Vodnik po optičnih kablih 100G: vrste, priključki, razdalje in nasveti za izbiro

Če raziskujete 100G optični kabel, je velika verjetnost, da morate zgraditi ali nadgraditi povezavo, ki prenaša 100-gigabitni ethernetni promet. Preden primerjate izdelke, je bolje razumeti terminologijo. V omrežju se 100G (ali 100GbE) nanaša na 100-gigabit-na-sekundo ethernetno povezavo – ne 100 gigabajtov. Številni seznami izdelkov mimogrede pravijo "100 GB optičnih vlaken", vendar se resnična specifikacija nanaša na hitrost prenosa podatkov in ne na zmogljivost shranjevanja.

Še pomembneje pa je, da povezave 100G nikoli ne definira sam povezovalni kabel. Celotna optična pot vključuje stikalo ali vrata NIC, sprejemno-sprejemni modul, vrsto vlakna, slog konektorja, razdaljo povezave in proračun izgube. Dva kabla, ki sta videti kot "optična", se lahko obnašata zelo različno, ko upoštevate te spremenljivke. Glede na Cisco QSFP-100G modul s podatkovnim listom nekatere povezave 100G uporabljajo dupleksne LC priključke, druge se zanašajo na vzporedna vlakna MPO, novejša enojna-lambda optika pa uporablja modulacijo PAM4 na eni sami valovni dolžini – vse pod istim okriljem »100G«.

Kaj dejansko pomeni "100G optični kabel"?

Na trgu se fraza "100G optični kabel" ohlapno uporablja. Lahko se nanaša na standardpatch kabel iz optičnih vlaken, aktivni optični kabel (AOC) ali celotna optična povezava 100GbE, zgrajena iz sprejemnikov QSFP28 in strukturiranih kablov. Če iščete ta izraz na spletu, boste videli strani, ki ponujajo priključne kable LC-LC OM4 poleg sklopov QSFP28 AOC - dva zelo različna izdelka, ki rešujeta različne težave.

Za inženirske odločitve in odločitve o nabavi je najuporabnejši način razmišljanja o 100G naslednji: kabel je ena komponenta v povezavi, ki temelji-na standardih, povezovalni kabel z oceno »100G-« pa ne zagotavlja, da bodo katera koli vrata 100G delovala z njim. Optika in medij se morata ujemati. Dupleksna-večmodna povezava LC in vzporedna-optična povezava-na osnovi MPO lahko prenašata 100G, vendar to počneta prek bistveno različnih fizičnih{11}}zasnov plasti z različnimi omejitvami dosega in številom vlaken.

Vrste 100G vlaken: večmodni v primerjavi z eno-načinom

Na najvišji ravni lahko 100G preseževečmodna vlakna za krajše povezave in eno-modna vlakna za daljše povezave. Večmodnost ostaja priljubljena v podatkovnih centrih, ker večina povezav med-omarami in vrsticami-to-vrstami dobro sodi v njegove meje dosega, kombinacija večmodnih vlaken in sprejemnikov, ki temeljijo na VCSEL-je lahko stroškovno-učinkovita v velikem obsegu. En-način postane močnejša izbira, ko se razdalje večajo onkraj podatkovne dvorane ali ko želite prilagodljivost za podporo prihodnjih nadgradenj hitrosti brez zamenjave kabelske infrastrukture.

Ključni vpogled, ki ga mnogi kupci pogrešajo, je, da oddajnik-sprejemnik določa, kako se 100G prenaša po vlaknu. 100G večmodna uvedba lahko uporablja duplex LC z BiDi ali enojno-lambda kratko-optiko ali pa lahko uporablja MPO s štirimi vzporednimi pasovi 25G. Uvedba 100G z enim-načinom lahko uporablja dupleksni LC za 500 m, 2 km ali 10 km -, pri čemer vsak zahteva drugačno optiko, vendar isti priključek. Zato pravo izhodiščno vprašanje ni "Kateri kabel naj kupim?" ampak "Katero 100G optično in povezovalno arhitekturo gradim?"

