Veri merkezi ağ tasarımında fiber optik kablo seçimi iki temel kısıtlamaya tabidir: iletim hızı gereksinimleri ve kanal erişimi. Tek-modlu fiber (SMF), kampüs ve WAN uygulamalarına uygun kapsamlı erişim sunarken,çok modlu fiber(MMF), VCSEL-tabanlı alıcı-vericilerin daha düşük maliyeti nedeniyle kısa{0}erişimli veri merkezi içi bağlantı için baskın ortam olmaya devam ediyor.
Fakat,çok modlu fiberoptik fizikten kaynaklanan katı mesafe sınırlamalarına tabidir. Ethernet standartları 10GBASE-SR'den 40GBASE-SR4 ve 100GBASE-SR4'e dönüştükçe, izin verilen kanal uzunluğu önemli ölçüde azalır. Anlamakçok modlu fiber mesafe sınırıHer bir optik mod (OM) kategorisi için fiziksel katman uyumluluğunun ve sinyal bütünlüğünün sağlanması önemlidir.
Bu makalede teknik özellikler, bant genişliği özellikleri veçok modlu fiber için maksimum mesafeOM1 ila OM5 arasında değişen sınıflandırmalar.
Çok Modlu İletimde Fiziksel Kısıtlamalar
Çok modlu optik sistemlerdeki mesafe sınırlamalarına temel olarak iki faktör neden olur: Kromatik Dağılım ve Zayıflama (optik güç kaybı).
Modal Dağılım ve Sembollerarası Girişim
Tek bir ışık modunu yayan tek-modlu fiberden farklı olarak,çok modlu fiberYüzlerce yayılma modunu destekleyen daha büyük bir çekirdek çapına (50 µm veya 62,5 µm) sahiptir.
Fibere bir ışık darbesi gönderildiğinde, farklı modlar farklı yol uzunlukları kat eder. Yüksek-dereceli modlar (kaplamanın yakınında seyahat eden), düşük-dereceli modlardan (eksenin yakınında seyahat eden) daha uzun bir yol alır. Diferansiyel Mod Gecikmesi (DMD) olarak bilinen bu olay, optik darbenin zaman içinde yayılmasına neden olur.
İletim hızları arttıkça bitler arasındaki aralık azalır. Aşırı darbe yayılımı, bitişik bitlerin üst üste bindiği Sembollerarası Girişime (ISI) yol açarak sinyali alıcı tarafından okunamaz hale getirir. Bu, kabul edilebilir bir Bit Hata Oranını (BER) korumak için daha kısa kablo uzunluklarını gerektirir.
Bant Genişliği-Mesafe Ürünü
Çok modlu kablolamanın performansı, MHz·km cinsinden ölçülen Etkin Modal Bant Genişliği (EMB) ile ölçülür.
Aşırı Doldurulmuş Başlatma (OFL):LED kaynakları (OM1/OM2) ile bant genişliğini ölçmek için kullanılır.
Lazer Optimize Edilmiş (EMB):VCSEL kaynakları (OM3/OM4/OM5) ile bant genişliğini ölçmek için kullanılır.
Daha yüksek bir EMB değeri, modal dağılım sinyali bozmadan önce verileri daha uzun bir mesafe üzerinden iletme yeteneğini gösterir.
Elyaf Tipine Göre Teknik Özellikler
Telekomünikasyon Endüstrisi Birliği (TIA) ve ISO/IEC, çok modlu fiberin beş sınıfını tanımlar. Her nesil, çekirdek çapı, ışık kaynağı optimizasyonu ve bant genişliği kapasitesi ile tanımlanır.
OM1 ve OM2 (Eski Standartlar)
OM1 ve OM2 fiberleri, LED ışık kaynaklarını kullanan Hızlı Ethernet ve Gigabit Ethernet uygulamaları için tasarlanmıştır.
OM1 (62,5/125 µm):
Ceket Rengi:Turuncu.
Bant genişliği:200 MHz·km (850 nm'de).
Mesafe Sınırlaması:1 Gbps'de 275 metre mesafeye ulaşabilmektedir. 10 Gbps'de,çok modlu fiber mesafe sınırı33 metreye düşerek modern topolojiye uygun değildir.
OM2 (50/125 mikron):
Ceket Rengi:Turuncu.
Bant genişliği:500 MHz·km (850 nm'de).
Mesafe Sınırlaması:1 Gbps'de 550 metreye kadar kapasiteye sahiptir ancak 10 Gbps'de 82 metreyle sınırlıdır.
Not: OM1 ve OM2'nin, 1 Gbps'nin üzerinde hız gerektiren yeni kurulumlar için yaygın olarak geçerliliğini yitirdiği kabul edilir.
