OM5: ऑप्टिकल फाइबर लोकल एरिया नेटवर्क में एक नए प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर को क्या लाता है?

Apr 10, 2020

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फिलहाल, जो लोग IEEE802.3 के विकास पर ध्यान दे रहे हैं, अब ट्रांसमिशन विधियों की कमी से परेशान नहीं होंगे, क्योंकि वर्तमान में बड़ी संख्या में आंशिक रूप से अतिव्यापी समाधान विकसित या मानकीकृत किए जा रहे हैं। यह अब ध्यान देने योग्य है: सभी समाधान व्यावसायिक सफलता प्राप्त नहीं कर सकते हैं।

इस वातावरण में, उपयोगकर्ताओं को "प्रतीक्षा और देखना" रवैया लगता है क्योंकि यह समझाना असंभव है कि फाइबर बैकबोन अभी भी 10G के आसपास क्यों चल रहा है। यह तकनीक 2002 के बाद से मुश्किल से बदल गई है। नई प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए धन्यवाद, बैकबोन नेटवर्क को आखिरकार मल्टीमोड फाइबर के तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग प्रौद्योगिकी के माध्यम से प्रतिस्थापित किया जा सकता है। निम्नलिखित इस नई तकनीक की उम्मीद की व्याख्या करेगा।

क्या हमारे पास ऑप्टिकल नेटवर्क निवेश भंडार है?

कॉपर डेटा केबल, जिन्हें आमतौर पर सीमित संचरण क्षमता माना जाता है, अभी भी लोकप्रिय हैं: यह न केवल पूरे भवन के लैन को एक आईटी अवसंरचना के रूप में कवर करता है, बल्कि एक वायरलेस लैन एक्सेस प्वाइंट भी प्रदान करता है और वितरित निर्माण प्रौद्योगिकियों को नेटवर्क से जोड़ता है। केवल यही, इसका उपयोग पीओई बिजली आपूर्ति के लिए भी किया जा सकता है। स्थानीय क्षेत्र नेटवर्क वर्तमान में 10G (EA प्रकार) के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो 2006 के बाद से 10GBase-T मानकीकृत तकनीक है।

हालाँकि, अधिकांश ऑप्टिकल फाइबर सुविधाएं और स्थानीय क्षेत्र नेटवर्क जो इन क्षैतिज संरचनाओं को प्रदान करते हैं, वे केवल 10G स्तर पर संचालित होते हैं, अर्थात, 2002 के बाद से 10GBase-SR मानकीकृत तकनीक। यह ईथरनेट LAN के तर्क के साथ असंगत है: उद्देश्य के लिए सुरक्षित संचालन के लिए, बैकबोन नेटवर्क अपने एक्सेस नेटवर्क की तुलना में तेज "स्टेज" में होना चाहिए। इसके लिए 2010 से मानकीकृत नवीनतम 40GBase-SR4 प्रौद्योगिकी के कार्यान्वयन की आवश्यकता है।

वर्तमान में, 40G ट्रांसीवर का उपयोग व्यापक रूप से बड़े डेटा केंद्रों या बैकबोन नेटवर्क में किया जाता है, इसके बजाय 4-वे 10G ट्रांसीवर का उपयोग किया जाता है। यह मोड प्रत्येक फाइबर जोड़ी की लाइन गति आवश्यकताओं को नहीं बढ़ाता है। यह आर्थिक रूप से समझ में आता है, लेकिन तकनीकी रूप से यह एक स्टॉपगैप उपाय है।
8 मल्टीमोड फाइबर समानांतर केबलों (चार समानांतर निर्देशित 10Gb / s चैनलों के साथ) की शुरूआत एक तकनीकी छलांग है। क्लासिक दो-फाइबर टोपोलॉजी प्रौद्योगिकी के उपयोग का समर्थन करने से उच्च जटिलता और संचालन और रखरखाव के अनुभव की कमी हो जाएगी, जो एमपीओ कनेक्शन प्रौद्योगिकी के दीर्घकालिक प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है। इसके अलावा, एक और समस्या सीमित लिंक बजट है। 40G तैनाती का समय परिपक्व हो गया है, न केवल नेटवर्क के पदानुक्रमित संरचना के कारण, बल्कि इसलिए भी कि 40G ट्रांसीवर एक उचित मूल्य स्तर पर पहुंच गया है, जिससे इन निवेशों का आधार बन गया है।

