(ОМ1-ОМ5) Ограничења и спецификације удаљености вишемодних влакана

У дизајну мреже центара података, избор каблова са оптичким влакнима је вођен са два основна ограничења: захтевима за брзину преноса и дометом канала. Док једно-модно влакно (СМФ) нуди широк домет погодан за апликације у кампусу и ВАН,вишемодно влакно(ММФ) остаје преовлађујући медијум за кратко-домет унутар-центра података због ниже цене примопредајника заснованих на ВЦСЕЛ-у.

међутим,вишемодно влакноподлеже строгим ограничењима удаљености која произилазе из оптичке физике. Како се Етхернет стандарди развијају са 10ГБАСЕ-СР на 40ГБАСЕ-СР4 и 100ГБАСЕ-СР4, дозвољена дужина канала се значајно смањује. Разумевањеограничење удаљености мултимодног влакназа сваку категорију оптичког режима (ОМ) је од суштинског значаја за обезбеђивање усклађености физичког слоја и интегритета сигнала.

Овај чланак анализира техничке спецификације, могућности пропусног опсега имаксимално растојање за вишемодно влакнокласификације у распону од ОМ1 до ОМ5.

Физичка ограничења вишемодног преноса

Ограничења удаљености у вишемодним оптичким системима првенствено су узрокована два фактора: хроматска дисперзија и слабљење (губитак оптичке снаге).

Модална дисперзија и интерсимболна интерференција

За разлику од једног{0}}модног влакна, које шири један светлосни мод,вишемодно влакноима већи пречник језгра (50 µм или 62,5 µм) који подржава стотине модова пропагације.

Када се светлосни импулс покрене у влакно, различити модови путују различитим дужинама путање. Режими високог{1}}реда (путовање у близини облоге) имају дужи пут од режима-ниског реда (путовање у близини осе). Овај феномен, познат као одлагање диференцијалног режима (ДМД), узрокује да се оптички импулс шири током времена.

Како се брзине преноса повећавају, интервал између битова се смањује. Прекомерно ширење импулса доводи до интерсимболске интерференције (ИСИ), где се суседни битови преклапају, чинећи сигнал нечитљивим за пријемник. Ово захтева краће дужине каблова да би се одржала прихватљива брзина грешке у биту (БЕР).

Бандвидтх-Производ удаљености

Перформансе вишемодних каблова су квантификоване његовим ефективним модалним пропусним опсегом (ЕМБ), мереним у МХз·км.

Препуњено лансирање (ОФЛ):Користи се за мерење пропусног опсега са ЛЕД изворима (ОМ1/ОМ2).

Ласерски оптимизован (ЕМБ):Користи се за мерење пропусног опсега са ВЦСЕЛ изворима (ОМ3/ОМ4/ОМ5).

Већа ЕМБ вредност указује на способност преноса података на већу удаљеност пре него што модална дисперзија деградира сигнал.

Техничке спецификације према врсти влакана

Удружење телекомуникацијске индустрије (ТИА) и ИСО/ИЕЦ дефинишу пет разреда мултимодних влакана. Свака генерација је дефинисана својим пречником језгра, оптимизацијом извора светлости и капацитетом пропусног опсега.

ОМ1 и ОМ2 (застарели стандарди)

ОМ1 и ОМ2 влакна су дизајнирана за Фаст Етхернет и Гигабит Етхернет апликације користећи ЛЕД изворе светлости.

ОМ1 (62,5/125 µм):

Боја јакне:Оранге.

пропусни опсег:200 МХз·км (на 850 нм).

Ограничење удаљености:Може до 275 метара при 1 Гбпс. При 10 Гбпс,ограничење удаљености мултимодног влакнапада на 33 метра, што га чини неприкладним за савремену топологију.

ОМ2 (50/125 µм):

Боја јакне:Оранге.

пропусни опсег:500 МХз·км (на 850 нм).

Ограничење удаљености:Може до 550 метара при 1 Гбпс, али је ограничен на 82 метра при 10 Гбпс.