OM3 proti OM4 proti OM5 proti OS2: Izbira pravega razreda vlaken za 100 G

OM3

Vlakna OM3 lahko še vedno delujejo za 100G, vendar z omejenim prostorom. Glede na Ciscov podatkovni list modul 100GBASE-SR4 QSFP podpira do 70 m na OM3 z uporabo vzporedne optike MPO, medtem ko enojni-lambda 100GBASE-SR (PAM4) duplex modul LC doseže tudi 70 m na OM3. Če je vaša obstoječa naprava OM3 in so vaše povezave kratke -, recimo, zgornje--povezave omare pod 50 m -, vam morda ne bo treba zamenjati kabla. Toda pri novih namestitvah OM3 pušča malo rezerve za patch panele, konektorje in izgube pri usmerjanju, zaradi česar je tvegana privzeta nastavitev za gradnje 100G.

OM4

Za večino novih večnačinskih uvedb-kratkega dosega,OM4 je praktična privzeta vrednost. Razširi doseg 100GBASE-SR4 na 100 m na MPO in podpira tudi duplex LC single-lambda 100G na 100 m. V resničnih nadgradnjah podatkovnih centrov je OM4 razred vlaken, ki se najpogosteje navaja, ker ponuja pomembno izboljšanje razdalje v primerjavi z OM3, hkrati pa se izogiba cenovni premiji OM5. Če je vaša aplikacija 100G standardna povezava znotraj-podatkovnega-centra in je vaša najdaljša pot udobno znotraj 100 m, je OM4 pogosto najčistejši odgovor.

OM5

OM5 ni univerzalna nadgradnja v primerjavi z OM4 -Corning nagovarja neposrednov svoji analizi scenarijev uvedbe OM5. Prednost OM5 je v njegovi širokopasovni zasnovi (850–953 nm), ki koristi oddajnikom BiDi in SWDM, ki oddajajo več valovnih dolžin hkrati. Pri 100G OM5 razširi doseg BiDi na 150 m v primerjavi s 100 m pri OM4 -, kar je prava pridobitev, ko imate povezave v razponu 100–150 m. Vendar Corning prav tako navaja, da s standardi-oddajno-sprejemniki tipa SR4, ki delujejo izključno pri 850 nm, OM5 ne zagotavlja nobene prednosti na razdalji v primerjavi z OM4, ker imata oba razreda vlaken enako učinkovito modalno pasovno širino 4700 MHz·km pri tej valovni dolžini. V praksi to pomeni, da bi morali plačati premijo OM5 le, če vaša tehnologija oddajnika-sprejemnika dejansko uporablja več valovnih dolžin.

OS2 Single-Mode

Za-povezave med zgradbami, hrbtenice kampusa, povezave podzemne železnice ali katero koli pot, daljšo od približno 150 m,OS2 eno-optično vlaknoobičajno boljša strateška izbira. Ciscova linija 100G vključuje dupleksne LC eno-module za 500 m (100GBASE-DR), 2 km (100GBASE-FR/CWDM4) in 10 km (100GBASE-LR4) - in koherentno optiko, kot je QSFP28 100G ZR, lahko potisne do 80 km prek ojačanih povezav DWDM. Enojni-način prav tako poenostavlja prihodnjo selitev: ista kabelska naprava OS2, ki danes prenaša 100G, lahko jutri podpira 400G ali celo 800G optiko brez ponovnega{23}}kabliranja.

Povzetek izbire 100G vlaken

Opomba: Vrednosti dosega so cilji načrtovanja iz specifikacij Cisco in IEEE. Dejanska zmogljivost na terenu je odvisna od kakovosti konektorja, izgube v spoju in skupnega slabljenja povezave.

LC proti MPO priključkom za 100G: katerega potrebujete?

ObaLC konektorjiinMPO priključkise uporabljajo v omrežjih 100G, vendar služijo različnim optičnim arhitekturam. Izbira konektorja ni stvar preference -, temveč jo določa oddajnik-sprejemnik, ki ga uporabljate.

Ko potrebujete MPO:Vzporedni-optični sprejemniki, kot sta 100GBASE-SR4 in 100GBASE-PSM4, razdelijo signal 100G na štiri pasove 25G, od katerih se vsak prenaša po ločenem vlakenskem nizu. Ti moduli zahtevajoMPO/MTP povezovalni kabelz 8 ali 12 vlakni. TheStandard IEEE 802.3bmdefinira fizično plast 100GBASE-SR4 z uporabo konektorjev MPO-12 prek večmodnega vlakna. V okoljih strukturiranih kablov postaneta upravljanje polarnosti in preslikava voznih pasov ključnega pomena – tema je dobro zajeta vVodila za vlakna MPO/MTP.