वर्तमान में हमें यह स्वीकार करना होगा कि हमारी तकनीकी विकास क्षमता में अड़चन आ गई है। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल फाइबर की एक जोड़ी पर एक सिग्नल स्रोत और एक रिसीवर का उपयोग करके लगातार 100G से अधिक का डेटा संचारित नहीं किया जा सकता है। वास्तव में, हम प्रसंस्करण के लिए मल्टी-चैनल समानांतर कनेक्शन विधि का उपयोग करते हैं। मल्टी-लेयर पूर्ण ट्रांसमिशन पथ (ऑप्टिकल केबल-रिसीवर) संस्करण के अलावा, सभी दिशाओं में एक फाइबर चैनल के समानांतर में ऑप्टिकल चैनल को जोड़ने के लिए एक समाधान भी है। यह WDM (तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) विधि है जिसका उपयोग 15 वर्षों से अधिक के लिए व्यापक क्षेत्र संचरण प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में किया गया है। यह तकनीक केंद्र तरंग दैर्ध्य और प्रत्येक तरंग के बीच 50Ghz या 100Ghz के एक निश्चित अंतराल के रूप में 1550 नैनोमीटर का उपयोग करती है। हाल ही में, WDM प्रौद्योगिकी ने 850nm-950nm के लघु तरंग दैर्ध्य में कुछ प्रगति की है, जिसे (शोर्टवे-सीडब्ल्यूडीएम) या SWDM के रूप में भी जाना जाता है।

SWDM के ब्रॉडबैंड मल्टीमोड फाइबर
आज, ओएम 3 और ओएम 4 मल्टीमोड फाइबर (एमएमएफ) ईथरनेट और फाइबर चैनल अनुप्रयोगों के लिए पसंद के माध्यम हैं (एनआरजेड मॉड्यूलेशन 850 एनएम पर संचालित होता है)। यदि आप डेटा दर को बढ़ाना चाहते हैं, तो प्रभावी बैंडविड्थ MMF के मोडल फैलाव और कम VCSEL बैंडविड्थ द्वारा सीमित है। इस सीमा को पार करने के लिए, क्षमता बढ़ाने के लिए 10G और 25 Gbps लाइन की गति पर चलने वाले समानांतर फाइबर लिंक की आवश्यकता होती है। हालांकि, इस दृष्टिकोण के लिए मल्टी-फाइबर कनेक्शन प्रौद्योगिकी (एमपीओ) पर आधारित बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है। साबित दो-फाइबर संरचना का उपयोग करना जारी रखने के लिए, 100 जीबीपीएस और उससे अधिक के समाधान के लिए, एक एमएमएफ को प्राथमिकता दी जा सकती है। इस मामले में, WDM तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। इसके विपरीत, OM4-MMF में एक उच्च मोडल बैंडविड्थ है, लेकिन इसकी तरंग दैर्ध्य सीमा अपेक्षाकृत संकीर्ण है, केवल 850 एनएम है, जो इसकी WDM क्षमता को सीमित करता है। कम से कम चार WDM चैनलों (प्रत्येक चैनल 25 Gbps) के लिए ऑपरेशन का सबसे किफायती मोड 100 नैनोमीटर की विस्तारित तरंग दैर्ध्य रेंज के साथ उच्च बैंडविड्थ वाला ब्रॉडबैंड MMF होना चाहिए। पीछे की संगतता को ध्यान में रखते हुए, 850 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य अपरिवर्तित रहती है, इसलिए 850 से 950 नैनोमीटर की एक ऑपरेटिंग विंडो दिखाई देती है (चित्र 1 देखें)। सिस्टम में MMF का प्रदर्शन प्रभावी बैंडविड्थ से संबंधित है, जो प्रभावी मोडल बैंडविड्थ (EMB) और फैलाव से प्रभावित होता है।

