مع النمو السريع لحركة بيانات الشبكة ، في السنوات الأخيرة ، استمرت ترقية المعايير ذات الصلة بالألياف المتعددة وتطبيقاتها. ترقية معدل إيثرنت من 10 GbE / 40 GbE / 10 0 GbE إلى 25 GbE / 50 GbE / 200 GbE / {{6 }} سيتم ترقية GbE ، وفي المستقبل إلى سرعة أعلى 800 GbE / 1.6 TbE ؛ معدل القناة الليفية من 8 GFC / 1 6FC إلى تسلسلي 32 GFC / 64 GFC وموازٍ 1 28GFC / 256 GFC أيضًا كمسلسل عالي السرعة 1 28GFC ومتوازي 512 GFC في المستقبل. في الوقت نفسه ، تطورت تقنية الوحدة الضوئية متعددة الأوضاع تدريجيًا من تشفير NRZ إلى تشفير إشارة PAM 4 رباعي المستويات ؛ من مصادر الضوء أحادية الطول الموجي إلى تعدد الإرسال متعدد الموجات ، مثل تقنية BiDi لتعدد الإرسال ثنائي الموجات ، وتقنية SWDM لتعدد الإرسال رباعي الموجات ، وتعدد الإرسال المحتمل 8 في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الألياف متعددة الأوضاع لديها القدرة على MDM ، مما يزيد من قدرة الإرسال من خلال الاستفادة من الأوضاع المتعددة المتاحة في الألياف متعددة الأوضاع.
1. الوضع الحالي لتطبيقات الكابلات في مراكز البيانات
في السنوات الأخيرة ، استمر الطلب على شبكات مراكز البيانات في النمو. وفقًا لإحصاءات وتوقعات شركة Cisco ، سيكون معدل النمو السنوي الإجمالي لحركة مرور مركز البيانات العالمي من 2015 إلى 2020 معدل نمو سنوي مركب بنسبة 27٪ ، منها مركز بيانات السحابة معدل النمو السنوي سيكون 30٪. نمو مستقر.
في الوقت الحاضر ، تستخدم معظم مخططات الأسلاك في مركز البيانات النحاس ، وأجهزة بصرية متعددة الأوضاع قصيرة المسافة ، وأجهزة بصرية أحادية المسافة. تهيمن حلول SR {{-}}} والوضع الأحادي PSM {{{{}}}}}. التكلفة هي أحد أهم المؤشرات لاختيار الكابلات الداخلية في مركز البيانات ، والحل بأقل تكلفة غالبًا هو الأكثر فائدة. لذلك ، يتم استخدام SR لمسافات مئات الأمتار ، ويتم استخدام LR لمسافات طويلة تزيد عن 2 كيلومتر. تستخدم Alibaba حاليًا اتصال الألياف المتعددة الأوضاع 100 GBASE-SR {{{{}}}}} في شبكتها وتجد أنها أكثر فعالية من حيث التكلفة من طريقة الاتصال القائمة على الألياف أحادية الوضع و PSM {{{{{ 13}}}} أو CWDM 4. بالنظر إلى الحجم ، والهندسة المعمارية ، وسعة الشبكة ، ومتطلبات التخزين لمركز البيانات المحلي للمؤسسة 0010010 # 39 ؛ ستبقى الألياف المتعددة الوسائط و VCSEL الحلول الأساسية في هذا السوق المهم.
2. OM 5 مصنعي الألياف وتحالف SWDM
تعمل الألياف الضوئية OM 5 على توسيع أداء عرض النطاق الترددي للألياف البصرية OM 4 التقليدية 850 نانومتر إلى 953 نانومتر ، باستخدام 4 - تعدد الإرسال بتقسيم طول الموجة القصيرة (SWDM 4) لنقل أربعة أطوال موجية في وقت واحد على ليف متعدد الأوضاع لزيادة سعة إرسال الألياف متعددة الأوضاع إلى الأوقات 4 الأصلية ، مع التوافق التام مع الإصدارات السابقة.
كتقنية جديدة يمكن أن تزيد بشكل كبير من قدرة إرسال الألياف المتعددة الأوضاع وتزيد من مسافة الإرسال ، فإن SWDM بديهيًا لبناء مراكز البيانات وما يتصل بها من مصنعي الألياف والأجهزة والمعدات. في الوقت الحاضر ، يشمل أعضاء التحالف مصنعي الألياف الضوئية والأسلاك مثل YOFC و Corning و OFS و Prysmian و CommScope ، وما إلى ذلك ، ويشملون أيضًا مصنعي المعدات مثل Dell و Huawei و Huasan و Juniper وشركات تصنيع الوحدات مثل Finisar و Lumentum. أطلق التحالف اتفاقية المصادر المتعددة (MSA) في مارس 2017 ، محددًا متطلبات التطبيق لـ 40 GE SWDM {{{4}} و 100 GE SWDM {{ 6}} ، وذكرت أنها ستتوسع إلى 40 0Gb / s من التطبيقات في المستقبل.