Напомена: ОМ1 и ОМ2 се широко сматрају застарелим за нове инсталације које захтевају брзине веће од 1 Гбпс.

ОМ3 (Ласер-Оптимизовано 50 µм)

ОМ3 је означио прелазак на оптимизацију вертикалне-површине шупљине{2}}емисионог ласера ​​(ВЦСЕЛ). То је почетни{4}}стандард за 10 Гигабит Етхернет.

Боја јакне:Акуа.

Ефективни модални пропусни опсег (ЕМБ):2000 МХз·км.

апликација:ОМ3 подржава 10ГБАСЕ-СР до300 метара. За-паралелну оптику велике брзине (40ГБАСЕ-СР4 и 100ГБАСЕ-СР4),максимална дужина мултимодног влакнаје ограничен на100 метара.

ОМ4 (Ласер-Ласер великог пропусног опсега-Оптимизовано 50 µм)

ОМ4 пружа вишу спецификацију пропусног опсега од ОМ3, смањујући кашњење диференцијалног режима. Ово омогућава проширени досег и веће маргине губитка уметања.

Боја јакне:Акуа или Виолет (Ерика Виолет).

Ефективни модални пропусни опсег (ЕМБ):4700 МХз·км.

апликација:ОМ4 проширује 10ГБАСЕ-СР досег до550 метара. Критично за окоснице центара података, подржава 40Г/100Г апликације до150 метара.

ОМ5 (широкопојасно вишемодно влакно)

ОМ5 је специфициран од стране ТИА-492АААЕ и дизајниран је да подржи мултиплексирање кратких таласа (СВДМ).

Боја јакне:Лиме Греен.

Техничке карактеристике:За разлику од ОМ3/ОМ4, који су оптимизовани првенствено за 850нм, ОМ5 је специфициран за широк опсег таласних дужина између 850нм и 953нм.

Спецификација удаљености:За стандардне ИЕЕЕ 802.3 примопредајнике (који користе једну таласну дужину на 850нм), ОМ5 нуди истомаксимално растојање за вишемодно влакнокао ОМ4. Његова предност се остварује само када се користе СВДМ4 примопредајници за пренос више сигнала преко једног пара влакана.

Референтна табела ограничења удаљености

Следећа табела резимирамаксимална дужина оптичког каблаподржан стандардом ИЕЕЕ 802.3Етхернетапликације.

Инжењерска разматрања за максималну удаљеност

Остваривање теоријскогмаксимална удаљеност мултимодног влакназахтева стриктно поштовање буџета за губитке веза. Физички кабл је само једна компонента канала; губитак уметања из тачака међусобног повезивања значајно утиче на достижан досег.

Буџети за губитак уметања канала

Како се брзина података повећава, дозвољени буџет за оптичке губитке се смањује.

10ГБАСЕ-СР (ОМ3):Приближно . 2.6 дБ буџета.

40ГБАСЕ-СР4 (ОМ3):Приближно . 1.9 дБ буџета.

Ако структурисана кабловска веза укључује више панела за спајање, касета или унакрсних{0}}конекција, укупангубитак уметањаможе премашити праг осетљивости примопредајника пре него што се достигне максимална дужина кабла. Инжењери морају израчунати укупан губитак користећи формулу:

Губитак везе=(дужина кабла × дБ/км) + (парови конектора × губитак/пар)

Коришћење МТП/МПО конектора са ултра-малим губицима (УЛЛ) (обично<0.35 dB) is often required to support maximum distance runs in 40G/100G architectures.

Варијанца примопредајника (стандардна у односу на проширени досег)

Удаљености наведена у горњој табели односе се на стандардне ИЕЕЕ спецификације. Међутим, на тржишту постоје примопредајници са проширеним досегом (еСР4/ЦСР4).

Стандардни 100Г-СР4 на ОМ4:100 метара.

Власнички 100Г-еСР4 на ОМ4:До 300 метара.