Ko potrebujete duplex LC:Posamezni-lambda in WDM-oddajniki-sprejemniki 100G - vključno z moduli 100GBASE-DR, FR, CWDM4, LR4 in BiDi - multipleksirajo vse optične kanale na en sam par vlaken. Uporabljajo standardne dupleksne LC povezovalne kable, ki poenostavijo kabliranje in popravljanje v velikem obsegu. Za popravilo z večjo gostoto so na voljo rešitve konektorjev LC z visoko{11}}gostoto, da povečate število vrat na enoto omare.

Ena pogosta napaka pri nabavi je nakup glavnih kablov MPO za namestitev, ki uporablja optiko duplex-LC, ali obratno. To se zgodi, ko kupci izberejo kable, ki temeljijo na splošnem trženju "100G" in ne na potrditvi dejanskega vmesnika oddajnika. Preden naročite kabel, na podatkovnem listu vedno preverite vrsto konektorja modula.

Kako daleč lahko seže 100G optična povezava?

Za »100G« ni ene same največje razdalje, ker izraz zajema veliko različnih fizičnih-standardov plasti. Tukaj je praktična razčlenitev na podlagi objavljenih specifikacij izPodatkovni list modula Cisco QSFP-100Gin ustrezne spremembe IEEE 802.3:

Upoštevajte, da je objavljeni doseg cilj načrtovanja ob predpostavki čiste povezave s pravilno zaključenimi konektorji. V resničnem svetu vsaka povezovalna plošča, vsak spojen par konektorjev in vsak ovinek v kablu doda izgubo. Umazane ali poškodovane končne površine konektorjev so eden najpogostejših vzrokov za okvare 100G povezave v produkcijskih okoljih. Zato izkušene omrežne ekipe načrtujejo z rezervo -, ki običajno cilja na razdalje povezav, ki so vsaj 20 % krajše od objavljene največje vrednosti.

Kako izbrati pravi 100G optični kabel: okvir za odločitev

Namesto da sledite splošnemu kontrolnemu seznamu, uporabite ta-odločitveni pristop, ki odraža, kako dejansko potekata nabava in uvedba v projektih podatkovnega centra in kampusa.

1. korak: Identificirajte vmesnik oddajnika

Začnite z vrati, ne s katalogom kablov. Preverite stikalo, usmerjevalnik ali omrežno kartico, da preverite, ali uporablja aReža QSFP28ali drug faktor oblike. Nato določite natančen optični modul, ki ga boste uporabili - to določa, ali potrebujete duplex LC ali MPO, multimode ali single-mode. Preskok tega koraka je edini najpogostejši razlog za neuspešne nakupe "100G-združljivih" kablov v resničnih projektih.

2. korak: Izmerite (ne ocenite) razdaljo povezave

Hodite po dejanski trasi kabla in upoštevajte povezovalne plošče, ohlapne zanke in vse navpične ali vodoravne prehode. Povezava, ki je na tlorisu videti kot "približno 80 m", lahko zlahka postane 95 m, ko vključite napeljavo kablov nad glavo. Za kratke-vrstne ali iste-prostorske povezave pod 100 m je večnačinovni OM4 v kombinaciji z ustrezno-optiko kratkega dosega običajno pravi odgovor. Za vse, kar prečka meje zgradbe ali presega 150 m, so eno-patch kabli LC in ustrezna optika skoraj vedno varnejša izbira.

3. korak: Preverite vrsto in polariteto priključka

Neusklajenost konektorjev je najhitrejši način zapravljanja proračuna. Duplex LC in MPO nista zamenljivi možnosti, ki jih izberete po želji; so del oblikovanja povezave. V vzporednih-optičnih okoljih, ki uporabljajo MPO, morate tudi upravljatipolarnost in zemljevid voznega pasu- korak, ki ga je zlahka spregledati pri naročanju-prekončanih glavnih kablov. Za sklope MPO pred oddajo naročila potrdite, ali vaš dizajn zahteva polarnost tipa A, tipa B ali tipa C.

