OM5: Hip or Jive? | Data Center | Corning

by Scott Gregg Corning Optical Communications
Appearing In Cabling Installation and Maintenance September 2017

En octobre 2014. la TIA - Telecommunications Industry Association a lancé un groupe de travail sur la fibre multimode 50/125 µm (WB MMF). Le standard TIA-492AAAE a été publié en 2016. L'appellation OM5 a été approuvée en 2016. Cependant elle n'a connu que peu de développements depuis. Pourquoi ? Pourquoi OM5 a-t-elle été lancée ? Quel peut être son avenir ? 

MMF reste la fibre la plus utilisée dans les réseaux locaux (LANs) et Data Centers (DCs)  à cause de son coût moindre par liaison : le coût de la fibre, de la connectique et des transceivers optiques en font presque toujours le coût le plus bas par liaison pour des distances courtes. OM1 et OM2 étaient les plus déployées mais aujourd'hui les fibres à plus grande capacité comme OM3 et OM4 règnent, rejointes par OM5.  Comprendre les raisons de l'existence d'OM5 commence par les transceivers optiques et les standards qui les gouvernent.

Premièrement, nous devons comprendre la distinction entre les émetteurs-récepteurs conformes aux normes et les émetteurs-récepteurs propriétaires. Lorsque nous parlons de transceivers conformes aux normes dans un contexte Ethernet, nous parlons de guidage optique de transmission et de réception ratifié dans le cadre de la norme Ethernet IEEE 802.3. Lorsque nous parlons de transceivers propriétaires, ce sont des transceivers dont le guidage ne fait pas partie de la norme IEEE, soit parce que la technologie proposée, dépendant du support physique (PMD) n'a pas obtenu suffisamment de votes des membres pour être incluse dans la norme, soit parce que le transceiver utilise une technologie qui n'a jamais été proposée pour faire partie d'une norme industrielle ouverte. Plusieurs équipementiers ont développé des transceivers MSA avec des accords mutuels de compatibilité, se conformant à des standard de facto mais non à ceux de l'IEEE. Il est important de faire la distinction entre les transceivers aux normes IEEE et les versions propriétaires, car ces dernières années ont vu une prolifération de types transceivers sur le marché, dont beaucoup sont de conceptions propriétaires.

Dans le domaine Ethernet de 1G à 100G, tous les transceivers multimodes aux normes ont une chose en commun: ils utilisent des lasers à émission de surface à cavité verticale (VCSEL) qui fonctionnent à la longueur d'onde 850 nm. Lorsque les VCSEL sont devenus disponibles dans le commerce, ils ont été conçus pour produire de la lumière à 850 nm, l'une des longueurs d'onde de fonctionnement spécifiées par MMF. Étant donné que les VCSEL fonctionnaient à 850 nm, les améliorations ultérieures de la conception et de la fabrication des fibres MMF ont été axées sur l'optimisation de la bande passante de la fibre à 850 nm. Par exemple, lorsque la fibre OM4 a été introduite, elle a offert des améliorations significatives de la bande passante par rapport à OM3 à 850 nm, l'OM4 offrant 4700 MHz / km de bande passante modale effective (EMB) à 850 nm, par rapport aux 2000 MHz / km fournis par OM3. Des transceivers 400G VCSEL pour 400DBASE-SR8 et 400GBASE-SR4.2 sont prévus pour fin 2019, début 2020. Cette extension vers 400G avec des fibres multimodes est un bon exemple de la relation synergique entre des solutions électroniques et une connectivité à coût raisonnable.

La deuxième chose à savoir sur les transceivers multimodes est le concept de transmission parallèle, que certains appellent l'optique parallèle. Pour des vitesses Ethernet de 1G, 10G et 25G, les transceivers multimodes utilisent deux fibres, une fibre transportant le signal d'émission et une fibre transportant le signal de réception. Ceci est souvent connu sous le nom de transmission en série, et comme il s'agit de dispositifs à 2 fibres, l'interface du connecteur dans le transceiver est le connecteur LC duplex. Cependant, le concept d'optique parallèle a été introduit avec l'adoption de la norme Ethernet 40G 802.3ba en 2010. Pour le transceiver 40GBASE-SR4, nous avons quatre fibres en parallèle, chacune transmettant 10G par fibre, et quatre autres fibres, recevant chacune 10G par fibre. Ainsi, ces transceivers nécessitent huit fibres pour un seul canal et, par conséquent, le connecteur MTP® multifibre est l'interface de connecteur définie dans le transceiver. Une caractéristique majeure des transceivers optiques parallèles tels que le 40GBASE-SR4 est que, puisque les fibres individuelles transportent chacune un signal 10G, un seul port MTP 40G sur un switch peut être divisé en quatre ports LC duplex 10GBASE-SR, ce qui se traduit généralement par des économies significatives sur les coûts d’énergie par port et une densité de ports plus élevée Avec ce type de breakout, une carte switch avec 32 ports 40G peut être divisée en 128 canaux 10G. Pour les opérateurs de réseau qui ont besoin d'une fonctionnalité de port breakout et de distances 40G au-delà des 150 m pris en charge par le transceiver 40GBASE-SR4, un transceiver à portée étendue propriétaire, l'eSR4, a également été introduit. En plus des diminutions de frais d'alimentation, une diminution des frais de refroidissement peut être attendue. Ce facteur décisif au regard des investissements servi non seulement pour la 40G, mais aussi pour les variantes 100G/200G/400G-SR4.

