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宽带多模光纤的演变历程、技术优势及发展前景_华体会

更新时间  2021-04-21 00:19 阅读
本文摘要:未来以太网的发展路线图 以太网自上个世纪70年代经常出现以来,由于其低成本,不易部署,兼容性好,方便管理等特点目前早已沦为企业网络领域确实的统治者。在过去的40年里,以太网过去仍然以10为倍数跨跃式地向前发展,从10Mbps发展到2010年的100Gbps,以及目前正在辩论中的400Gbps,速度提升了40,000倍。

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未来以太网的发展路线图  以太网自上个世纪70年代经常出现以来,由于其低成本,不易部署,兼容性好,方便管理等特点目前早已沦为企业网络领域确实的统治者。在过去的40年里,以太网过去仍然以10为倍数跨跃式地向前发展,从10Mbps发展到2010年的100Gbps,以及目前正在辩论中的400Gbps,速度提升了40,000倍。

  以太网未来必须解决问题三个市场需求:  1.运营商和光纤传输网(OTN),必需获取领先的技术符合比特率市场需求的急遽快速增长  2.超大型的数据中心,交换机比特率平均值2-2.5年翻一番  3.企业网数据中心,未来计划使用云技术  从技术上来讲,以太网以10为倍数向前发展是不切实际的,但是从投资和成本的角度来看,以10为倍数发展十分不经济,功耗和价格都会很高。2010年,以太网开始以4为倍数发展,经常出现了40G以太网的标准,未来以太网络服务器不会以2为倍数向前发展,网络主干不会以4为倍数向前发展,这个全新的发展路线图不会对以太网的发展流经新的活力。  IEEE目前正在研发的以太网络标准有2.5Gbps,5Gbps以太网,主要应用于无线网络接入点;25Gbps,40Gbps,50Gbps以太网主要应用于服务器;100Gbps,200Gbps以太网主要应用于数据中心网络主干;400G主要用作运营商中心机房,400G以太网的标准预计于2017年施行。

    数据中心内单模光纤和多模光纤通信的技术区别及成本考量  A.波分适配(WavelengthDivisionMultiplexing)  单模光纤一般来说使用波分适配(WDM)的方式来减少网络传输速率,2010年公布的100GBase-LR4,使用2芯单模光纤1收1放,需要在一芯光纤上同时适配4个波长,每个波长传输25Gbps。单模光纤传输100Gbps的方案传输距离远,布线成本低,然而,单模光纤必须使用低成本的激光(LD)光源收发器,单模光纤的激光收发器价格最少是多模光纤收发器的3倍以上,功耗最少2倍以上。(栏中:来源OFS2014年数据)  B.串行传输(SerialTransmission)  传统的多模光纤一般使用串行传输模式,在这种模式下减少以太网的传输速率必需减少每芯光纤/地下通道的传输速率。

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目前以太网仅次于串行传输速率为10Gbps/地下通道,IEEE正在制订25Gbps/地下通道,50Gbps/地下通道的网络标准,以400G以太网为事例,不会有25Gbps/地下通道,50Gbps/100Gbps地下通道3个有所不同的版本,光纤芯数分别必须32芯/16芯/8芯。400G以太网使用的编码方式有NRZ,PAM4,DMT,更加高级的编码方式意味著更加简单的电路和功耗,因而成本更高。

  C.并行传输(ParallelTransmission)  多模光纤提升网络传输速率的另外一种方法是使用并行传输模式,即通过减少光纤芯数来减少传输速率。2010年公布的100GBase-SR10使用10Gbps/地下通道的传输方式,10地下通道接管10地下通道发送到,总共必须20芯光纤。

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  D.短波波分适配(ShortWavelengthDivisionMultiplexing,WDM)  随着100G-NG,200G/400G以太网乃至1T以太网的明确提出,传统的多模光纤在芯数和距离上沦为妨碍未来以太网络发展的瓶颈。短波波分复用技术利用性价比较高的短波的横向腔面升空激光(VCSEL)光源,优化的宽带多模光纤(WBMMF)需要在一芯多模光纤上反对4个波长,把必须的光纤芯数减少为之前的1/4,同时提升了有效地模式比特率(EffectiveModalBandwidth,EMB),缩短了40/100G的传输距离到300米左右。

  目前全球96%的数据中心,网络核心区骨干(Spine)交换机到服务器机柜分支(Leaf)交换机的距离在300米以内,因此短波波分复用技术(SWDM)和宽带多模光纤(WBMMF)未来不会之后沿袭多模光纤作为数据中心40/100/400G以太网的主流传输介质的传统。未来通过短波波分适配(SWDM)和并行传输技术相结合,只必须8芯宽带多模光纤(WBMMF),就需要反对更加高速的应用于,比如200/400G以太网。

    WBMMF的定义及其核心技术  多模光纤自上世纪80年代转入市场以来,经历了从OM1、OM2、OM3到OM4的演变。网络速率的大大提高,对光收发器的光源拒绝也更加低,光收发器的光源从传统的剩流经升空(Overfilledlunch)的发光二极管(LED)发展到高性能低成本的横向腔面升空激光(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,VCSEL),OM3光纤是针对横向腔面升空激光(VCSEL)光源优化的多模光纤,有效地模式比特率(EMB)超过2000MHZ.Km,反对100GBase-SR10距离超过100米,而OM4光纤有效地模式比特率(EMB)比起OM3光纤提升了1倍多,超过4700MHZ.Km,然而反对100GBase-SR10距离仅有150米,相对于OM3光纤,100G以太网传输距离意味着减少了50%。  转入2010年代,随着100G-NG,200G/400G以太网乃至1T以太网的明确提出,传统的多模光纤在芯数和距离上沦为妨碍未来以太网络发展的瓶颈,而宽带多模光纤(WBMMF)的经常出现超越了传统多模光纤的技术瓶颈。

  首先,它糅合了单模光纤的波分适配(WDM)技术,延伸了网络传输时的能用波长范围,需要在一芯多模光纤上反对4个波长,把必须的光纤芯数减少为之前的1/4。


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