4. korak: upoštevajte svoj načrt nadgradnje

Če nameravate v naslednjih 3–5 letih preiti na 400G ali 800G, bi to moralo oblikovati vašo izbiro kabla danes. Enoj-optično vlakno OS2 podpira skoraj vse hitrostne razrede od 100G do 800G brez ponovnega{9}}kabliranja. Kar zadeva več načinov, OM4 obravnava trenutne 100G in nekatere 400G vzporedne-optične standarde, medtem ko OM5 doda vrednost le, če vaša pot nadgradnje 400G posebej vključuje SWDM ali širokopasovno optiko. Izbira na podlagi realističnega načrta nadgradnje - namesto predpostavke, da je najnovejši razred vlaken vedno najboljši -, prepreči prekomerno porabo brez žrtvovanja prihodnje prilagodljivosti.

5. korak: obravnavajte namestitveno okolje

Ocena kabelskega plašča (OFNR, OFNP, LSZH), pogoji napeljave, skladnost radija upogiba inzahteve za namestitev v zaprtih prostorih in na prostemvse vpliva na to, ali bo tehnično pravilna zasnova dejansko dobro delovala po uvedbi. V okoljih z visoko-gosto popravkov, kjer se na ducate kablov steka na eni sami plošči, postaneta upravljanje radija upogiba in vzdrževanje čistoče konektorjev še posebej pomembna.

Hitri vodnik po scenariju

100G patch kabel proti AOC proti oddajniku + strukturirano ožičenje

Ko ljudje iščejo »100G optični kabel«, pogosto naletijo na tri različne kategorije izdelkov, ki služijo različnim namenom:

Patch kabli iz pasivnih vlakenso standardni vlakneni mostički -, kot je anOM4 MPO patch kabelali enojni -način LC-LC mostiček -, ki se uporablja za povezavo oddajnika-sprejemnika s povezovalno ploščo ali neposredno med dvema oddajno-sprejemnikoma prek strukturiranega kabla. Ne prenašajo elektronike in nimajo omejitve razdalje, ki presega tisto, kar podpirata oddajnik-sprejemnik in kakovost vlaken.

Aktivni optični kabli (AOC)integrirajte optiko oddajnika v sam kabelski sklop. AQSFP28 AOCpriključi neposredno na dve stikalni vrati brez potrebe po ločenem oddajniku. AOC so tanjši, lažji in preprostejši za namestitev kot bakreni kabli DAC pri daljših dosegih, zaradi česar so priljubljeni za povezave znotraj-omaja in kratke navzkrižne-povezave. Vendar jih ni mogoče prekiniti s poljem-in jih ni mogoče ponovno-uporabiti z drugo optiko, če se vaše zahteve glede hitrosti spremenijo.

Transiver + strukturno kabliranjeje pristop, ki ga večina podatkovnih centrov uporablja v velikem obsegu. Namestite trajne optične infrastrukture - glavne kable, povezovalne plošče in adapterje za optična vlakna - in nato uporabite vtične oddajnike-sprejemnike QSFP28 s kratkimi povezovalnimi kabli na vsakem koncu. Ta pristop je bolj prilagodljiv in ga je lažje vzdrževati kot AOC-ji za-razmestitve v velikem obsegu, ker lahko spreminjate oddajnike-sprejemnike neodvisno od kablov.

Pogoste napake, ki povzročajo okvare 100G optične povezave

Ob predpostavki, da kateri koli kabel z oznako "100G" deluje s katero koli napravo 100G.

To je verjetno najpogostejša napaka pri nakupu. Povezava 100G zahteva poravnavo vrat, oddajnika, razreda vlaken, vrste konektorja in razdalje. Nakup glavnega kabla MPO OM4 za stikalna vrata, opremljena z dupleks-LC eno{5}}oddajno-sprejemno-sprejemno enoto, ne bo deloval, ne glede na to, kaj piše na embalaži kabla.

Obravnavanje OM5 kot samodejne nadgradnje.

