OM5: Qu'est-ce qui apporte un nouveau type de fibre optique au réseau local à fibre optique?

- Apr 10, 2020-

Pour le moment, ceux qui prêtent attention au développement de l'IEEE802.3 ne seront plus troublés par le manque de méthodes de transmission, car un grand nombre de solutions se chevauchant partiellement sont actuellement en cours de développement ou de standardisation. C'est désormais prévisible: toutes les solutions ne peuvent pas réussir commercialement.

Dans cet environnement, les utilisateurs semblent avoir une attitude "attendre et voir" car il est impossible d'expliquer pourquoi le squelette de fibre fonctionne toujours à environ 10G. Cette technologie a à peine changé depuis 2002. Grâce au développement de nouvelles technologies, le réseau de base peut enfin être remplacé grâce à la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde de la fibre multimode. Ce qui suit expliquera les attentes de cette nouvelle technologie.

Avons-nous des réserves d'investissement dans les réseaux optiques?

Les câbles de données en cuivre, qui sont généralement considérés comme ayant un potentiel de transmission limité, sont toujours populaires: il couvre non seulement le réseau local de l'ensemble du bâtiment en tant qu'infrastructure informatique, mais fournit également un point d'accès LAN sans fil et connecte les technologies de construction distribuées au réseau. seulement cela, il peut également être utilisé pour l'alimentation POE. Le réseau local est actuellement conçu pour la 10G (type EA), qui est la technologie standardisée 10GBase-T depuis 2006.

Cependant, la plupart des installations de fibre optique et des réseaux locaux qui fournissent ces structures horizontales ne fonctionnent qu'au niveau 10G, c'est-à-dire la technologie normalisée 10GBase-SR depuis 2002. Ceci est incompatible avec la logique du LAN Ethernet: à cet effet de fonctionnement sûr, le réseau de base devrait être dans une "étape" plus rapide en termes de vitesse que son réseau d'accès. Cela nécessite la mise en œuvre de la dernière technologie 40GBase-SR4 standardisée depuis 2010.

À l'heure actuelle, les émetteurs-récepteurs 40G sont largement utilisés dans les grands centres de données ou réseaux dorsaux, au lieu d'utiliser des émetteurs-récepteurs 10G à 4 voies. Ce mode n'augmente pas les exigences de vitesse de ligne de chaque paire de fibres. Cela a du sens sur le plan économique, mais techniquement, c'est une mesure provisoire.
L'introduction de 8 câbles parallèles à fibre multimode (avec quatre canaux guidés parallèles 10 Gb / s) est un saut technologique. La prise en charge de l'utilisation de la technologie de topologie classique à deux fibres entraînera une complexité accrue et un manque d'expérience en matière d'exploitation et de maintenance, qui ne peuvent pas répondre aux exigences de performance à long terme de la technologie de connexion MPO. De plus, un autre problème est le budget de liaison limité. Le moment du déploiement de la 40G a mûri, non seulement en raison de la structure hiérarchique du réseau, mais aussi parce que l'émetteur-récepteur 40G a atteint un niveau de prix raisonnable, créant ainsi la prémisse de ces investissements.

À l'heure actuelle, nous devons admettre que notre potentiel de développement technologique a rencontré un goulot d'étranglement. Par exemple, l'utilisation d'une source de signal et d'un récepteur sur une paire de fibres optiques ne peut pas transmettre en continu des données de plus de 100G. En fait, nous utilisons une méthode de connexion parallèle multicanaux pour le traitement. En plus de la version à chemin de transmission complet multicouche (récepteur de câble optique), il existe également une solution pour connecter des canaux optiques en parallèle à un canal de fibre dans toutes les directions. Il s'agit de la méthode WDM (Wavelength Division Multiplexing) qui est utilisée depuis plus de 15 ans dans le domaine de la technologie de transmission longue distance. Cette technologie utilise 1550 nanomètres comme longueur d'onde centrale et un intervalle fixe de 50 GHz ou 100 GHz entre chaque onde. Récemment, la technologie WDM a fait des progrès dans la courte longueur d'onde de 850 nm-950 nm, également connue sous le nom de (Shortwave-CWDM) ou SWDM.

La fibre multimode large bande de SWDM
Aujourd'hui, la fibre multimode OM3 et OM4 (MMF) est le support de choix pour les applications Ethernet et Fibre Channel (la modulation NRZ fonctionne à 850 nm). Si vous souhaitez augmenter le débit de données, la bande passante effective est limitée par la dispersion modale du MMF et la faible bande passante VCSEL. Pour surmonter cette limitation, des liaisons fibre parallèles fonctionnant à des vitesses de ligne de 10 G et 25 Gbit / s sont nécessaires pour augmenter la capacité. Cependant, cette approche nécessite une infrastructure basée sur la technologie de connexion multifibre (MPO). Afin de continuer à utiliser la structure à deux fibres éprouvée, une solution de 100 Gbit / s et plus, un seul MMF peut être prioritaire. Dans ce cas, la technologie WDM peut être utilisée. En revanche, l'OM4-MMF a une bande passante modale plus élevée, mais sa plage de longueurs d'onde est relativement étroite, seulement 850 nm, ce qui limite sa capacité WDM. Le mode de fonctionnement le plus économique pour au moins quatre canaux WDM (chaque canal 25 Gbit / s) devrait être les MMF à large bande et à large bande passante avec une plage de longueurs d'onde étendue de 100 nanomètres. Compte tenu de la compatibilité descendante, la longueur d'onde de 850 nanomètres reste inchangée, de sorte qu'une fenêtre de fonctionnement de 850 à 950 nanomètres apparaît (voir figure 1). Les performances du MMF dans le système sont liées à la bande passante effective, qui est affectée par la bande passante modale effective (EMB) et la dispersion.

