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WBMMF - Der Evolutionsantrieb der Multi-mode Faser
Heute verarbeiten Rechenzentren die hohen Datenaufkommen durch die Resultate aus dutzenden Arbeitsstunden, Online-Sozialisierung und Videounterhaltung. Diese Lasten werden in Terabyte Speicher übertragen und stellen hohe Anforderungen an Hochgeschwindigkeits- und Latenzanwendungen. Jeder will auf Schnellstraßen fahren und Staus vermeiden. Die Straßen des Rechenzentrums also die darin enthaltenen Verbindungen werden durch die zugewiesenen Bandbreiten zwischen den Hauptkomponenten des digitalen Ökosystems dargestellt: Recheneinheiten, Speichereinheiten, Backup- und Wiederherstellungseinheiten, Verteidigungseinheiten und so weiter. Die physikalische Darstellung dieser Bahnen in Schicht 1 sind Glasfaser-Patches und Glasfaserverbindungen. Die Rollen sind klar aufgeteilt: Singlemode-Fasern mit ihren dünnen Kernen (9 Mikrometer) und der Monomode-Übertragung von Licht lassen riesige Datenströme zwischen Rechenzentren fließen (Hunderte von Kilometern, zwischen 1270nm und 1625nm), während die multimode Glasfasern zwar kürzer in der Länge sind (nur etwa hunderte von Metern) und einen größeren Kerndurchmesser haben (65 Mikrometer oder 50 Mikrometer) unterstützen sie die lokale Vernetzung (bei 850nm Lambda und in Sonderfällen auch 1310nm Lambda) und den agilen täglichen Betrieb eines Rechenzentrums.
Allgemein betrachtet stellt sich der Vergleich der Kosten von Single- und Multi-Mode-Fasern wie folgt dar. Niedrigere Produktionskosten für Systemkomponenten eines multimodalen Glasfaserpatches werden durch physikalische Prinzipien und Komponenten der Lichtleitung von einem Ende zum anderen getrieben. Dies ist von Vorteil da in einem Rechenzentrum eine Vielzahl an Multimode Ports verkabelt werden müssen. Die multimode Faser hat eine große numerische Apertur (NA), auch bekannt als Akzeptanzkegel des Lichts. Licht, das außerhalb des Kegels eintritt, entweicht aus dem Kern. Eine große NA ermöglicht eine einfachere, weniger präzise Ausrichtung von Sendern und Steckverbindern und senkt die Kosten für Sender, Stecker und damit für die gesamte Installation. Über Licht wandernde Multimoden durch die Faser führen zur Ausbreitung der Lichtimpulsbreite, aber eine übermäßige Impulsausbreitung ist die Voraussetzung für Intersymbol-Interferenzen (ISI), die zu Bitfehlern führen. Zusätzlich begrenzt die Impulsausbreitung die Bandbreite (Übertragungskapazität).
Gibt es eine Möglichkeit, diese Einschränkungen zu überwinden und die Bandbreite für die multimode Fasern auf bis zu 400Gbps zu erhöhen?
Hier sind die wichtigsten Ansätze dafür:
- Reduzierung des Kerndurchmessers von 65 auf 50 Mikrometer.
- Reduzierung der modalen Dispersion
- Verwenden Sie als Lichtquelle die VCSL - Vertical Cavity Surface Emitting Lasers, die eine kleine Spotgröße haben, die sich der Faser nähert, weniger Modi anregt, und die Bandbreite abhängig davon macht, welche Modi Strom übertragen. Nachteil: Ungleichmäßiges, schwankendes, nicht wiederholbares Leistungsprofil. Verschiedene VCSELs bieten unterschiedliche Bandbreiten, auch auf derselben Glasfaser.
Was ist die Bandbreite einer bestimmten Multimode-Faser? Wie wird sie gemessen?
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Bandbreite einer Multimode-Faser zu berechnen: Effektive modale Bandbreitenberechnung (EMBc) und DMD-Messmaske, die den Unterschied in der Verzögerung zwischen dem frühesten und dem letzten ankommenden Impuls darstellt. Die folgenden Normen, werden hier angewendet: TIA FOTP-220 oder IEC 60793-1-49.
Die Methode der Effektiven modalen Bandbreiten Berechnung (EMBc):
Das Verfahren berechnet die Bandbreite aus der Interaktion des DMD mit zehn simulierten VCSELs (Gewichtungsfunktionen). Zehn VCSELs, die jeweils die Bandbreite der konformen VCSEL-Spezifikationen repräsentieren. Die niedrigste der 10 berechneten Bandbreiten ist minEMBc. minEMBc wird mit 1,13 für EMB multipliziert.
WBMMF -Standards
Die vorherrschenden Wellenlängen von Multimode-Anwendungen sind OM3 und OM4, diese bieten eine sehr hohe laseroptimierte modale Bandbreite bei 850nm. Aber um eine gleichwertige Leistung über einen Wellenlängenbereich zu bieten, der für die Unterstützung von Low-Cost-Wellenlängenmultiplexing (WDM) benötigt wird, bedarf es einer neuen Faserspezifikation, da die modale Bandbreite von OM3 und OM4 bei Betrieb mit unterschiedlichen Wellenlängen schnell abnehmen kann, was sie weniger als ideal für die Unterstützung von WDM-Spurraten über 10 Gb/s pro Wellenlänge macht. Aus diesem Grund kommt der neue WBMMF-Standard OM5 ins Spiel.
Warum ist der OM5-Standard so wichtig?
Er ermöglicht IEEE 802.3, Fibre Channel und Infiniband Anwendungen, mit einer nach Standards definierten multimode Faser mit Systemen der nächsten Generation mit bis zu 400G zu arbeiten, z.B. mit SWDM Technik.
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