OM3 (Lazer-Optimize edilmiş 50 µm)
OM3, Dikey-Boşluk Yüzeyi-Yayan Lazer (VCSEL) optimizasyonuna geçişi işaret ediyordu. 10 Gigabit Ethernet için giriş-seviyesi standardıdır.
Ceket Rengi:Su.
Etkili Modal Bant Genişliği (EMB):2000 MHz·km.
Başvuru:OM3 10GBASE-SR'yi en fazla destekler300 metre. Yüksek-hızlı paralel optikler (40GBASE-SR4 ve 100GBASE-SR4) için,çok modlu fiberin maksimum uzunluğuile sınırlıdır100 metre.
OM4 (Yüksek-Bant Genişliğine Sahip Lazer-Optimize edilmiş 50 µm)
OM4, OM3'ten daha yüksek bir bant genişliği spesifikasyonu sağlayarak diferansiyel mod gecikmesini azaltır. Bu, daha geniş erişime ve daha yüksek ekleme kaybı marjlarına olanak tanır.
Ceket Rengi:Su veya Menekşe (Erika Menekşe).
Etkili Modal Bant Genişliği (EMB):4700 MHz·km.
Başvuru:OM4, 10GBASE-SR erişimini genişletiyor550 metre. Veri merkezi omurgaları için kritik öneme sahip olup, 40G/100G uygulamalarını destekler.150 metre.
OM5 (Geniş Bant Çok Modlu Fiber)
OM5, TIA-492AAAE tarafından belirtilmiştir ve Kısa Dalga Bölmeli Çoğullamayı (SWDM) desteklemek üzere tasarlanmıştır.
Ceket Rengi:Limon Yeşili.
Teknik Özellik:Öncelikle 850 nm için optimize edilen OM3/OM4'ün aksine, OM5, 850 nm ile 953 nm arasındaki geniş dalga boyları aralığı için belirlenmiştir.
Mesafe Belirtimi:Standart IEEE 802.3 alıcı-vericileri için (850nm'de tek bir dalga boyu kullanan), OM5 aynısını sunarçok modlu fiber için maksimum mesafeOM4 olarak. Avantajı yalnızca tek bir fiber çifti üzerinden birden fazla sinyali iletmek için SWDM4 alıcı-vericileri kullanıldığında fark edilir.
Mesafe Sınırı Referans Tablosu
Aşağıdaki tablo özetlemektedirfiber optik kablo maksimum uzunluğuIEEE 802.3 standardı tarafından desteklenirethernetuygulamalar.
|
Elyaf Kategorisi |
100 Mbps (Hızlı Ethernet) |
1 Gb/sn (1000BASE-SX) |
10 Gb/sn (10GBASE-SR) |
40 Gb/sn (40GBASE-SR4) |
100 Gb/sn (100GBASE-SR4) |
|
OM1 |
2000 m |
275 m |
33 m |
Desteklenmiyor |
Desteklenmiyor |
|
OM2 |
2000 m |
550 m |
82 m |
Desteklenmiyor |
Desteklenmiyor |
|
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 |
Maksimum Mesafe için Mühendislik Hususları
Teorik sonuca ulaşmakçok modlu fiberin maksimum mesafesiKayıp bütçelerini birbirine bağlamak konusunda sıkı bir uyum gerektirir. Fiziksel kablo, kanalın yalnızca bir bileşenidir; ara bağlantı noktalarından kaynaklanan ekleme kaybı, ulaşılabilir erişimi önemli ölçüde etkiler.
Kanal Ekleme Kaybı Bütçeleri
Veri hızları arttıkça izin verilen optik kayıp bütçesi azalır.
10GBASE-SR (OM3):Yaklaşık. 2.6 dB bütçe.
40GBASE-SR4 (OM3):Yaklaşık. 1.9 dB bütçe.
Bir yapısal kablolama bağlantısı birden fazla yama paneli, kaset veya çapraz-bağlantı içeriyorsa, toplamekleme kaybımaksimum kablo uzunluğuna ulaşılmadan önce alıcı-vericinin hassasiyet eşiğini aşabilir. Mühendisler toplam kaybı aşağıdaki formülü kullanarak hesaplamalıdır:
Bağlantı Kaybı=(Kablo Uzunluğu × dB/km) + (Konektör Çiftleri × Kayıp/çift)
Ultra-Düşük Kayıplı (ULL) MTP/MPO konektörlerini kullanma (genellikle<0.35 dB) is often required to support maximum distance runs in 40G/100G architectures.
Alıcı-Verici Varyansı (Standart ve Genişletilmiş Erişim)
Yukarıdaki tabloda listelenen mesafeler standart IEEE özelliklerine göredir. Ancak piyasada "Genişletilmiş Erişim" (eSR4/CSR4) alıcı-vericileri mevcuttur.