Prêt à savoir ce que la fibre OM5 peut faire? Nous y arrivons. Comme nous l'avons dit, ces dernières années, un grand nombre de types de transceivers propriétaires ont été lancés sur le marché, à commencer par les transceivers BiDi 40G & 100G. 

Dans cette mêlée, une autre technologie de transmission a rejoint le match : le multiplexage par répartition en longueur d’onde courte (SWDM). Similaire à BiDi : pour un circuit 40G ou 100G, un transceiver SWDM ne nécessite qu'une connexion duplex LC à 2 fibres. SWDM diffère en ce qu'il fonctionne sur quatre longueurs d'onde par fibre sur la plage de 850 à 940 nm.

Le fait qu'il existe quatre longueurs d'onde de transmission pose une question intéressante pour l'industrie : étant donné que la largeur de bande de la fibre OM3/OM4 n'est généralement spécifiée qu'à 850 nm, comment quantifier les performances de pointe de ce transceiver avec une longueur d'onde de fonctionnement jusqu'à 940 nm ? WB MMF est un type de fibre OM4, car le WB MMF doit toujours répondre aux critères de bande passante OM4 de EMB ≥ 4700 MHz / km à 850 nm, mais le WB MMF a également une bande passante spécifiée à 953 nm. La spécification EMB à 953 nm est ≥ 2470 MHz / km. 

Voici une perspective 100G montrant comment la fibre OM4 se compare à l'OM5.

Puisque la fibre OM5 existe et son prix est supérieur à OM4, elle doit offrir un certain avantage.  C'est ici que nous devons considérer la capacité de distance de transmission pour les diverses combinaisons MMF / transceiver. Même si la plupart des entreprises n'opèrent pas encore à 100G, comme cela relève principalement des opérateurs de Data Centers hyperscale, étant donné que nous savons que des vitesses plus élevées sont à venir dans le futur, évaluons les capacités de distance pour 40G et 100G, sur la base des spécifications publiées par les fabricants de transceiver avec connectivité standard.

Les données d'analyse nous montrent que 90 à 95% des liaisons OM3 et OM4 fonctionnent avec des distances de transmission jusqu'à 100m. La majorité des Data Centers fonctionnent avec des distances de max. 100m de liaison.

En conclusion, on peut affirmer :

1. OM5 n'offre pas d'avantage supplémentaire par rapport à OM4 pour des standards de 850 nm.
   
   
2. À 40G, BiDi et SWDM ont un avantage de distance pour OM5 par rapport à OM4, étant donné qu'il s'agit de transceivers à plusieurs longueurs d'onde.
   
   
3. À 100G, un avantage de distance OM5 existe pour les transceivers BiDi et SWDM, car OM5 fournit jusqu'à 150 m de portée, par rapport à la portée de 100 m fournie par OM4.
    

Compte tenu de tout cela, où utiliser OM5 au mieux ? La réponse est «ça dépend». Pour prendre cette décision, nous devons comprendre un certain nombre de facteurs liés à la vitesse du réseau et la technologie de transceiver utilisée.

Si vous avez l'intention d'utiliser des transceivers BiDi ou SWDM, la vitesse du réseau et la distance de transmission requise deviennent des facteurs décisifs. Si vous opérez ou prévoyez de migrer vers 100G avec un nombre important de liaisons au-delà de 100 m, alors OM5 fait sens.

Quelles sont les questions-clés à se poser ?

1. La migration vers 100G est-elle prévue pour un avenir proche ?
   
   
2. Une partie importante des distances de liaison du Data Center dépassent-t-elles 100 m?
   
   
3. Le coût total par liaison est-il important ? 

Puisque peu de réseaux utilisent des liaisons MMF de plus de 100 m et peu d'installations 100G existent en entreprises ou Data Centers, l'adoption d'OM5 a été lente jusqu'ici. En plus du surcoût, le besoin n'était pas présent. Avec des déploiements 100G plus courants en entreprises, l'OM5 pourrait devenir plus attrayant lorsqu'une portée allant jusqu'à 150 m est nécessaire. Les déploiements d'OM5 apportent une certaine valeur aux opérateurs de réseau 100G utilisant des transceivers BiDi ou SWDM avec des liaisons entre 100 et 150 m. OM4 et OM5 étant inclus dans les standards 100G-SR2,200G-SR4, 25G-SR, 50G-SR et 400G (SR8, SR4.2) un choix sera à effectuer, ce qui st toujours bon pour des clients dans des marchés compétitifs. Une chose est sûre : la liaison au coût le plus bas l'emportera.