此刻那些正在關(guān)注IEEE802.3發(fā)展的人不會(huì)再因?yàn)閷?duì)傳輸方式束手無(wú)策而苦惱了，因?yàn)槟壳耙淮笈糠种丿B的解決方案正在開(kāi)發(fā)或已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。現(xiàn)在已經(jīng)可以預(yù)見(jiàn)：不是所有的解決方案都能取得商業(yè)上的成功。

在這種環(huán)境中，用戶似乎持一種“觀望”的態(tài)度，因?yàn)闊o(wú)法解釋為什么光纖主干網(wǎng)仍運(yùn)行在10G左右，這種技術(shù)從2002年開(kāi)始幾乎就沒(méi)有變化過(guò)。得益于新技術(shù)的發(fā)展，主干網(wǎng)終于可以換代了——通過(guò)多模光纖的波分復(fù)用技術(shù)。下文將說(shuō)明這項(xiàng)新技術(shù)的可期之處。

我們是否有光網(wǎng)投資儲(chǔ)備？

通常被認(rèn)為傳輸潛力有限的銅制數(shù)據(jù)電纜目前仍大行其道：它不僅作為IT基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋到了整個(gè)建筑的局域網(wǎng)中，還同時(shí)提供了無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)，并將分布式的構(gòu)建技術(shù)連接到網(wǎng)絡(luò)中.不僅如此，它也可用于POE供電。該局域網(wǎng)目前設(shè)計(jì)為10G(EA類)，即自2006年以來(lái)的10GBase-T標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。

然而，大多數(shù)提供這些水平結(jié)構(gòu)的光纖設(shè)施和局域網(wǎng)也只是在10G的水平上運(yùn)行，即自2002年以來(lái)的10GBase- SR標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。這與以太局域網(wǎng)的邏輯不兼容：為安全運(yùn)行之目的，相比其接入網(wǎng)，主干網(wǎng)在速度上應(yīng)處于更快的“階段”。這就需要實(shí)施最新的自2010年起標(biāo)準(zhǔn)化的40GBase-SR4技術(shù)。

目前在大型數(shù)據(jù)中心或骨干網(wǎng)中廣泛采用40G的收發(fā)器，而不是使用4路10G的收發(fā)器，這種模式并不會(huì)增加各光纖對(duì)的線路速度的要求。這在經(jīng)濟(jì)上是有意義的，但在技術(shù)上只是權(quán)宜之計(jì)。

引入8個(gè)多模光纖并行光纜(帶四個(gè)并行引導(dǎo)10Gb/s通道)是技術(shù)上的一次跨越。支持使用經(jīng)典二纖拓?fù)浼夹g(shù)會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜程度更高和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的缺乏，這達(dá)不到MPO連接技術(shù)對(duì)長(zhǎng)期表現(xiàn)的要求。此外，另外一個(gè)問(wèn)題是鏈路預(yù)算有限。40G部署的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，不僅因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的層級(jí)結(jié)構(gòu)，還因?yàn)?span lang="EN-US">40G收發(fā)器已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)合理的價(jià)格水平，為這些投資創(chuàng)造了前提。

目前我們不得不承認(rèn)我們的技術(shù)發(fā)展?jié)摿τ龅搅似款i。例如在一對(duì)光纖上采用一個(gè)信號(hào)源和一個(gè)接收器不可能連續(xù)傳輸100G以上的數(shù)據(jù)。事實(shí)上，我們是使用多路通道并聯(lián)連接的方法進(jìn)行處理。除了多層完全傳輸路徑(光纜—接收器)版本之外，還有一種將光通道在各方向上并行接入一個(gè)光纖通道的解決方案。這就是WDM(波分復(fù)用)的方法已被用于廣域傳輸技術(shù)領(lǐng)域超過(guò)15年，這種技術(shù)以1550納米為中心波長(zhǎng)，每波之間固定間隔50Ghz或者100Ghz。最近WDM技術(shù)在850納米-950納米的短波長(zhǎng)方面有了一些進(jìn)展，也被稱為(Shortwave-CWDM)或SWDM。

SWDM 的寬帶多模光纖

如今，OM3和OM4多模光纖(MMF)是以太網(wǎng)和光纖通道應(yīng)用(NRZ 調(diào)制850 納米條件下運(yùn)行)的首選媒介。如果要提高數(shù)據(jù)速率，則有效帶寬受限于MMF的模式色散和低VCSEL帶寬。為了克服這一限制，需使用在10G和25 Gbps線路速度下運(yùn)行的并行光纖鏈路提高容量。然而，這種方法需要基礎(chǔ)設(shè)施基于多光纖連接技術(shù)(MPO)。為繼續(xù)使用已證實(shí)的二纖結(jié)構(gòu)這一100 Gbps及以上的解決方案，可優(yōu)先考慮使用單一MMF。在這種情況下，可以使用WDM技術(shù)。相比之下，OM4-MMF有更高的模態(tài)帶寬，但其波長(zhǎng)范圍較為狹小，僅為850 納米，限制了其WDM能力。至少四個(gè)WDM信道(各信道25 Gbps)的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式應(yīng)該是高帶域?qū)掝lMMFs，其擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍為100納米?？紤]到向后兼容，850納米波長(zhǎng)不變，所以出現(xiàn)了850至950納米的操作窗口(見(jiàn)圖1)。系統(tǒng)中的MMF的性能與有效帶寬有關(guān)，其受到有效模態(tài)帶寬(EMB)和色散的影響。