3. تقدم تحديث OM 5 المعايير المتعلقة بالألياف
تم بناء ألياف OM 5 على أساس ألياف OM 3 / OM 4 ، وتم توسيع أدائها لدعم أطوال موجية متعددة. يوضح OM 5 مستقبل التنمية المستدامة لأنظمة الألياف متعددة الأوضاع. منذ 2015 ، أضافت العديد من منظمات المعايير الدولية الرئيسية مواصفات للألياف OM 5 وتطبيقاتها.
3. 1 TIA و IEC
كانت رابطة صناعة الاتصالات (TIA) أول شركة تطرح رسميًا معيار الألياف TIA-492AAAE في شهر حزيران (يونيو) 2016 ، والذي يحدد الألياف المتعددة النطاق (WBMMF) التي يمكنها دعم تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي في 850 ~ 950 نانومتر. في تشرين الأول (أكتوبر) 2016 ، تم إصدار معيار ANSI / TIA-568.3-D للألياف الضوئية الهيكلية ، وتمت الموافقة على الألياف البصرية TIA-492AAAE للأسلاك.
أصدرت اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) رسميًا IEC 60793-2 - 1 0 ed. {{1}} معيار الألياف في أغسطس 2017 ، مع تعريف WBMMF على أنه {{3} } أ. 4 نوع الألياف ، وتلقى دعم ISO / IEC لـ 1 1 80 1. إد. في تشرين الثاني (نوفمبر) 2017 ، تم إصدار معيار ISO / IEC 1 1 80 1 - 1 من أسلاك الألياف البصرية رسميًا ، واسم أسلاك الألياف الضوئية هذه تم تحديده ليكون OM 5.
3. 2 IEEE 802. 3
يحدد معيار IEEE 802. 3 bs ، الذي تمت صياغته في سبتمبر 2016 وتم إصداره رسميًا في ديسمبر 2017 ، معلمات التحكم في الوصول إلى الوسائط والطبقة المادية ومعلمات الإدارة {{ 4}} Gb / s و 400 Gb / s Ethernet ، وهي أيضًا رسمية للأسلاك متعددة الألياف ذات النطاق العريض تسمى 0010010 quot؛ OM 5 & quot؛ وتحدد أقصر مسافة ارتباط يمكن للألياف ثلاثية الأنواع OM 3 / OM 4 / OM 5 دعمها في نظام 400 GBASE-SR 16 ، هو موضح في الجدول 1.
الجدول 1 أقصر مسافة ارتباط يمكن أن تدعمها OM 3 / OM 4 / OM 5 ثلاثة أنواع من الألياف الضوئية في 400 GBASE-SR {{6 }}النظام
في تشرين الثاني (نوفمبر) 2016 ، كشفت مسودة معيار IEEE 802. 3 cd عن معلمات التحكم في الوصول إلى الوسائط والطبقة المادية ومعلمات الإدارة لـ 50 غيغابايت / ثانية ، {{ 4}} غيغابايت / ثانية ، و 200 غيغابايت / ثانية إيثرنت ، وتنص على أن الألياف OM 5 يمكنها دعم أكثر من {{4}} مترًا. {{3 }} GBASE-SR و {{4}} GBASE-SR 2 و 200 GBASE-SR 4. معاييره الرسمية لا تزال قيد المناقشة ومن المقرر نشرها في 2018.
في تشرين الثاني (نوفمبر) 2017 ، أنشأت IEEE 802. 3 الجيل التالي {{4}} غيغابايت / ثانية و 400 غيغابايت / ثانية من الألياف الطبيعية متعددة الأوضاع مجموعة بحثية ، تهدف إلى استخدام ألياف متعددة الوسائط أقل من إيثرنت الحالية لتحقيق أنظمة {{4}} جيجابت / ثانية و 400 جيجابت / ثانية. الإرسال المشار إليه باسم 0010010 quot؛ NGMMF Study Group 0010010 quot ؛. في الاجتماع الرسمي الأول للجنة الدراسات المنعقدة في 2018 ، هناك خياران من 400 GBASE-SR 8 أو 400 GBASE-SR 4. { تم اقتراح {17}} لاستبدال 400 GBASE-SR 16 لدعم 400 G Ethernet. يستخدم حل 400 GBASE-SR 8 أزواج 8 من الألياف الضوئية ، والتي يمكنها الاستفادة الكاملة من مزايا التكنولوجيا الحالية (باستخدام VCSELs الأكثر ملاءمة لـ PAM {{16 }}). الطول الموجي المستهدف هو 850 نانومتر. يوجد حاليًا العديد من حزم الوحدات الضوئية لـ QSFP-DD و OSFP و COBO 8-Lane. الحل 400 GBASE-SR 4. 2 يستخدم أزواج 4 من الألياف الضوئية ويحافظ على نفس طريقة الأسلاك الموجودة في 100 GBASE-SR {{ 16}} الحل. ترسل كل ألياف أطوال موجية 2 . كما يتم استخدام تقنية التعديل PAM 4. الطول الموجي المستهدف هو 850 نانومتر وطول موجة أطول. مصدر ضوء. يعتبر حل 400 GBASE-SR 4. 2 أكثر ملاءمة للأسلاك باستخدام الألياف OM 5 التي يمكنها دعم أطوال موجية متعددة.
