数据中心用多模光纤技术及发展趋势

2019-10-17 15:05

4．2 宽带多模光纤

基于IEEE802．3ba制定的40G／100G标准，多模光纤40G的传输采用每对光纤支持10Gbps的速率4＊10Gbp＝40Gbps，需要用到各4根光纤发送与接收，共8芯光纤，100G采用各4根光纤发送与接收4＊25Gbps＝100G，共使用8芯光纤。400 Gb／s传输速率需要用到16对共32芯光纤，这对于光纤资源的占用非常大。业界正在探索使用多波长复用的方式来减少光纤的使用数量。

目前市场上有两种基于多波长复用技术的产品。一种是BiDi（Bi－direction）技术，如下图（以40G为例）所示，光模块有两个20 Gbps的双向通道，每根光纤都具有发送和接收功能（多模光纤支持850nm和900nm两个波长），最终在2根光纤上实现了40G 传输，且无需额外安装MPT 连接器。值得注意的是，由于BiDi收发器的每根光纤既传输又接收信号，所以不支持端口分支功能。另一种技术是短波分复用（SWDM）技术。与BiDi 类似， SWDM仅需要一个两芯LC 双工连接，不同的是SWDM 需要工作在850nm 到940nm 之间4 个不同的波长上，其中一根光纤用于传输信号，另一根用于接收信号。

图8 40GBiDi光模块及光路图

图9． SWDM模块光路图

常规OM3／OM4 光纤带宽通常仅针对于850 nm优化，为了支持SWDM光模块的工作模式，需要量化光纤在940 nm 性能。因此电信工业协会（TIA）在2014 年创建了工作小组，编制“宽带多模光纤（WB MMF）”相关指南来支持SWDM 传输，WB MMF 的TIA－492AAAE 标准于2016 年6 月发布。宽带多模光纤实际上是一种性能扩展的OM4 光纤，因为宽带多模光纤仍必须满足OM4 光纤在850 nm 波长下EMB ≥ 4700 MHz?km 的带宽要求，而且还规定在953 nm 波长下的EMB 满足≥ 2470 MHz?km。2016 年10 月国际标准组织将宽带多模光纤命名为OM5 光纤。

表2：不同光纤类型和收发器类型的传输距离（米）

注释1：距离代表收发器制造商公布的参数；有些交换机供应商提供不同的参数。

注释2：带＊标的项目可实现更长的传输距离，使用市场上存在的某些连接解决方案。

表3比较了不同光纤（OM3／4／5）匹配不同光模块的传输距离。使用OM4 光纤的BiDi 和SWDM 在40G分别能传输150m 和350m，在100G模块 OM5 可支持 BiDi 和SWDM光模块150 m 的传输，相比之下，OM3和OM4 的传输距离为70m 和100 m，但这个距离对于大部分多模方案的应用场景已经足够。图10 列出了基于OM4光纤在100米以各种速率下的光模块解决方案，OM4可以支持从40G演进到400G的多种光模块方案（如100G SR4，100GBiDi，400GSR4．2， 400GSR8等）。在实际应用中，应结合应用场景来选择合适的多模光纤，例如，在需要使用SR4／eSR4 光模块进行端口分支的场景，OM5和OM4性能基本一致，因此OM4是更具性价比的方案，而在 100G或以上速率传输距离超过100 m 的链路，OM5 ／ SWDM 组合可以体现出其长距离传输的优势。