2000 मेगाहर्ट्ज * किमी की एक निरंतर प्रभावी बैंडविड्थ सुनिश्चित करने के लिए, EMB 850 एनएम पर 4.700 मेगाहर्ट्ज * किमी और 950 एनएम पर 2.700 मेगाहर्ट्ज * किमी से कम नहीं होना चाहिए (चित्र 2 देखें)। कोर प्रोफाइल को अनुकूलित करके और जीआई कोर ग्लास में α पैरामीटर का अनुकूलन करके, चोटी ईएमबी को 880 एनएम में बदल दिया जाता है, और ब्रॉडबैंड एमएमएफ जो इस विनिर्देश को पूरा करते हैं, वे महसूस होते हैं।
ब्रॉडबैंड MMFs के तकनीकी प्रोटोटाइप को 850 से 950 नैनोमीटर तक विभिन्न तरंग दैर्ध्य रेंज में एक ट्यून करने योग्य टाइटेनियम नीलम लेजर का उपयोग करके मापा गया था। परिणामी विशिष्ट ईएमबी को चित्र 2 में दिखाया गया है और इसकी तुलना OM4-MMF से की गई है। वक्र 875 एनएम अनुकूलित ब्रॉडबैंड एमएमएफ में शिखर ईएमबी दिखाता है, जबकि ओएम 4 मानक एमएमएफ 850 एनएम पर एक संकीर्ण ईएमबी वितरण प्रदर्शित करता है। इसलिए, ब्रॉडबैंड एमएमएफ ईएमबी विनिर्देश की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, जबकि मानक ओएम 4-एमएमएफ लगभग 900 नैनोमीटर पर आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है।

मौजूदा और भविष्य के सिस्टम अनुप्रयोगों में ब्रॉडबैंड एमएमएफ की डब्ल्यूडीएम क्षमताओं को प्रदर्शित करने के लिए, बीईआर परीक्षण 850 और 980 नैनोमीटर और 28 एमबीपीएस पर आयोजित किए गए थे। बिट त्रुटि दर (बीईआर) मूल्यांकन से पता चलता है कि 100 मीटर ट्रांसमिशन तक पहुंचने के बाद आवश्यक बिजली आरक्षित है। इसके अलावा, BER को क्रमशः 2 WDM चैनलों (20 Gbps) के साथ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध 40 Gbps डुप्लेक्स ट्रांसीवर का उपयोग करके मापा गया था, जो क्रमशः 850 और 980 नैनोमीटर पर काम कर रहा था। इसलिए, 300 मी (बीईआर <10-12) तक="" एक="" त्रुटि-मुक्त="" प्रसारण="" वाइडबैंड="" एमएमएफ="" के="" माध्यम="" से="" प्राप्त="" किया="" जा="" सकता="" है,="" जो="" ट्रांसीवर="" की="" दोहरी="" सीमा="" के="" बराबर=""> 850 से 980 नैनोमीटर की सीमा में, 30 W नैनोमीटर की दूरी के साथ 4 WDM चैनल (25.8 Gbps) और 100G की क्षमता 200 मीटर की त्रुटि मुक्त संचरण प्राप्त कर सकती है।
उन्नत मॉडुलन प्रारूप (जैसे PAM-4) को लागू करके क्षमता को और बढ़ाया जा सकता है। प्रयोगशाला में, ब्रॉडबैंड MMF के 180 Gbps ट्रांसमिशन को सफलतापूर्वक प्राप्त किया गया (चार 45 Gbps PAM-4 WDM संकेतों के साथ), और इसका BER 300 मीटर से अधिक हो गया, जबकि OM4-MMF के तहत अधिकतम केवल 150 मीटर था। ये परिणाम बताते हैं कि ब्रॉडबैंड एमएमएफ समानांतर फाइबर बुनियादी ढांचे की आवश्यकता के बिना 40, 100, या 200 जीबीपीएस के प्रदर्शन डेटा प्राप्त करते हैं।