4. التطبيق والتطوير المستقبلي للألياف OM 5
الهدف الأصلي من تصميم الألياف OM 5 هو تلبية متطلبات تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) لأنظمة الإرسال متعدد الأوضاع. لذلك ، فإن تطبيقه الأكثر قيمة هو في مجال تعدد الإرسال بتقسيم طول الموجة القصيرة. في الوقت الحالي ، لا تزال الوحدات البصرية ذات الطول الموجي المتعدد الطول الموجي 50 Gb / s القائمة على الألياف متعددة الأوضاع في الغالب في مرحلة البحث والتطوير. يمكن فقط لعدد قليل من الشركات المصنعة للوحدات الضوئية تقديم عدد صغير من العينات ، ولكن فقط للتجارب الداخلية. يمكن أن يوفر تعديل PAM {{4}} معدل موجة واحدة 50 غيغابايت / ثانية بناءً على 25 غيغابايت / ثانية VCSEL. تعمل تقنية ثنائية الاتجاه بطول الموجة (BiDi) وتقنية تعدد الإرسال بأربع موجات (SWDM 4) على تقليل كمية الألياف المستخدمة من قبل نصف وثلاثة أرباع روابط إيثرنت عالية السرعة فوق 100 غيغابايت / s ، على التوالي.
وجد الباحثون أنه من خلال دمج عناصر الفلور المناسبة في الطبقة الأساسية للألياف الضوئية ، يمكن تقليل الفرق في قيمة ألفا المثلى المقابلة لأطوال الموجات المختلفة ، بحيث يتم تقليل عرض النطاق الترددي من 0010010 quot؛ الألياف المتعددة النطاق عريض النطاق 0010010 اقتباس ؛ يمكن تحسين نطاق الطول الموجي بأكمله 850 ~ 1050 نانومتر. تثبت هذه النتيجة أن 0010010 quot؛ Ultra-Broadband Multimode Fiber 0010010 quot؛ لديه القدرة على دعم 8 قنوات مضاعفة تقسيم الطول الموجي بفاصل زمني 30 نانومتر في النافذة 850 ~ 1050 نانومتر.
في السنوات الثلاث الماضية ، أبلغ العديد من مصنعي الألياف الضوئية ومصنعي الوحدات الضوئية عن أحدث نتائج الإرسال لـ OM 5 و 0010010 quot؛ ألياف بصرية متعددة الأوضاع فائقة النطاق 0010010 quot؛ تحت دعم PAM 4 تكنولوجيا التعديل وتقنية تعدد الإرسال بتقسيم طول الموجة ، كما هو موضح في الجدول 2. من النتائج التجريبية المبلغ عنها ، تكفي الألياف OM 5 لدعم أنظمة 100 Gb / s و 2 00Gb / s و 400 Gb / s متعددة الأطوال الموجية { {11}} متر.
بالإضافة إلى ذلك ، من خلال التصميم المُحسَّن ، يمكن أن تحصل الألياف {0}} μm الأساسية متعددة القطر بالقطر الأساسي على تأخير مجموعة وضع تفاضلي أقل (DMGD) من الألياف ذات الوضع المنخفض في نافذة 1550 nm للإخراج المتعدد المدخلات المتعددة ( MIMO) تعدد الإرسال بتقسيم الوضع (MDM)) في النظام ، مما يزيد من قدرة الألياف الضوئية عدة مرات ، مما يثبت إمكانات الألياف البصرية متعددة الأوضاع لتعدد الإرسال بتقسيم معياري في المستقبل.
آخر تقدم تم الإبلاغ عنه في تجربة إرسال PAM 4
استنتاج
لطالما كانت الألياف متعددة الوسائط وسيلة نقل فعالة ومرنة ، ويمكن للتطوير المستمر لإمكانات التطبيق الجديدة للألياف متعددة الأوضاع تكييفها مع شبكات نقل عالية السرعة. تتميز الألياف متعددة الأوضاع باستخدام VCSEL بمزايا تكلفة الارتباط المنخفضة واستهلاك الطاقة المنخفض والتوافر الأعلى ، مما يجعلها أكثر حلول مراكز البيانات فعالية من حيث التكلفة لمعظم عملاء المؤسسات. يوفر النمو المستمر والمستقر للطلب على مراكز البيانات السحابية ومراكز البيانات المحلية للمؤسسات آفاقًا واسعة في السوق لحلول الألياف متعددة الأوضاع الفعالة من حيث التكلفة. تم تحسين حل الألياف OM 5 المحدد بواسطة معيار الصناعة الجديد لأجهزة الإرسال والاستقبال المتعددة الأطوال الموجية SWDM و BiDi ، مما يوفر روابط إرسال أطول وهوامش ترقية الشبكة لشبكات الإرسال عالية السرعة التي تزيد عن 100 جيجابت / ثانية.
