Телекоммуникационное оборудование c доставкой по России и СНГ

Экономически эффективное решение — SWDM часть 2

Экономически эффективное решение — SWDM часть 2

Экономически эффективное решение – коротковолновое спектральное мультиплексирование Short Wavelength Division Multiplexing (SWDM).

Часть II.

Евгений Запорощенко, к.т.н., доцент

Продолжение статьи "Экономически эффективное решение — SWDM часть 1."

Оптические волокна класса OM5 поддерживают передачу нескольких длин волн

Класс оптоволокон OM5 был изначально разработан для поддержки коротковолнового спектрального мультиплексирования (известного, как SWDM) в диапазоне длин волн от 840 нм до 953 нм.

Цвет лайма (традиционно известный, как зеленый лайм) является официальным цветом оболочки оптического кабеля, содержащего волокна класса OM5, согласно требованиям подкомитета TIA TR-42.12  по оптическим волокнам и кабелям. Окончательно данное решение будет отражено в официальном документе ANSI/TIA-598-D-2, который практически готов к выпуску. Определение цвета оптических разъемов и адаптеров будет дополнительно изучено и включено в документ ANSI/TIA 568.3-D-1.

Перечислим основные ключевые особенности волокон класса OM5:

  1. Четко определен коэффициент широкополосности и затухание оптического кабеля в диапазоне длин волн от 840 нм до 953 нм.
  2. Гарантия поддержки сетевого протокола 100GBASE-SR4 в ЛВС и приложений Fibre Channel со скоростью передачи 32 Гбит/с во всем диапазоне длин волн.
  3. Полная обратная совместимость с оптическими волокнами класса OM4 на длине волны 850 нм с уменьшенной хроматической дисперсией.

Передача протокола Shortwave Wavelength Division Multiplexing (SWDM) по многомодовому оптическому волокну

Использование одного оптического волокна для передачи нескольких длин волн не является принципиально новой концепцией и широко применяется в сфере телекоммуникаций, позволяя значительно сократить число используемых одномодовых оптоволокон. Одно из решений, предложенных компанией Cisco 40G-BiDi   - 40 Гбит/с  двунаправленная оптическая технология передачи, которая делает возможным передачу  двух длин волн (850 нм и 900 нм) по одному многомодовому оптоволокну, имела на рынке огромный успех.

Учитывая затраты на оптоволоконную кабельную инфраструктуру, параллельная  передача данных по многомодовым кабелям с разъемами МРО получается значительно более дорогой, нежели применение стандартных оптических дуплексных кабельных систем с разъемами LC. Для минимизации расходов на оптических соединениях типа «порт-порт» желательно использовать одну пару волокон вместо оптического канала, выполненного на разъемах МРО.

В 2015 году группой разработчиков и поставщиков оптического оборудования, приемопередающих модулей и оптических волокон, был сформирован SWDM Альянс, который принял многостороннее соглашение по приемопередающему оборудованию SWDM.

Были определены используемые длины волн оптического излучения: 850 нм, 880 нм, 910 нм и 940 нм с промежутком в 30 нм.

Появились новые оптические многомодовые приемопередающие модули QSFP для работы по технологии SWDM и протоколам  40G-SWDM4, 100G-SWDM4 и 100 G (с двунаправленной передачей) на длинах волн 850 нм и 900 нм.

В январе 2017 года в рамках IEEE 802.3 была создана новая исследовательская группа для формирования решения в отношении Ethernet-сетей следующего поколения со скоростями передачи 200 Гбит/с и 400 Гбит/с с использованием меньшего количества пар многомодовых  оптоволокон и последующего включения технологии SWDM в стандартные спецификации IEEE 802.3 для более широкого внедрения на рынке телекоммуникаций.

Облачная экосистема продолжает неуклонно развиваться. Новые IT приложения, развертывание сетей IoT и 5G являются движущими ключевыми факторами, и, по всей вероятности, это приведет к обновлению сетевой инфраструктуры центров обработки данных (ЦОД) многочисленных предприятий и организаций. Можно даже поспорить, что данные обновления потребуют решения сложнейших задач, тщательного планирования, тестирования, поставок, скоординированных действий и усилий по их внедрению.