लागत की तुलना
40GBase-x के लिए, उपयोगकर्ताओं के पास नेटवर्क संचालन में कई विकल्प हैं। मानकीकृत क्यूएसएफपी + शेल प्रारूप के कारण, सबसे अधिक लागत प्रभावी ट्रांसीवर संस्करण अलग-अलग ट्रांसमिशन दूरी के अनुसार प्लग और प्ले किया जा सकता है। एक सामान्य पैटर्न की पुष्टि की गई है:
उसी डेटा दर पर, एसएम ट्रांसीवर (40Gbase-LR4) की कीमत MM ट्रांसीवर (40Gbase-SR4) की कीमत से 200% से 400% अधिक है।
दो ट्रांसीवर्स के बीच का अंतर कम से कम € 600 है, जो पूरे निष्क्रिय वायरिंग (लिंक) की लागत को दोगुना करता है।
इसलिए, यदि तकनीकी रूप से संभव हो, तो एमएमएफ-आधारित फाइबर बैकबोन एक अधिक किफायती समाधान है।
कुछ उपयोगकर्ताओं को चिंता है कि ट्रान्सीवर की SWDM तकनीक बहुत अधिक अतिरिक्त लागत उत्पन्न करेगी। एक साधारण तुलना (चित्र 3) से पता चलता है कि बुनियादी लागत कारक कुछ मामलों में फ्लैट या उससे भी अधिक किफायती हैं।

इस मामले में, पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध SWDM ट्रांसीवर ध्यान का केंद्र बन गया है। उन्होंने आगे के सुधारों के माध्यम से न केवल ट्रांससीवर्स की पसंद को चौड़ा किया है, बल्कि 40G और 100G बिजली के स्तर पर 2-MMF बुनियादी ढांचे को बनाए रखने के लिए सिद्ध एलसी प्लग के उपयोग की भी अनुमति दी है।

निष्कर्ष
पहले से ही 40GbE और ईथरनेट से ऊपर के उन्नयन के लिए उपयोगकर्ता योजना बना रहे हैं। अनुप्रयोगों के विशाल बहुमत पोर्ट-टू-पोर्ट डिवाइस हैं। प्रत्येक पंक्ति के दोहरे फाइबर ओएम 3 को कई मामलों में लागू किया गया है, और सिस्टम अपग्रेड को आमतौर पर चरण दर चरण किया जाता है। पूर्वोक्त ब्रॉडबैंड MMF पिछले OM2, OM3 और यहां तक ​​कि OM4 MMF के साथ पूरी तरह से पिछड़ा हुआ है, और इसमें पारंपरिक तकनीकों की तुलना में हार्डवेयर को जोड़ने के लिए कोई अन्य आवश्यकता नहीं है, जो कि एक प्रमुख लाभ है। यह ब्रॉडबैंड MMF को मौजूदा 10G नेटवर्क को आर्थिक रूप से लागत प्रभावी 40G और 100G नेटवर्क में बदलने की अनुमति देता है, और भविष्य में इसे 200G में अपग्रेड किया जा सकता है। उसी समय, ब्रॉडबैंड MMF को IEEE802.3 द्वारा अगली पीढ़ी के MMF के रूप में पहचाना गया है, और नेटवर्क मानकों के आगामी सूत्रीकरण में समर्थित होगा।
उन लोगों के लिए जो लैन और डीसी नेटवर्क बैकबोन की लागत को नजरअंदाज नहीं कर सकते हैं, एमएम फाइबर अपूरणीय है। नई ब्रॉडबैंड एमएमएफ तकनीक एक लागत प्रभावी ट्रांसमिशन तकनीक प्रदान करती है जो एलसी डुप्लेक्स इन्फ्रास्ट्रक्चर मुद्दों से निपटने में आसान बनाती है। ब्रॉडबैंड MMF IEC और TIA की शर्तों के तहत एक मानक MM फाइबर बन गया है, और ISO / IEC11801 के अगले संशोधन में OM5 ऑप्टिकल केबल श्रेणी के रूप में परिभाषित किया जाएगा। इसके पहले वाणिज्यिक उत्पाद पहले से ही बाजार में उपलब्ध हैं।

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