Wdrażanie 40/100GbE

Celem opracowania przez IEEE standardów 802.3ba było uzyskanie o rząd szybszej technologii transportowej, z zachowaniem ewolucyjnej ciągłości istniejących relacji optycznych między serwerami zaopatrzonymi w porty ethernetowe, w tym również między przełącznikami struktury kampusowej i metropolitalnej oraz sieciach rozległych WAN. Zgodność ze specyfikacją 40/100GbE ma zapobiegać powstawaniu wzajemnie niezgodnego sprzętu sieciowego, wpływającego niekorzystnie na łączenie poszczególnych segmentów sieci ethernetowej bądź szybkich portów ethernetowych instalowanych w urządzeniach przez różnych producentów.

Atrybutem wchodzących na rynek rozwiązań 40/100G jest przekaz informacji po optymalnie niskich kosztach, gdyż operatorów sieci stacjonarnych nie stać na wdrażanie kolejnych instalacji nakładkowych podnoszących koszty. Ponadto transport w systemach 100G ma przebiegać bezkonfliktowo, w pełnej zgodności z istniejącymi rozwiązaniami ethernetowymi klasy niższej, takimi jak 10/40G. Nowe wymagania niosą z sobą ważną konsekwencję, ukierunkowaną docelowo jedynie na zwiększenie efektywności widma częstotliwościowego w pojedynczym kanale optycznym, a nie podnoszenia szybkości za pomocą multipleksowania odwrotnego wielu równoległych kanałów 10G lub 25G (np.10x10 Gb/s = 100 Gb/s).

Przedmiotem standaryzacji 100GbE jest wielomodowe włókno OM4 o średnicach 50/125 mm (rdzeń/płaszcz), przystosowane do pracy z laserami VCSEL. Cechą charakterystyczną tych laserów jest zachowanie parametrów emisyjnych światła bez korzystania z termostatu, który utrzymuje stabilną temperaturę i zapobiega dryfowi parametrów lasera poza dopuszczalny obszar emisji światła. Ta cecha stanowi kluczowy element cenowy nowej technologii, odróżniający wcześniejsze i kosztowne źródła światła współpracujące z włóknami jednomodowymi, od tanich laserów VCSEL dla wielomodów.

Wielomodowe włókno OM4 (podobnie jak OM3), przystosowane do pracy z laserami VCSEL (wiele typów), pozwala na transmisje 10 Gb/s na dystansie nie mniejszym niż 550 m (300 m dla OM3) oraz powyżej 125 m z przepływnością 100 Gb/s. Dzisiaj już wiadomo, że zasięg poprawnej transmisji 100G poprzez włókno OM4 może być istotnie większy. Nowatorskie rozwiązanie przedstawiła we wrześniu 2010 r. firma Panduit, uzyskując oprócz zgodności ze standardem IEEE 802.3ba zasięg znacznie powyżej wyznaczonego standardem. W aplikacjach testowych osiągnięto odległość 275 m przez kabel 100GBase-SR10 z włóknem OM4 optymalizowanym do laseru Opti-Core własnej konstrukcji. I z pewnością nie jest to ostatnie słowo producenta.

Maksymalny zasięg transmisji 100G mocno zależy od liczby modów światła spójnego generowanego przez laser VCSEL (im mniej, tym dalej), precyzji ukształtowania współczynnika załamania światła, dopasowania tego współczynnika do charakterystyki świetlnej konkretnego lasera oraz własności transportowych samego włókna. O przydatności włókna do takiego transportu świadczy parametr efektywnego pasma modalnego EMB (Effective Modal Bandwidth), który dla OM4 wynosi 4700 MHz*km i jest dwa razy lepszy niż osiągany z włóknami OM3 (2000 MHz*km). Podczas gdy włókna OM3 nadal są powszechnie użytkowane w transmisjach optycznych o zasięgu lokalnym, nowe włókno OM4 będzie stopniowo zajmować tę pozycję, stając się rynkowym hitem optycznego okablowania szerokopasmowego.

Do realizacji sieci optycznych o przepływności 100 Gb/s wykorzystuje się multipleksację polaryzacyjną oraz złożone metody modulacji z uwzględnieniem zmiany fazy sygnału binarnego, podwójnej polaryzacji kanałów we włóknie i modulacji kwadraturowej QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). Efektywne działanie tak szybkich połączeń wymaga przełączników i routerów z optycznymi portami 100G, które zaczyna udostępniać wielu producentów.