Многомодовые оптические интерфейсы малой дальности действия

Распределение 10-гигабитных потоков по отдельным волокнам для 40- и 100-гигабитных оптических сетевых интерфейсов при реализации схемы параллельной передачи

Рис. 1.11. Распределение 10-гигабитных потоков по отдельным волокнам для 40- и 100-гигабитных оптических сетевых интерфейсов при реализации схемы параллельной передачи (в последнем случае - для двухкабельного варианта построения линии):

  • а) скорость 40 Гбит/с;
  • б) скорость 100 Гбит/с

При создании информационной инфраструктуры масштабных серверных и ЦОД как фокусной области применения техники с информационной скоростью передачи в 40 и 100 Гбит/с из-за большого количества одновременно создаваемых линий в обязательном порядке необходимо уделять особое внимание улучшению стоимостных характеристик интерфейсов. Данная задача была достаточно успешно решена разработчиками стандартов на уровне исходной концепции, которые для этого использовали ряд приемов.

Первым из таких приемов стало обращение к схеме параллельной передачи, которая по принятой в технике проводной связи классификации представляет собой схему пространственного уплотнения оптического кабеля. Под этим понимается, что для передачи сигналов каждого субканала из соображений достижения максимальной дешевизны решения в целом используется отдельное волокно. С учетом необходимости организации двухстороннего информационного обмена число таких световодов составляет 8 для скорости 40 Гбит/с и 20 для 100-гигабитного интерфейса. Передача осуществляется в экономически выгодном спектральном диапазоне 850 нм, кабель строится на хорошо освоенных в серийном производстве многомодовых волоконных световодах с категорией не ниже ОМЗ. Последние оптимизированы для работы с лазерными излучателями и имеют коэффициент широкополосности не хуже 2000 МГц-км (в случае продуктов ОМЗ). 8 случае неоптимального, с точки зрения частотных свойств формируемого тракта, полномодового возбуждения коэффициент широкополосности естественным образом уменьшается. При этом он все равно остается достаточно внушительным (порядка 3,5 ГГц-км - все данные по этим параметрам приведены для практически важной длины волны 850 нм).

Несколько лучшие характеристики линии достигаются при использовании волокон категории ОМ4 (типа А1аЗ по стандарту IEC 60793-2-10). Они обеспечивают коэффициент широкополос- ности при лазерном возбуждении по меньшей мере 4700 МГц-км и дают гарантированный ценовой выигрыш, по сравнению с одномодовой техникой, при общей протяженности классического 2-волоконного тракта вплоть до примерно 600 м (рис. 1.9).

Сильной стороной многомодовых волокон категории ОМЗ и особенно ОМ4 является то, что контроль точности поддержания жестких допусков по допустимому отклонению фактического профиля показателя преломления от оптимального, необходимый для получения требуемых частотных свойств, неизбежно приводит к улучшению степени очистки исходных материалов. Прямым следствием подобных технологических улучшений становится значимое уменьшение погонного затухания световодов, по сравнению с требованиями стандартов СКС, что оказывается весьма полезным для практики из-за малого энергетического потенциала сверхвысокоскоростных сетевых интерфейсов. Так, на длине волны 850 нм паспортное значение коэффициента затухания волокон OptiGrade 550 немецкой компании j-fiber составляет 2,2-2,4 дб/км. Аналогичные данные (не более 2,3 дБ/км) приводятся компанией Corning в отношении выпускаемых ею световодов Infinicore.

Применение световодов, характеристики широкополосности которых не соответствуют требованиям спецификаций волокон категории ОМЗ и ОМ4, считается нецелесообразным из-за слишком сильных дисперсионных искажений. Учитывается также тот факт, что они не могут быть эффективно скомпенсированы непосредственно в приемнике на схемотехническом уровне электронной обработкой поступающего сигнала.

Относительно невысокая дальность действия, определяемая фокусной областью применения, позволяет, по сравнению с прототипом, ослабить требования к максимально допустимой ширине линии излучения лазеров, что благотворно сказывается на стоимостных характеристиках оборудования.

С учетом малой протяженности тракта в фокусной области применения, которой являются ЦОД, допустимая ширина спектра излучения VCSEL-лазера увеличивается до 0,65 нм против 0,45 нм у прототипа, что обеспечивает значимое дополнительное улучшение экономических параметров решения в целом.

Функции разъемного соединителя сетевого интерфейса не в последнюю очередь из соображений унификации с СКС выполняет хорошо известное уже свыше десяти лет многоканальное изделие типа МТР/МРО. При этом обращает на себя внимание факт того, что, в отличие от 40-ги- габитного интерфейса, его высокоскоростной аналог не использует двух внешних световодов, заводимых на позиции 1 и 12 наиболее часто используемой на практике однорядной установочной линейки разъема МТР/МРО в 12-волоконном варианте. Выбор именно такой схемы может объясняться как соображениями симметрии, так и, возможно, удобством построения схемы автоматического определения скорости. В настоящее время подобная опция не востребована, однако резкий рост потребности в ней совершенно не исключен уже в обозримой перспективе после начала массового использования 100-гигабитных решений (по известным оценкам - после 2015 г.). Возможность внедрения подобной схемы без ограничений допустима как в случае «двухкабельной» (один 12-волоконный кабель на передачу, второй аналогичный - на прием), так и для «однокабельной» (все 20 волокон в одном кабеле) схемы построения 100-гигабитной линии.

В зависимости от выбранной схемы передачи сетевые интерфейсы 100G-Base-SR10 делятся на так называемые опции, или альтернативы. Опция А является рекомендованной и предполагает применение 24-волоконного варианта соединителя МТР/МРО. Опции В и С реализуются с привлечением 12-волоконных вариантов этого же соединителя и отличаются только схемой взаимного расположения вилок. В первом случае они располагаются рядом друг с другом с передатчиками слева (в англоязычной технической литературе иногда описательно обозначается как side-by-side), а во втором случае размещаются друг над другом с передатчиками снизу (в англоязычных публикациях этот вариант описывается как over-and-under).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >