宽带多模光纤(WBMMF)技术优势
随着100G-NG,200G/400G以太网乃至1T以太网的提出,传统的多模光纤在芯数和距离上成为阻碍未来以太网络发展的瓶颈,而宽带多模光纤(WBMMF)的出现打破了传统多模光纤的技术瓶颈。
首先,它借鉴了单模光纤的波分复用(WDM)技术,延展了网络传输时的可用波长范围,能够在一芯多模光纤上支持4个波长,把需要的光纤芯数降低为之前的1/4。
此外,宽带多模光纤(WBMMF)在有效模式带宽(EMB)上有了更高的突破。如下图所示,在光纤有效模式带宽(EMB)方面远超传统的OM4多模光纤,850纳米波长上有效模式带宽(EMB)提高到6000MHZ.km,在880纳米波长附近更是达到8000MHZ.km。更高的带宽意味着为未来可能出现的更高速的以太网提供余量空间。
其次,宽带多模光纤(WBMMF)支持高速以太网传输能够达到更远的距离。2015年初推出的一款100G的光纤收发器,仅需要两芯宽带多模光纤 (WBMMF), 每芯光纤采用4个不同波长,每个波长传输25Gbps,最远达到了450米的传输距离。
WBMMF的工作波长及采用短波波长的原因
100G SWDM4采用短波波分复用 (SWDM) 技术,在一芯多模光纤上复用4个短波波长,短波波分复用 (SWDM) 设备要求不同的波长之间保持30纳米的间隔。传统OM4多模光纤上的测试数据表明:当波长超过850纳米,垂直腔面发射激光 (VCSEL) 光源的优势会被充分发挥,多模光纤的色散带宽 (Chromatic Bandwidth) 会增加,传输距离会相应提高。因此,工作波长从850纳米开始,每隔30纳米增加一个波长,一共4个波长,因而宽带多模光纤(WBMMF)工作波长在850到950纳米区间范围内。
光收发器设备的成本与波长成正比,波长越长,收发器成本越高。宽带多模光纤(WBMMF) 在850-950纳米短波波长区间能够支持低成本高性能的垂直腔面发射激光 (VCSEL) 光源。垂直腔面发射激光 (VCSEL) 光源价格和功耗远低于长波的激光(LD)光源,相对于发光二级管(LED)光源只能支持622Mbps以下的以太网,垂直腔面发射激光 (VCSEL) 光源能够支持100Gbps甚至更高速的以太网。
简而言之,宽带多模光纤(WBMMF)采用低成本的短波波长,收发器的成本和功耗都会远低于采用长波激光光源的单模光纤解决方案。
工作波长增加,色散带宽增加(传输距离增加)
WBMMF相关的国际标准
宽带多模光纤 (WBMMF)的标准化工作得到了TIA、ISO、IEEE的共同关注和支持。
TIA TR42委员会在2014年就把讨论宽带多模光纤 (WBMMF) 标准化列入了讨论项目,得到了所有网络收发器厂商,网络设备厂商和布线厂商的一致赞同,2015年6月TIA TR42委员会投票通过,同意开发宽带多模光纤 (WBMMF) 标准,并将命名为TIA-492AAAE ,预计正式标准最迟会在2016年11月前正式颁布 。
ISO/IEC JCT1 SC25委员会WG3工作组在2015年听取了TIA代表的汇报,决定在2016年将把制定宽带多模光纤 (WBMMF) 标准纳入议程, ISO/IEC JCT1 SC25委员会WG3工作组正在就这种新型的多模光纤 (WBMMF) 命名征求各国专家意见。
2016年1月在IEEE亚特兰大的会议上,TIA代表向IEEE汇报了宽带多模光纤 (WBMMF) 标准的最新进展。
WBMMF如何解决色散的问题
色散(Chromatic Dispersion)是多模光纤特有的现象,色散是由于不同的波长传输的速度不同因此到达终点的时间不一致而导致的。色散和差模延迟(DMD) 非常类似,差模延迟是由于多模光纤内存在不同的传输模式,不同模式到达接收端时间不一致,如果延迟过大,会对网络造成丢包,通常实验室采用专业的检测设备评估差模延迟的影响。
差模延迟测试(DMD)
事实上,在所有采用波分复用和并行传输的高速以太网,普遍存在着信号到达接收端出现延迟的情况,这种现象称为偏移(Skew),最快和最慢的信号之间的偏差称为偏移时差(Skew variation)。例如,100GBase-SR10采用20芯光纤并行传输,10发10收,这10芯接受或发送的光纤之间也会产生信号到达接收端不一致的现象。
IEEE对于偏移和偏移时差有严格的定义,光纤收发器厂商在定义收发器标准的时侯会遵循IEEE的100G以太网络标准最大偏移79ns,通道/波长之间偏移时差不超过2.5ns的要求,光纤收发器通过估算最差的偏移进行信号补偿,从而严格控制偏移误差的范围。实验室模拟不同类型的场景测试表明,色散导致的偏移时差原低于IEEE标准要求,几乎可以忽略不计。
WBMMF是否兼容传统的OM3, OM4多模光纤
宽带多模光纤(WBMMF)的光纤预制棒制造工艺得到了优化,因而能够支持更广阔的带宽范围,在物理上它仍然保持50/125微米的纤芯/涂敷层的结构,因此完全向前兼容传统的OM3,OM4多模光纤。