Kot je pojasnjeno v tehničnih navodilih podjetja Corning, OM5 ne zagotavlja nobene prednosti glede razdalje pred OM4, če se uporablja s standardnimi 850 nm sprejemniki in sprejemniki tipa SR4-. Premija je upravičena samo pri uporabi optike BiDi ali SWDM, ki uporablja več valovnih dolžin. V mnogih postopkih RFQ kupci navedejo OM5 "za-prihodnost preverjanja", ne da bi potrdili, ali njihov dejanski načrt oddajnika-sprejemnika vključuje SWDM - in na koncu plačajo več za nič praktične koristi.

Ignoriranje kontaminacije priključka.

Končna stran vlakna, onesnažena s prahom ali oljem, je glavni vzrok za nestabilnost optične povezave. V okoljih 100G, kjer so meje signala lahko manjše kot pri nižjih hitrostih, lahko celo majhen delec na konektorju potisne povezavo pod prag. Vzpostavitev protokola »preglej, preden se povežete« - z uporabo fiber mikroskopa za preverjanje vsakega priključka pred spajanjem - prepreči velik delež napak na terenu.

Prekoračitev radija upogiba med namestitvijo.

Optični kabli, ki so prepognjeni, speljani pretesno okrog vogalov ali zmečkani s kabelskimi vezicami, bodo pokazali večje slabljenje in morebitne občasne napake. To je težje diagnosticirati kot umazan priključek, ker je kabel videti fizično nedotaknjen. V takih primerihOTDR testiranje na več valovnih dolžinahlahko pomaga locirati napetostno točko vzdolž poti vlaken.

Osnove namestitve in odpravljanja težav

Pred namestitvijo izvedite kontrolni seznam pred-namestitvijo: potrdite model oddajnika, vrsto priključka,razred vlakenin skupna dolžina poti, vključno z ohlapnimi zankami. Med namestitvijo upoštevajte nazivne polmere krivine (običajno 10 × zunanji premer kabla za neobremenjene krivine), izogibajte se zmečkaninam ali zvijanju in imejte zaščitne pokrovčke proti prahu na vseh konektorjih do trenutka spajanja.

Za odpravljanje težav začnite preprosto. Vizualni pregled z vlaknenim mikroskopom bi moral biti vaš prvi korak pri kakršni koli domnevni težavi s kontaminacijo. Kalibriran optični merilnik moči preveri vstavljeno izgubo od konca do konca glede na proračun izgube povezave. Če morate poiskati določen dogodek -, kot je slab spoj, makropregib ali poškodovan konektor sredi-razpona -, OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer) zagotavlja razdaljo-preslikano sled celotne poti vlakna. Za kakovost končne strani-konektorja primerjajte rezultate pregledov z merili za sprejem/neuspeh IEC 61300-3-35.

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali lahko vlakna OM3 podpirajo 100G?

Da, vendar z zmanjšanim dosegom. Standard 100GBASE-SR4 podpira 70 m na OM3 v primerjavi s 100 m na OM4. Za obstoječe naprave OM3 s kratkimi povezavami je 100G izvedljivo. Za novogradnje OM4 zagotavlja več marže ob skromnem povečanju stroškov.

Ali je 100G vlakno vedno MPO?

Ne. Vzporedni{1}}optični standardi, kot sta 100GBASE-SR4 in PSM4, uporabljajo priključke MPO, vendar številni standardi 100G -, vključno z DR, FR, CWDM4, LR4, BiDi in ZR -, uporabljajo dupleksni LC. Konektor je v celoti odvisen od optične arhitekture oddajnika.

Kateri konektor uporablja oddajnik-sprejemnik QSFP28?

QSFP28 je električni faktor oblike (ohišje modula, ki se priključi na stikalo). Optični konektor na strani kabla se razlikuje glede na vrsto modula: lahko je MPO-12 za vzporedne-optične module ali duplex LC za WDM in enojne lambda module. Vedno preverite podatkovni list določenega modula.

Ali lahko svoje obstoječe kable OM4 ponovno uporabim za 100G nadgradnjo?