Ова не{0}}стандардна оптика користи већу снагу преноса или осетљивије пријемнике да би превазишлаограничење удаљености мултимодног влакна. Компатибилност се мора проверити код произвођача прекидача.

Критеријуми за избор каблова

Приликом пројектовања инфраструктуре физичког слоја, следећи прагови служе као стандардни водичи за избор:

Досег < 100 метара:ОМ3 обезбеђује довољан пропусни опсег за 10Г, 40Г и 100Г. То је најефикасније решење за-најефикасније решење за везе унутар-рацк и врх--рацк (ТоР) до-крај-реда (ЕоР).

Досег 100 - 150 метара:ОМ4 је обавезан да подржава брзине преноса 40Г/100Г. ОМ3 је недовољан за ове удаљености под стандардним СР4 протоколима.

Досег > 150 метара:За везе веће од 150 метара, једно-модно влакно (ОС2) је препоручени технички стандард. Доквишемодно влакноје физички способан да преноси 1Г или 10Г на веће удаљености, не може да подржи миграцију на 40Г/100Г преко границе од 150-метара. Примена Сингле-Моде Фибер обезбеђује будућу компатибилност са ПСМ4 или ДР4 архитектурама.

Закључак

Тхеограничење удаљености мултимодног влакнаје функција ефективног модалног пропусног опсега кабла и брзине преноса активне опреме. Док су застарела ОМ1 и ОМ2 влакна застарела за-мреже великих брзина, ОМ3 и ОМ4 остају индустријски стандард за апликације центара података са кратким{6}}има.

За планере мреже, критична тачка разграничења је 150 метара. Испод овог прага, ОМ4 нуди оптималну равнотежу перформанси и цене примопредајника. Изнад овог прага, једно-оптично влакно (ОС2) је потребно да би се обезбедио интегритет сигнала и подршка протокола за тренутне и будуће Етхернет стандарде.

ФАК
Да ли је ОМ5 влакно боље од ОМ4 за стандардне 10Г/40Г/100Г мреже?

Није за стандардна ограничења удаљености. За традиционалну паралелну оптику (СР4) која користи једну таласну дужину (850нм), ОМ5 нуди потпуно иста ограничења удаљености као ОМ4 (нпр. 100м за 100ГБАСЕ-СР4). ОМ5 је супериорнији само када се користе СВДМ (Схорт Ваве Дивисион Мултиплекинг) примопредајници, где дозвољава више таласних дужина да путују по истом влакну. Ако не користите СВДМ оптику, ОМ5 не пружа додатну предност у односу на ОМ4.
 

Зашто је ограничење удаљености за 40Г и 100Г краће од 10Г?

Због модалне дисперзије. Како се брзина преноса података повећава (трајање импулса се смањује), оптички пријемник постаје много осетљивији на „размазање сигнала“ (дисперзију) узроковано светлошћу која пролази различитим путањама кроз језгро влакна. Мала количина ширења сигнала која је прихватљива на 10Гбпс постаје критична грешка на 100Гбпс, приморавајући да се смањи максимална физичка удаљеност да би се одржао интегритет сигнала.
 

На којој удаљености да пређем са вишемодног на једно{0}}модно влакно?

„Правило 150 метара“ је најбоља пракса у индустрији.

Испод 150 метара: Мултимод (ОМ4) је обично исплативији-због јефтиније оптике.

Преко 150 метара: Препоручује се један-режим (ОС2).

Да ли је ОМ4 влакна уназад компатибилна са ОМ3?

Да, потпуно уназад компатибилан.ОМ4 влакна су у суштини верзија ОМ3 „виших спецификација“. Можете инсталирати ОМ4 каблове данас и користити га са старијим 10Г ОМ3 примопредајницима. Веза ће функционисати нормално.

 

 

Препоручени чланци

ОС1 у односу на ОС2 Сингле Моде Фибер

погледајте више

Стакло у односу на пластично оптичко влакно

погледајте више

СЦ/АПЦ оптички кабл

погледајте више