С 2015 года многие центры обработки данных Уровня 1 взяли за основу одномодовую волоконно-оптическую технологию передачи, в связи с растущими требованиями к пропускной способности систем и расширения масштабов ЦОД.

Провайдеры гигантских общедоступных облачных услуг, используют, как правило,  оптимизированные в ценовом отношении и нестандартные (не-IEEE)  трансиверы, такие, как PSM4 и CWDM4, которые наилучшим образом подходят для инфраструктуры их собственных центров обработки данных и сетевых приложений.

Эти провайдеры также имеют очень высокую покупательную способность в приобретении комплектующих, удовлетворяющих их собственным спецификациям.

Так, компания Facebook публично заявила, что будет использовать приемопередатчики, срок службы которых составляет пять лет, а не 20 лет стандартного промышленного  использования. Также было заявлено, что свой центр обработки данных она будет эксплуатировать в диапазоне рабочих температур (от 15°C до 55°C),  а не в промышленно рекомендованном стандартном диапазоне 0-70°C для всех помещений, находящихся внутри зданий.

Развитие ЦОД Уровня 2 и Уровня 3 по-прежнему будет идти в ногу со стандартом IEEE или многосторонним соглашением, разработанным промышленным консорциумом.

В настоящее время миграция скоростей передачи данных от 1 Гбит/с до 10 Гбит/с в сетях доступа, и от 10Гбит/с до 40 Гбит/с в ядре сети неуклонно продолжается и может произойти на многих предприятиях, работающих в инфраструктуре одного ЦОД. В таких случаях многомодовые оптические системы передачи данных продолжают оставаться наиболее подходящим решением для сетевых приложений, работающих в оптических каналах протяженностью до 400м.

Сетевые приложения на основе технологии коротковолнового спектрального  мультиплексирования (SWDM)

На рисунках ниже представлен вариант параллельной передачи по многомодовому оптоволокну посредством оптического разъема МРО, который оказывается значительно дороже стандартного дуплексного оптического коммутационного шнура, выполненного на основе многомодового волокна и оконцованного разъемами LC.

                          

Рис. 1. Слева - трансивер 100G QSFP28-SR4, справа – оптический разъем МРО-12

                         


Рис. 2 Слева - 100G QSFP28-SWDM4, справа – дуплексное волокно, оконцованное разъемами LC

Как уже указывалось, компания Cisco, обеспечивая плавный переход от скорости 10 Гбит/с к 40 Гбит/с в ЛВС, анонсировала фирменное 40 Гбит/с дуплексное решение (под названием BiDi). Данное решение позволило использовать пару многомодовых  оптоволокон  (работающих в дуплексном режиме передачи) для 40 Гбит/с передачи данных. Дуплексный приемопередающий модуль работает на двух длинах волн (850 нм и 900 нм) для передачи и приема данных по одному оптическому волокну,  при этом фактическая скорость передачи данных не превышает 20 Гбит/с. Решение Cisco BiDi  в состоянии поддерживать передачу данных со скоростью 40 Гбит/с на расстоянии до 150 м по многомодовому волокну класса OM4.

Универсальный 40 Гбит/с приемопередающий модуль Arista - это еще одно решение, которое использует пару дуплексных оптических волокон, оконцованных разъемами LC-дуплекс вместо многоволоконного кабельного разъема МРО.

Протокол 40GBASE-UNIV поддерживает передачу данных по одномодовому волокну на расстояние до 500 метров  и на 150 м по многомодовому оптическому волокну класса ОМ4. Аналогичные решения демонстрируют производители Juniper  (40G-LX4) и Finisar (40G-LM4).


Рис. 3 Универсальные трансиверы 10G SFP+, Cisco 40G QSFP+ BiDi и Arista 40G QSFP+

Новые сетевые приложения SWDM для широкополосного многомодового оптического волокна (WBMMF)

Исторически, многомодовые трансиверы, в сравнении с одномодовыми,  имеют меньшую стоимость и более эффективное энергопотребление. Внедрение широкополосного многомодового оптоволокна будет означать его скорое появление в структурированных кабельных системах для Ethernet протоколов ЛВС следующего поколения с применением технологии SWDM.

