OM5：掌聲還是噓聲？

　　Iccsz訊 OM5多模光纖于2016年上市，當(dāng)時(shí)引起了不小轟動(dòng)，但迄今為止普及率仍很低。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況?最初為什么研發(fā)OM5?未來(lái)前景如何;OM5能夠流行起來(lái)嗎?

　　多模光纖始終是局域網(wǎng)(LAN)和數(shù)據(jù)中心(DC)的主流光纖，原因主要可歸因于短距離的鏈路成本(指光纖、布線和光收發(fā)器的成本)最低。但OM1和OM2作為主流產(chǎn)品部署的日子已經(jīng)不復(fù)存在;帶寬更寬的光纖正在主導(dǎo)市場(chǎng)，例如OM3和OM4。而最近，OM5進(jìn)軍市場(chǎng)。想要了解OM5的誕生情況，必須對(duì)光收發(fā)器及其遵循標(biāo)準(zhǔn)有一定的了解。

　　首先，我們需要了解符合標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)器和專有收發(fā)器之間的差異。當(dāng)我們談?wù)撘蕴W(wǎng)環(huán)境下的符合標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器時(shí)，我們說(shuō)的是符合美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE) 802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的光傳輸和接收指南。當(dāng)我們談?wù)搶Ｓ?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e6%94%b6%e5%8f%91%e5%99%a8&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">收發(fā)器時(shí)，我們說(shuō)的是不符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)器，，可能因?yàn)樗嶙h物理介質(zhì)關(guān)聯(lián)層接口(PMD)技術(shù)并未得到足夠的會(huì)員投票，因此未被列入標(biāo)準(zhǔn)，或者因?yàn)?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e6%94%b6%e5%8f%91%e5%99%a8&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">收發(fā)器使用的技術(shù)不符合一個(gè)公開(kāi)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我們必須了解符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)器和專有收發(fā)器之間的差異，因?yàn)樽罱鼛啄晔袌?chǎng)上開(kāi)始出現(xiàn)各種收發(fā)器，其中很多是專有設(shè)計(jì)的收發(fā)器。

　　在以太網(wǎng)從1G升級(jí)到100G的過(guò)程中，所有符合標(biāo)準(zhǔn)的多模收發(fā)器均有一個(gè)共同點(diǎn)：他們使用工作在850nm波長(zhǎng)的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。VCSEL上市伊始，它被設(shè)計(jì)來(lái)發(fā)射專為支持多模光纖工作波長(zhǎng)850 nm的光源。由于VCSEL的工作波長(zhǎng)為850 nm，多模光纖設(shè)計(jì)和加工制造的后續(xù)工作都重點(diǎn)放在了850 nm的光纖帶寬優(yōu)化上。例如，當(dāng)推出OM4光纖時(shí)，OM4在850 nm工作波長(zhǎng)條件下的帶寬相對(duì)于OM3得到了顯著提高， OM4在850 nm工作波長(zhǎng)條件下可提供 4700 MHz•km的有效模式帶寬(EMB)，而OM3對(duì)應(yīng)的有效模式帶寬為2000 MHz•km。

　　關(guān)于多模收發(fā)器，我們必須要了解的第二點(diǎn)是并行傳輸?shù)母拍睿行┤藢⑵浞Q為并行光學(xué)。對(duì)于1G、10G和25G 的以太網(wǎng)速度來(lái)說(shuō)，多模收發(fā)器使用兩根光纖，其中一根用于傳輸信號(hào)，另一根用于接收信號(hào)。這種傳輸方式通常被稱為串行傳輸，因此使用兩芯光纖設(shè)備，收發(fā)器的連接器接口是LC雙工連接器。然而，隨著40G 802.3ba以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)于2010年得到批準(zhǔn)，并行光學(xué)的概念得以引入。對(duì)于40GBASE-SR4收發(fā)器來(lái)說(shuō)，我們使用四根并行光纖傳輸信號(hào)，每根光纖傳輸10G，而另外四根光纖每根接收10G信號(hào)。所以這些收發(fā)器的每個(gè)通道均需要八根光纖，因此，多光纖MTP®連接器被定義為這種收發(fā)器的連接接口。40GBASE-SR4等并行光學(xué)收發(fā)器的一個(gè)主要特征在于每根光纖傳輸10G信號(hào)，交換機(jī)上的一個(gè)40G MTP端口可以被分支為四個(gè)LC雙工10GBASE-SR端口，通?？娠@著降低每端口的供電成本，并獲得更高的交換機(jī)端口密度。在這種端口分支情況下，一個(gè)具有32 x 40G端口的板卡可分支為128 x 10G通道。對(duì)于需要端口分支功能且需要使用40GBASE-SR4收發(fā)器傳輸40G超過(guò)150 m的網(wǎng)絡(luò)管理員來(lái)說(shuō)，，可以使用一種專有的延長(zhǎng)傳輸距離收發(fā)器eSR4。