為了保證能夠達(dá)到2000 MHz * km的恒定有效帶寬，EMB在850 納米的條件下必須為4.700MHz * km且在達(dá)到950納米的條件下不得小于2.700 MHz* km(見(jiàn)圖2)。通過(guò)優(yōu)化纖芯輪廓和調(diào)優(yōu)GI核心玻璃內(nèi)的α參數(shù)使得峰值EMB轉(zhuǎn)變?yōu)?span lang="EN-US">880納米，實(shí)現(xiàn)了滿足該規(guī)范的寬帶MMFs。

使用可諧調(diào)鈦寶石激光器在850 至950納米各種波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)量該寬帶MMFs的技術(shù)原型。由此產(chǎn)生的典型的EMB如圖2所示，并與OM4-MMF進(jìn)行比較。該曲線顯示了在875納米優(yōu)化寬帶MMFs條件下的峰值EMB，而OM4型標(biāo)準(zhǔn)MMF在850納米條件下呈現(xiàn)較窄的EMB分布。因此，寬帶MMFs滿足EMB規(guī)范的要求，而標(biāo)準(zhǔn)OM4-MMF在約900納米條件下無(wú)法滿足要求。

為展示現(xiàn)有和未來(lái)的系統(tǒng)應(yīng)用中寬帶MMFs的WDM能力，在850和980納米及28 Gbps條件下進(jìn)行了BER測(cè)試。誤碼率(BER)評(píng)估顯示達(dá)到了100m傳輸后所需的功率儲(chǔ)備。此外，測(cè)定BER使用的是市售的40 Gbps雙工收發(fā)器，其中有2 個(gè)WDM通道(20 Gbps)，分別在850和980 納米條件下運(yùn)行。因此通過(guò)寬帶MMF可以獲得多達(dá)300m的無(wú)差錯(cuò)傳輸(BER <10-12)，這相當(dāng)于該收發(fā)器的雙量程。在850到980納米范圍內(nèi)，距離為30納米且容量為100G的 4個(gè)WDM通道(25.8 Gbps)，可達(dá)到200m的無(wú)差錯(cuò)傳輸。

可以通過(guò)實(shí)施先進(jìn)的調(diào)制格式(如PAM-4)來(lái)進(jìn)一步增加容量。在實(shí)驗(yàn)室中，成功實(shí)現(xiàn) 了寬帶MMF的180Gbps傳輸(帶四個(gè)45 Gbps PAM-4 WDM信號(hào))，其BER超過(guò)300m，而在OM4-MMF 條件下最大也只有150m。這些結(jié)果表明了寬帶MMFs在無(wú)需并行光纖基礎(chǔ)設(shè)施的條件下實(shí)現(xiàn)40、100 或 200Gbps的性能數(shù)據(jù)。

成本比較

對(duì)于40GBase-x而言，用戶在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方面有多個(gè)選擇。由于規(guī)范了QSFP +外殼格式，根據(jù)不同的傳輸距離，最具性價(jià)比的收發(fā)器版本可即插即用。目前已確認(rèn)了一種常見(jiàn)的模式：

? 在同一數(shù)據(jù)速率的情況下，SM收發(fā)器(40Gbase-LR4)的價(jià)格比MM收發(fā)器(40Gbase- SR4)的價(jià)格高200% 至400%。

? 該兩種收發(fā)器的差價(jià)至少為€ 600，使得整個(gè)被動(dòng)布線(鏈路)的成本倍增。

? 因此，如果技術(shù)上可行，基于MMF的光纖主干網(wǎng)是較為經(jīng)濟(jì)的解決方案。

一些用戶擔(dān)心，收發(fā)器的SWDM技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大量的額外費(fèi)用。簡(jiǎn)單的比較(圖3)顯示，基本成本要素持平甚至在某些方面更經(jīng)濟(jì)。

在這種情況下，最先可市購(gòu)的SWDM收發(fā)器就成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。它們通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)不僅拓寬了收發(fā)器的選擇，還允許在40G和100G功率水平上使用已被證明的LC插頭維護(hù)2-MMF基礎(chǔ)設(shè)施。

結(jié)論

已經(jīng)有用戶計(jì)劃升級(jí)到40GbE及以上的以太網(wǎng)。絕大多數(shù)應(yīng)用是主干網(wǎng)端口對(duì)端口設(shè)備。各線路雙纖的OM3已在很多情況下得以應(yīng)用，且系統(tǒng)升級(jí)通常是一步一步地進(jìn)行。上述寬帶MMF能夠完全后向兼容先前的OM2、OM3 乃至OM4的MMFs ，且較傳統(tǒng)技術(shù)而言其對(duì)連接硬件沒(méi)有任何其它要求，這是它的一大優(yōu)勢(shì)。這使得寬帶MMF可以經(jīng)濟(jì)地將現(xiàn)有的10G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為性價(jià)比高的40G和100G網(wǎng)絡(luò)，并能在未來(lái)升級(jí)至200G。同時(shí)，寬帶MMF已被IEEE802.3確定為下一代MMF，從而會(huì)在即將到來(lái)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制定中獲得支持。

對(duì)于那些無(wú)法忽視局域網(wǎng)和DC網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)成本的人而言，MM 光纖是不可替代的。新的寬帶MMF技術(shù)提供了一種成本效益高的傳輸技術(shù)，使得LC雙工基礎(chǔ)設(shè)施的問(wèn)題更易于處理。寬帶MMF在IEC和TIA條件下已成為為標(biāo)準(zhǔn)MM光纖，在接下來(lái)的ISO / IEC11801修訂版中將被定義為OM5光纜類別，其首批商業(yè)化的產(chǎn)品在市場(chǎng)上已經(jīng)可以買(mǎi)到。