С момента внедрения Ethernet передачи со скоростью 40 Гбит/с, трансивер QSFP стал самым популярным форм-фактором приемопередающих модулей для физических интерфейсов Ethernet со скоростью передачи 40 Гбит/с и 100 Гбит/с. Не так давно, новое поколение оптических многомодовых QSFP приемопередающих модулей для технологии  SWDM, в том числе 40G-SWDM4, 100G-SWDM4 и 100G-SWDM2, были продемонстрированы рядом производителей, как показано ниже.


Рис. 4 Универсальные трансиверы 40G-SWDM4, 100G-SWDM4 и 100G-SWDM2

SWDM трансиверы для оптических волокон WBMMF

Что касается стандартизации, то консорциум SWDM4 в результате дискуссий пришел к выводу о том, что 4-волновое решение является достаточно жизнеспособным и в состоянии поддерживать работоспособность при передаче по одному многомодовому оптическому волокну вплоть до восьми длин волн оптического излучения. В рабочей группе IEEE 802.3 уже приняли во внимание разработку новых стандартов с учетом оптических волокон WBMMF.

Если вы выбираете приемопередатчики SWDM при развертывании нового центра обработки данных, рекомендуется внимательно изучить особенности и достоинства оптоволокон класса OM5 для поддержки требуемых длин и производительности передачи данных в оптических каналах.

Неопределенность технологии SWDM

Несмотря на неоспоримые потенциальные преимущества оптоволокон класса OM5 и технологии  SWDM, следует все же помнить о некоторых моментах:

1. Инфраструктура технологии SWDM является еще довольно «сырой». Оптоволокна класса OM5 не в состоянии поддерживать более высокий коэффициент широкополосности, следовательно, и пропускную способность, поэтому фактическое увеличение пропускной способности по сравнению с волокнами класса OM4 на длине волны 850 нм пока остается неясным.

2. Для миграции со скорости передачи 40 Гбит/с до 100 Гбит/с с инсталлированной  базовой оптической кабельной системой, производители сетевого оборудования тесно сотрудничают с поставщиками OEM-трансиверов. В настоящее время волокно WBMMF не является стандартным для использования в качестве унифицированного оптического кабельного решения.

3. Сложность трансиверов, факторы энергопотребления и конечные затраты могут стать потенциальными препятствиями для принятия окончательного решения по приемопередатчикам SWDM.

4. По сравнению с параллельной передачей по оптоволокну, решение SWDM не является гибким; технология коротковолнового спектрального  мультиплексирования не поддерживает конфигурацию при обрыве, которая широко используется в оптических кабельных системах, работающих на короткие расстояния.

5. Одномодовое оптическое волокно получило большое распространение в центрах обработки данных больших конфигураций, благодаря своей «безграничной пропускной способности» и возможности поддержки нескольких этапов миграции при увеличении скорости передачи. До сих пор неясно, смогут ли ЦОД Уровня 2 и Уровня 3 получить от этой технологии все указанные преимуществами в плане затрат и развертывания.

В качестве нового выдающегося класса оптического волокна с широким диапазоном используемых длин волн, волокно OM5 будет прекрасным дополнением к продуктовой линейке семейства многомодовых волокон для применения в промышленности; оно раскрывает возможности для технологии SWDM на длинах волн 840 нм и 953 нм.

По опыту пользователей, снижение количества волокон и, как следствие, расходов на оптическую кабельную систему для миграции к ЛВС следующего поколения, тем не менее, не будет таким же простым, как замена оптоволокон класса ОМ3 на ОМ4 и работа  с более высокой скоростью передачи данных и большими длинами. В этой связи, широкополосное оптическое волокно (WBMMF) будет полезным для трансиверов, использующих передачу нескольких длин волн по одному волокну.

В настоящее время, новые трансиверы SWDM в состоянии конкурировать с существующими фирменными технологиями, такими, как BiDi и Универсальные трансиверы и с новыми одномодовыми трансиверами среднего радиуса действия, такими, как PSM4, CWDM4 и CLR4.

