件下,选择链路成本最低的解决方案。