圖1： 40GBASE-SR4 8-光纖并行傳輸

　　準(zhǔn)備好了解OM5光纖的作用了嗎?不用擔(dān)心，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好了。正如我們所說(shuō)，最近幾年市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種專有收發(fā)器，例如最開(kāi)始時(shí)的40G BiDi收發(fā)器。BiDi收發(fā)器是一款2芯光纖設(shè)備，每根光纖均可進(jìn)行雙向傳輸;每根光纖均可傳輸或接收信號(hào)，且工作在不同波長(zhǎng)(850 nm 和900 nm)。由于BiDi收發(fā)器僅需要兩根光纖，因此它被設(shè)計(jì)用于為已經(jīng)安裝OM3或OM4雙芯連接的網(wǎng)絡(luò)提供向40G遷移的路徑，，從而無(wú)需額外安裝MPT連接產(chǎn)品。BiDi收發(fā)器已經(jīng)被驗(yàn)證是一個(gè)支持40G交換機(jī)鏈路的好的解決方案。必須注意的是，由于BiDi收發(fā)器的每根光纖既傳輸又接收信號(hào)，所以不支持端口分支功能。

　　在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，還有另一種收發(fā)器傳輸技術(shù)，短波分復(fù)用(SWDM)收發(fā)器。與用于40G鏈路的BiDi類似，SWDM收發(fā)器僅需要一個(gè)兩芯LC雙工連接，不同的是SWDM每根光纖工作在850nm到940nm之間的4個(gè)不同的波長(zhǎng)上，其中一根光纖專用于傳輸信號(hào)，另一根光纖專用于接收信號(hào)。

圖2： 40G 2芯 SWDM傳輸(4x10G/波長(zhǎng))

　　對(duì)于BiDi來(lái)說(shuō)，SWDM收發(fā)器是設(shè)計(jì)來(lái)為已安裝OM3/OM4雙工連接的網(wǎng)絡(luò)管理員提供升級(jí)到40G的另一種途徑，而無(wú)需再額外部署光纖。然而，四種傳輸波長(zhǎng)為行業(yè)帶來(lái)了一個(gè)有趣的問(wèn)題：鑒于OM3/OM4光纖帶寬通常僅針對(duì)于850 nm，如何量化這種工作波長(zhǎng)高達(dá)940 nm收發(fā)器的峰值表現(xiàn)?答案是：電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)在2014年創(chuàng)建了一個(gè)工作小組，為所謂的“寬帶多模光纖(WB MMF)”編制相關(guān)指南來(lái)支持SWDM傳輸。支持WB MMF的TIA-492AAAE標(biāo)準(zhǔn)于2016年6月發(fā)布。寬帶多模光纖實(shí)際上是一種OM4光纖，因?yàn)閷拵Ф嗄９饫w仍必須滿足OM4光纖在850 nm波長(zhǎng)下EMB≥4700 MHz•km的帶寬標(biāo)準(zhǔn)，，而且寬帶多模光纖還需規(guī)定在953 nm的帶寬。在953 nm波長(zhǎng)下的EMB參數(shù)需要≥2470 MHz•km。鑒于寬帶多模光纖是一種OM4光纖，它的一個(gè)早期命名提議是ISO/IEC命名的OM4W。然而，2016年10月的國(guó)際投票為寬帶多模光纖提供了一個(gè)三位數(shù)的命名，就這樣OM5光纖誕生了。

　　總結(jié)一下，上文中我們討論了收發(fā)器的類型，以及OM4光纖與OM5的對(duì)比情況。

表1：40G收發(fā)器總結(jié)

表2：OM3/OM4/OM5光纖帶寬總結(jié)

　　由于OM5光纖已經(jīng)面世且其定價(jià)高于OM4，它一定能夠提供更多的價(jià)值?應(yīng)該是的，否則就不需要為它制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)了。這就是為什么我們需要考慮各種不同多模光纖/收發(fā)器組合的距離傳輸能力的原因。即使大多數(shù)企業(yè)目前尚未運(yùn)行100G(目前主要被超大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商所采用)，但考慮到更高速網(wǎng)絡(luò)將會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)到來(lái)，所以我們根據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)連接的已公布收發(fā)器制造商規(guī)范，評(píng)估40G和100G的距離傳輸能力。

表3：不同光纖類型和收發(fā)器類型的傳輸距離(米)

　　注釋1：距離代表收發(fā)器制造商公布的參數(shù);有些交換機(jī)供應(yīng)商提供不同的參數(shù)。

　　注釋2：帶*標(biāo)的項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的傳輸距離，使用市場(chǎng)上存在的某些連接解決方案。

　　這里我們觀察到什么?

