Параллельная передача по оптическим волокнам способствует увеличению скорости передачи данных

Patrick McLaughlin – “Issue of Cabling Installation & Maintenance Magazine”, март 2015 г.

Физические интерфейсы, которые поддерживают параллельную оптическую передачу претерпели изменение с основных 12 оптических волокон до 8 и 16 оптических волокон для адаптации к передачи данных на скоростях, принятых сейчас и используемых в будущем.

Характеристики и применение оптических разъемов МРО продолжают совершенствоваться. Они буквально становятся основным элементом, определяющим  высокоскоростные характеристики оптоволоконной передачи данных в настоящее время. Разъемы МРО широко используются для работы с интерфейсами оптической передачи, содержащими 12 и 24 оптических волокна, обеспечивая поддержку на физическом уровне параллельной оптической передачи, в частности, передачи данных на скоростях 40 и 100 Гбит в секунду. При параллельной оптической передаче в сети Ethernet со скоростью 40 Гбит/с, четыре отдельных оптических тракта по 10 Гбит/с обеспечивают передачу данных в одном направлении (в направлении передачи) и другие четыре отдельных оптических тракта по 10 Гбит/с обеспечивают передачу данных в обратном направлении (в направлении приема).

Параллельная оптическая передача на скорости 100 Гбит в секунду использует передачу данных по 10 каналам со скоростью 10 Гбит/с и прием по 10 каналам со скоростью 10 Гбит/с. Два разъема МРО на 12 оптических волокон каждый могут соединяться с одним разъемом МРО на 24 оптических волокна. Многие сетевые эксперты указывают, что прокладка оптических каналов на основе разъемов МРО в ЦОД-ах,  это путь для  подготовки кабельной инфраструктуры, работающей в настоящее время в сети Ethernet со скоростью от 1 до 10 Гбит/с к переходу, в дальнейшем, на скорости в сети Ethernet от 40  и/или 100 Гбит/с при параллельной оптической передаче.

Неиспользуемые линии

Доктор Casimer DeCusatis, дипломированный инженер, доцент в Marist College, взял на себя вести  блог OFC прошлым летом для  дискуссии по вопросам передачи данных в Ethernet со скоростями  40 и 100 Гбит/с.

В данном блоге доктор DeCusatis объясняет: «Хотя в большинстве случаев на Ethernet рынке используются скорости от 1 до10 Гбит/с, однако имеется небольшой, но растущий интерес  к значительно более высоким скоростям передачи данных от 40 до 100 Гбит/с, что составляет порядка 10% объема рынка. На первом этапе переход на более высокие скорости передачи данных в сетях Ethernet  будет заметен реально только через 5-6 лет. Говоря другими словами, скорость  40 Гбит/с станет теперь основополагающей. После объяснения характеристик МРО, интерфейс которого выбирается для параллельной оптической передачи, доктор DeCusatis констатирует, “По различным историческим причинам, эти коннекторы (МРО) были стандартизированы на использование по 12 оптических волокон в каждом, что не обеспечивает оптимальной работы в системах передачи данных сети. Для системы 40G, если придерживаться стандарта 1х12 оптических волокон для коннектора МРО и принять во внимание кабель, то самые крайние слева  четыре оптические волокна используются для передачи данных, средние четыре оптические волокна остаются неиспользованными и самые крайние справа четыре  волокна используется для приема данных. Мы можем сделать что-нибудь аналогичное, чтобы соединить 10 Гигабитные каналы в дуплексный 100 Гигабитный канал, но нам потребуется МРО коннектор с двумя рядами по 12 волокон каждый. Мы оставляем наиболее удаленные от центра оптические волокна на другом конце этих рядов свободными и используем оставшиеся 10 оптических волокон в верхнем ряду для передачи данных и еще остальные 10 волокон в нижнем ряду для приема. В продолжение нескольких прошедших лет провайдеры оптической связи ввели в действие системы, чтобы противодействовать очевидной неэффективности МРО коннекторов ориентированных на 12 волокон.

Например, Sumitomo Electric Lightwave предлагает переходные кассеты с 12 на 8 оптических волокон. Характерной особенностью кассет является МРО соединение на 12 или 24  оптических волокна в задней части и на 8 оптических волокон МРО спереди. По мнению Sumitomo, данные кассеты “Предназначены для того, чтобы быстро и легко перейти от существующей 1/10 Гбит/с сети на 12 оптических волокон и кабельную инфраструктуру со скоростью 40/100 Гбит/с.»