V mnogih primerih da - pod pogojem, da sta razdalja povezave in proračun izgube znotraj specifikacije za 100G optiko, ki jo izberete. Če so bile vaše povezave OM4 prvotno izdelane za 10G ali 40G, morda že izpolnjujejo zahteve za 100GBASE-SR4 (do 100 m) ali 100G BiDi (do 100 m na OM4). Preizkusite povezave z merilnikom optične moči, da preverite vstavljeno izgubo pred uvedbo optike 100G.

Kakšna je razlika med 100G patch kablom in 100G AOC?

Patch kabel je pasivni optični mostiček, ki se uporablja med vtičnico in oddajno-sprejemno enoto ter patch ploščo (ali drugo oddajno-sprejemno enoto). AnAOC (aktivni optični kabel)ima na obeh koncih trajno pritrjene sprejemnike - priključite ga neposredno v dve vrati stikala. AOC so enostavnejši za kratke fiksne povezave; patch kabli s priključnimi sprejemniki in oddajniki nudijo večjo prilagodljivost za upravljano infrastrukturo.

Kdaj naj za 100G izberem eno-način namesto večnačinovnega?

Razmislite o enojnem-načinu, kadar koli povezava preseže 150 m, prečka meje zgradb, zahteva usmerjanje na prostem ali mora podpirati prihodnjo nadgradnjo na 400G ali več brez zamenjave optičnih vlaken. Enoj-modna vlakna OS2 stanejo več na meter kot večmodna, vendar so skupni stroški lastništva pogosto konkurenčni, če upoštevate daljšo življenjsko dobo in večjo združljivost hitrosti.

Ali je polarnost pomembna za povezave 100G MPO?

Da, in to je pomembnejše, kot se mnogi monterji zavedajo. Pri vzporednih-optičnih povezavah, ki uporabljajo MPO, ima vsak vlakenski pramen poseben pas 25G. Če je polarnost napačna -, kar pomeni, da oddajna vlakna niso poravnana z ustreznimi sprejemnimi vlakni na oddaljenem koncu -, povezava ne bo uspela ali bo povzročila napake. Standard TIA-568 opredeljuje tri metode polaritete (tip A, tip B, tip C) in vaši povezovalni kabli, glavni kabli in adapterji MPO morajo dosledno slediti isti metodi.

Kako preverim, ali bo moja povezava 100G delovala, preden jo objavim?

Izvedite najmanj preskus vnesene izgube s kalibriranim merilnikom optične moči pri delovni valovni dolžini. Primerjajte izmerjeno izgubo z določeno občutljivostjo sprejemnika in proračunom izgube. Za kritične povezave dodajte sled OTDR, da preverite nepričakovane dogodke na poti. In vedno preglejte vsako končno stran konektorja z mikroskopom za vlakna - ta en sam korak prepreči večino težav pri uvajanju 100G.

Zaključek

Pri izbiri pravega 100G optičnega kabla ne gre za iskanje strani izdelka z "100G" v naslovu in dodajanje v vaš voziček. Prava rešitev izhaja iz ujemanja vmesnika oddajnika-sprejemnika, razreda vlaken, vrste konektorja, razdalje povezave in prihodnjih zahtev nadgradnje v skladen dizajn.

Za večino-povezav podatkovnih centrov kratkega dosega ostaja smiselna privzeta uporaba večnačinovni OM4 z dupleksnimi priključki LC ali MPO. OM5 dodaja pravo vrednost samo v scenarijih BiDi ali SWDM, kjer morate doseči več kot 100 m pri večnačinovnem načinu. Za vse, kar je daljše, ali kjer želite največjo prilagodljivost v prihodnosti, je enojni-način OS2 v kombinaciji z ustrezno 100G optiko - najsibo DR, FR, LR4 ali ZR - močnejša strateška naložba.

Vaš najboljši naslednji korak: preverite določen model oddajnika-sprejemnika v vašem stikalu ali omrežni kartici, izmerite dejansko razdaljo kablovske poti, potrdite vrsto konektorja in nato izberite ustrezno vlakno. Ta-pristop s strojno opremo daje veliko bolj zanesljive rezultate kot nakupovanje samo po ključnih besedah. Če potrebujete pomoč pri ujemanju povezovalnih kablov z optičnimi vlakni ali konektorjev za vašo uvedbo 100G, lahko ekipe za tehnično podporo pregledajo vašo zasnovo povezave in priporočijo pravo kombinacijo.