Преимущества технологии SWDM при дуплексной передаче по многомодовым оптическим волокнам

SWDM предлагает пользователям альтернативное решение для передачи данных со скоростями 40 Гбит/с и более высокую пропускную способность при работе по дуплексной оптической многомодовой кабельной системе.

Перечислим  основные преимущества технологии SWDM:

  • Расстояния передачи  - до 440 м на 40 Гбит/с и 150 м на 100 Гбит/с.
  • Рассеиваемая мощность  - менее 1.5 Вт.
  • Возможность простой адаптации к устройствам сетевой безопасности.
  • Полный DDM - включая мониторинг мощности на передаче (TX).
  • Простота эксплуатации и измерений - одиночные порты TX и Rx

Расстояния передачи  - 40G SWDM может работать на расстояниях до 240, 350 и 440 метров на оптических волокнах класса OM3, OM4 и OM5, соответственно. Эти расстояния соответствуют фактическим размерам центров обработки данных, изначально разработанных для 10 Гбит/с передачи, и в настоящее время мигрирующих в сторону более высоких скоростей передачи.

Рассеиваемая мощность – технология SWDM использует четыре отдельные оптические архитектуры WDM, соответственно, четыре электрических интерфейса, и поэтому способна к снижению рассеиваемой мощности, сравнимой с модулями SR4.

При передаче данных на скорости 40 Гбит/с рассеивание мощности будет менее 1,5 Вт на модуль QSFP+, поэтому модули SWDM QSFP+ могут быть легко установлены в системные порты, работающие со стандартным протоколом 40G SR4. Другие оптические дуплексные решения, требующие более высокой рассеиваемой мощности (до 3,5 Вт), могут быть не пригодны для использования в системных портах интерфейсов сетевого оборудования, предназначенных для установки  модулей с более низкой мощностью рассеивания, например, 40G SR4.

Возможность простой адаптации к устройствам сетевой безопасности – SWDM имеет простые порты TX и Rx, что делает оборудование не сложным при совместной работе с оптическим адаптером  мощности, используемым в устройствах сетевой безопасности.

Полный DDM – технология SWDM поддерживает все пять функций цифровой диагностики (DDM): измерение температуры, напряжения, тока, уровня мощности на приеме (Rx) и уровня мощности на выходе передатчика (Tx).

Простота оперативной эксплуатации и измерений – технические специалисты центров обработки данных привыкли к работе с дуплексной системой передачи по индивидуальным оптическим волокнам передачи (TX) и приема (Rx). С технологией WDM уже привыкли работать в ЦОД.

Тем не менее, дуплексные (двунаправленные) решения требуют от специалистов ЦОД  соединения оптических волокон, в которых обе стороны передают оптическое излучение. Подобная сложность соединения оптоволокон отсутствует в технологии SWDM. Более того, в решениях SWDM может использоваться оптическое тестовое оборудование, которое работает со стандартной скоростью передачи данных в требуемом окне прозрачности.

ВАШИ ВЫГОДЫ
Оптимизация затрат

лояльный прайс +
скидки +
спецпредложения

Все в одном месте

укомплектуем заказ под ваши нужды,
всю рутину возьмем на себя

Достойное отношение

поможем и поддержим,
решим вопросы

О КОМПАНИИ
Поставщик сетевого оборудования LAN-ART
Осуществляем
  • Поставки сетевого коммутационного оборудования
  • Производство кабелей связи витая пара UTP Cat.5e Cat.6 FTP Cat.5e
  • Производство телекоммуникационных климатических шкафов
  • Системную интеграцию в Санкт-Петербурге и Ленинградской области
  • Подбор готовых решений
География поставок - Россия, СНГ 

Офис и главный склад расположены в Санкт-Петербурге 

Главная цель компании состоит в создании надежного и удобного сервиса по снабжению организаций материалами и оборудованием 

Нам важно, чтобы работать с нами было выгодно и комфортно
Помогите нам стать лучше - напишите отзыв о нашей работе на service@lan-art.ru

Замечания и предложения по работе сайта пишите на dev@lan-art.ru
НАМ ДОВЕРЯЮТ