OM4'te Standart 100G-SR4:100 metre.
OM4'te tescilli 100G-eSR4:300 metreye kadar.
Bu-standart dışı optikler, bu zorluğun üstesinden gelmek için daha yüksek iletim gücü veya daha hassas alıcılar kullanır.çok modlu fiber mesafe sınırı. Uyumluluk anahtar üreticisiyle doğrulanmalıdır.
Kablolama Seçim Kriterleri
Fiziksel katman altyapısını tasarlarken aşağıdaki eşikler standart seçim kılavuzları olarak hizmet eder:
< 100 Metreye Ulaşın:OM3, 10G, 40G ve 100G için yeterli bant genişliği sağlar. Raf içi ve-Raf Üstü-'nden (ToR) Satır{-Sonuna-bağlantılar için-en uygun maliyetli çözümdür.
100 - 150 Metreye Ulaşın:OM4'ün 40G/100G aktarım hızlarını desteklemesi zorunludur. OM3, standart SR4 protokolleri kapsamında bu mesafeler için yetersizdir.
> 150 Metreye Ulaşın:150 metreyi aşan bağlantılar için Tek-Mod Fiber (OS2) önerilen teknik standarttır. Sırasındaçok modlu fiberfiziksel olarak daha uzun mesafelerde 1G veya 10G iletme yeteneğine sahiptir, ancak 150-metre sınırının ötesinde 40G/100G'ye geçişi destekleyemez. Tek Modlu Fiberin dağıtılması, gelecekte PSM4 veya DR4 mimarileriyle uyumluluğu garanti eder.
Çözüm
çok modlu fiber mesafe sınırıkablonun Etkin Modal Bant Genişliğinin ve aktif ekipmanın iletim hızının bir fonksiyonudur. Eski OM1 ve OM2 fiberleri yüksek-hızlı ağlar için geçerliliğini yitirirken, OM3 ve OM4 kısa erişimli veri merkezi uygulamaları için endüstri standardı olmaya devam ediyor.
Ağ planlayıcıları için kritik sınır noktası 150 metredir. Bu eşiğin altında OM4, performans ve alıcı-verici maliyeti arasında optimum dengeyi sunar. Bu eşiğin ötesinde, mevcut ve gelecekteki Ethernet standartlarına yönelik sinyal bütünlüğünü ve protokol desteğini sağlamak için Tek-Modlu Fiber (OS2) gereklidir.
SSS
OM5 fiber, standart 10G/40G/100G ağları için OM4'ten daha mı iyi?
Standart mesafe sınırları için değil. Tek bir dalga boyu (850 nm) kullanan geleneksel paralel optikler (SR4) için OM5, OM4 ile tam olarak aynı mesafe sınırlarını sunar (örneğin, 100GBASE-SR4 için 100 m). OM5 yalnızca birden fazla dalga boyunun aynı fiber üzerinde hareket etmesine izin verdiği SWDM (Kısa Dalga Bölmeli Çoğullama) alıcı-vericileri kullanıldığında üstündür. SWDM optiklerini kullanmıyorsanız OM5, OM4'e göre ek erişim avantajı sağlamaz.
40G ve 100G için mesafe sınırı neden 10G'den kısa?
Modal Dağılım nedeniyle. Veri hızları arttıkça (darbe süresi azaldıkça), optik alıcı, ışığın fiber çekirdek boyunca farklı yollar izlemesinden kaynaklanan "sinyal bulaşmasına" (dağılım) karşı çok daha duyarlı hale gelir. 10 Gbps'de kabul edilebilir olan küçük bir sinyal yayılımı, 100 Gbps'de kritik bir arıza haline gelir ve sinyal bütünlüğünü korumak için maksimum fiziksel mesafenin azaltılmasına neden olur.
Çoklu Mod'dan Tek-Mod Fiber'e ne kadar mesafede geçiş yapmalıyım?
"150 Metre Kuralı" sektördeki en iyi uygulamadır.
150 metrenin altında: Çoklu mod (OM4), daha ucuz optikler nedeniyle genellikle-daha uygun maliyetlidir.
150 metrenin üzerinde: Tek-Mod (OS2) önerilir.
OM4 fiber, OM3 ile geriye doğru uyumlu mudur?
Evet, tamamen geriye dönük uyumludur.OM4 fiber aslında OM3'ün "daha yüksek özellikli" versiyonudur. OM4 kablolarını bugün kurabilir ve daha eski 10G OM3 alıcı-vericilerle kullanabilirsiniz. Bağlantı normal şekilde çalışacaktır.
Önerilen Makaleler
OS1 ve OS2 Tek Modlu Fiber
Cam ve Plastik Optik Fiber
SC/APC Fiber Optik Kablo