Кроме того Corning Optical Communication предлагает набор Premium Edge Advanced Optics для решения данной проблемы, который включает в себя переходную  модульную схему и кабельные  пучки. По заявлению компании, это  «позволяет полностью использовать магистраль на 12 оптических волокон при переходе на скорости 30 Гбит/с при использовании 8-ми волокон. Если не использовать такого перехода, то ЦОДы, работающие на скорости передачи данных 40 Гбит/с по оптическим интерфейсам   параллельной  передачи на существующих оптических магистралях, будут использовать только 66 процентов смонтированных опто волокон.»  Другие компании  указывают на практические преимущества, которые помогут увеличить эффективность использования систем на основе 24 оптических волокон. Данные принципы модификации физического уровня могут использоваться в настоящее время в сетях Ethernet со скоростью передачи 100 Гбит/с в развитии «4х25» параллельной оптической итерации  скорости 100 Гбит/с, включающей четыре оптических  канала для передачи и четыре канала для приема, каждый на 25 Гбит/с.

Готовность к скоростям 400 Гбит/с

По утверждению доктора DeCusatis рынок для систем передачи на скоростях 40 Гбит/с для ЦОДов и оптических соединительных разъемов только начинает рзвиваться. Но,  в то время как это происходит, пользователи самых современных телекоммуникационных систем задумываются о скоростях в 40 Гбит/с и даже 100 Гбит/с. Продолжаются усилия по стандартизации протоколов для сетей Ethernet со скоростью передачи 100 Гбит/с. В центре этой дискуссии вопрос об использовании МРО коннекторов. В сентябре 2014 года была проведена презентация рабочей группы IEEE PB02.3bs по разработке протоколов для скорости 400 Гбит/с по тематике протокола для  кабельной инфраструктуры 400GBase-SR16. Следует отметить, что цифра «16» в спецификации указывает на 16 оптических каналов передачи (соответственно и 16 оптических каналов приема). Таким образом работа с оборудованием по протоколу 400GBase-SR16 потребует 16 каналов по 25 Гбит/с  на передачу и 16 каналов по 25 Гбит/с на прием. Презентация рабочей группы IEEE PB02 была посвящена, в основном, 16 оптоволоконным (однорядным) или 32 оптоволоконным (двухрядным) коннекторам, выполненным в стиле МРО для обеспечения скорости в 400 Гбит/с. В Северной Америке это обсуждается в подкомитете  Ассоциации Телекоммуникационной промышленности (Telecommunication Industry Association (TIA) TR-42.13.

В ходе презентации IEEE было отмечено, что фирма US Conec имеет обжимной инструмент серийного производства 1х16 и 2х16 МТ. US Conec начала отбор образцов обжимных коннекторов и компонентов разъемов  для новых форматов на 16 и 32 оптических волокна, которые проходят процесс стандартизации в настоящее время. US Conec объясняет, “Новое поколение протоколов параллельной оптической передачи согласовано для передачи по 8 и 16 каналам. Требуется-ли применение подвод  многочисленных QSFP соединений для 8 оптических волокон (4Тх / 4 Rx) или прямой  подвод для 32 параллельных оптических волокон (16Тх / 16 Rx), как это было предложено по инициативе IEEE P802.3bs для скорости 400 Гбит/с.

Новый оптический формат передачи фирмы US Conec X-16 МТ  является идеальным решением для соединений повышенной плотности.  «Новый  формат X-16 МТ  использует те же внешние обжимные элементы с такими же габаритными размерами,  что и существующие в настоящее время традиционные изделия на 12 оптических волокон. Максимальное использование всех проверенных характеристик и технологии US Conec для форматов повышенной плотности обжимных коннекторов PRS MT гарантирует надлежайшее качество. Коннекторы содержат маленькое отверстие для направляющего штифта и ответное отверстие с требуемой глубиной и полностью совместимы с коннекторами на базе разъемов МТ. Продолжаются работы  комитета TIA TR-42 над  проектом стандарта FOCIS – 18, который устанавливает стандартизацию для применения 16 и 32 волокон.

При рассмотрении развития линейки оптических коннекторов, следует обратить внимание на то, что их внешние размеры будут такими же, как и у оптических разъемов МРО, определенных в стандарте  FOCIS-5. Существует  потенциальная возможность  соединения разъема типа «папа» на 16 или 32 оптических волокна, соответствующего стандарту FOCIS – 18 с разъемом  типа «мама» на 12 или 24 оптических волокна, соответствующим стандарту FOCIS-5. Разработчики стандарта FOCIS – 18 принимают меры для предотвращения такого хода развития событий. Единственная возможность для стандарта FOCIS – 18 установить такую коммутацию, которая отличалась бы от используемых в стандарте FOCIS-5, но детали пока не уточняются и данный вопрос находятся в стадии разработки.

Перевод статьи: Игорь Савин, редакция: Евгений Запорощенко, ООО «Сонет Инвест», май 2015 г.  

Опубликовано: 12.05.15