Pour garantir une largeur de bande efficace constante de 2000 MHz * km, l'EMB doit être de 4 700 MHz * km à 850 nm et d'au moins 2 700 MHz * km à 950 nm (voir figure 2). En optimisant le profil du cœur et en optimisant le paramètre α dans le verre à cœur GI, le pic EMB est converti à 880 nm et les MMF à large bande qui répondent à cette spécification sont réalisés.
Le prototype technique des MMF à large bande a été mesuré à l'aide d'un laser accordable en saphir de titane dans différentes gammes de longueurs d'onde de 850 à 950 nanomètres. L'EMB typique résultant est représenté sur la figure 2 et comparé à l'OM4-MMF. La courbe montre le pic EMB à 875 nm MMF à large bande optimisé, tandis que le MMF standard OM4 présente une distribution EMB plus étroite à 850 nm. Par conséquent, les MMF à large bande répondent aux exigences de la spécification EMB, tandis que l'OM4-MMF standard ne peut pas répondre aux exigences à environ 900 nanomètres.

Pour démontrer les capacités WDM des MMF à large bande dans les applications système existantes et futures, des tests BER ont été effectués à 850 et 980 nanomètres et 28 Gbps. L'évaluation du taux d'erreur sur les bits (BER) montre que la réserve de puissance requise après 100 m de transmission est atteinte. De plus, le BER a été mesuré à l'aide d'un émetteur-récepteur duplex de 40 Gbps disponible dans le commerce avec 2 canaux WDM (20 Gbps), fonctionnant à 850 et 980 nanomètres, respectivement. Par conséquent, une transmission sans erreur jusqu'à 300 m (BER <10-12) peut="" être="" obtenue="" via="" un="" mmf="" à="" large="" bande,="" ce="" qui="" équivaut="" à="" la="" double="" plage="" de=""> Dans la gamme de 850 à 980 nanomètres, 4 canaux WDM (25,8 Gbps) avec une distance de 30 nanomètres et une capacité de 100G peuvent atteindre une transmission sans erreur de 200m.
La capacité peut être encore augmentée en mettant en œuvre des formats de modulation avancés (tels que PAM-4). En laboratoire, la transmission à 180 Gbit / s du MMF à large bande a été réalisée avec succès (avec quatre signaux PDM-4 WDM à 45 Gbit / s), et son BER dépassait 300 m, tandis que sous OM4-MMF, le maximum n'était que de 150 m. Ces résultats indiquent que les MMF à large bande atteignent des données de performances de 40, 100 ou 200 Gbps sans avoir besoin d'une infrastructure de fibre parallèle.

Comparaison des coûts
Pour 40GBase-x, les utilisateurs ont plusieurs choix dans les opérations réseau. En raison du format shell QSFP + standardisé, la version d'émetteur-récepteur la plus rentable peut être plug and play selon différentes distances de transmission. Un schéma commun a été confirmé:
Au même débit de données, le prix de l'émetteur-récepteur SM (40Gbase-LR4) est de 200% à 400% plus élevé que le prix de l'émetteur-récepteur MM (40Gbase-SR4).
La différence entre les deux émetteurs-récepteurs est d'au moins 600 €, ce qui double le coût de l'ensemble du câblage passif (lien).
Par conséquent, si cela est techniquement faisable, le squelette de fibre à base de MMF est une solution plus économique.
Certains utilisateurs craignent que la technologie SWDM de l'émetteur-récepteur génère de nombreux coûts supplémentaires. Une simple comparaison (figure 3) montre que les facteurs de coût de base sont stables ou même plus économiques à certains égards.

Dans ce cas, le premier émetteur-récepteur SWDM disponible dans le commerce est devenu le centre d'attention. Ils ont non seulement élargi le choix des émetteurs-récepteurs grâce à de nouvelles améliorations, mais ont également permis l'utilisation de fiches LC éprouvées pour maintenir l'infrastructure 2-MMF à des niveaux de puissance de 40G et 100G.

conclusion
Il y a déjà des utilisateurs qui prévoient de passer à l'Ethernet 40 GbE et supérieur. La grande majorité des applications sont des périphériques port à port dorsaux. L'OM3 à double fibre de chaque ligne a été appliquée dans de nombreux cas, et la mise à niveau du système est généralement effectuée étape par étape. Le MMF à large bande susmentionné est entièrement rétrocompatible avec les précédents MMF OM2, OM3 et même OM4, et il n'a pas d'autre exigence de connexion de matériel que les technologies traditionnelles, ce qui est un avantage majeur. Cela permet au MMF à large bande de convertir économiquement les réseaux 10G existants en réseaux 40G et 100G rentables, et peut être mis à niveau vers 200G à l'avenir. Dans le même temps, le MMF à large bande a été identifié comme le MMF de prochaine génération par IEEE802.3, et sera pris en charge dans la formulation prochaine des normes de réseau.
Pour ceux qui ne peuvent ignorer le coût des dorsales de réseau LAN et DC, la fibre MM est irremplaçable. La nouvelle technologie MMF à large bande fournit une technologie de transmission rentable qui facilite les problèmes d'infrastructure LC duplex. Le MMF à large bande est devenu une fibre MM standard dans les conditions de la CEI et de la TIA, et sera défini comme la catégorie de câble optique OM5 dans la prochaine révision de l'ISO / CEI11801. Ses premiers produits commerciaux sont déjà disponibles sur le marché.

Une paire de:Solution de câblage 40G / 100G SWDM4: cavalier fibre OM5 Un article:Tendance de développement futur de la fibre optique OM5