　　首先，使用SR4或eSR4收發(fā)器，由于這些收發(fā)器僅工作在850 nm波長(zhǎng)，所以O(shè)M4相對(duì)于OM3傳輸距離更長(zhǎng)，因?yàn)镺M4和OM5在850 nm滿足同樣的帶寬規(guī)范，所以OM5對(duì)OM4沒(méi)有傳輸距離優(yōu)勢(shì)。

　　在40G條件下，使用OM5的BiDi和SWDM均相對(duì)于使用OM4具有傳輸距離的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@些是多波長(zhǎng)收發(fā)器。然而，使用OM4光纖的BiDi 和SWDM分別能傳輸150m和350m已經(jīng)非常遠(yuǎn)，并對(duì)于大多數(shù)多模光纖應(yīng)用來(lái)說(shuō)已足夠。例如，已公布的行業(yè)數(shù)據(jù)顯示在數(shù)據(jù)中心，90%至95%的OM3/OM4鏈路長(zhǎng)度小于等于100m。

　　在100G條件下，OM5的距離優(yōu)勢(shì)適用于BiDi和SWDM收發(fā)器，因?yàn)?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=OM5&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">OM5可提供高達(dá)150 m的傳輸距離，相比之下，OM4的傳輸距離僅為100 m。最長(zhǎng)300 m的傳輸距離可以通過(guò)使用OM4光纖或OM5光纖的eSR4收發(fā)器提供。

　　所以考慮到這些因素，如何恰當(dāng)?shù)氖褂?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=OM5&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">OM5?答案是“看情況而定”。為了做決定，我們必須了解很多與網(wǎng)絡(luò)速度有關(guān)的參數(shù)、需要的傳輸距離，以及所使用的收發(fā)器技術(shù)。

　　例如，若您計(jì)劃使用符合標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)器，則您可使用SR4型收發(fā)器，而OM5相對(duì)于OM4沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)。或者，若您知道未來(lái)需要提供端口分支能力，則您可使用SR4或eSR4型收發(fā)器，同樣地，OM5相對(duì)于OM4也沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)。

　　若您計(jì)劃使用 BiDi或SWDM收發(fā)器，則網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和距離變?yōu)榱藳Q定性因素。正如我們所說(shuō)的，在40G的世界中，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)管理員不會(huì)使用很多傳輸距離超過(guò)150 m的鏈路，所以O(shè)M4可滿足大多數(shù)需求，而OM5 / SWDM組合可使傳輸距離達(dá)到440 m，只對(duì)少數(shù)人有價(jià)值。然而，若您計(jì)劃擴(kuò)展至100G，則您將有大量傳輸距離超過(guò)100 m的鏈路，此時(shí)OM5的使用優(yōu)勢(shì)凸顯出現(xiàn)，因其傳輸距離比OM4多50m。鑒于只有一部分網(wǎng)絡(luò)管理員的多模光纖鏈路超過(guò)100m，而且企業(yè)局域網(wǎng)或數(shù)據(jù)中心很少部署100G網(wǎng)絡(luò)，這就解釋了OM5迄今為止普及率較低的原因，只是簡(jiǎn)單的因?yàn)椴恍枰?/p>

　　未來(lái)前景如何?好吧，如果我們有一個(gè)水晶球的話，我們更愿意用它來(lái)預(yù)測(cè)彩票號(hào)碼，而不是預(yù)測(cè)光纖的部署趨勢(shì)。然而，當(dāng)企業(yè)部署100G開(kāi)始變得更普遍時(shí)，若需要傳輸距離達(dá)到150 m的話，則OM5的吸引力更大。OM5確實(shí)可為使用BiDi或SWDM收發(fā)器部署100G網(wǎng)絡(luò)并需要鏈路長(zhǎng)度在100~150 m之間的網(wǎng)絡(luò)管理員提供一些價(jià)值。OM5目前并未被包括在任何已公布以太網(wǎng)或光纖通道標(biāo)準(zhǔn)中作為一個(gè)物理傳輸媒介選項(xiàng)，然而，若未來(lái)以太網(wǎng)或光纖通道采用SWDM收發(fā)器的話，將OM5光纖和OM3/OM4光纖一樣列入標(biāo)準(zhǔn)中可用光纖選項(xiàng)將是合乎邏輯的。有一件事情是肯定的：滿足傳輸距離的前提下，鏈路成本最低的方案將會(huì)取勝。

　　作者：Scott Gregg 康寧光通信亞太市場(chǎng)總監(jiān)