ЦОД став двигуном сучасного життя; все зростаюча мережева інформація передається та зберігається на високій швидкості через центр обробки даних. Більшість з’єднань у центрі обробки даних короткі, від кількох метрів до кількох сотень метрів. У цих коротких і високошвидкісних передача даних,багатомодове волокно та оптичний модуль з VCSELяк основний пристрій широко використовуються. У порівнянні з одномодовою схемою передачі, багатомодова схема використовує недорогий і малопотужний лазер для реалізації швидкого та ефективного з’єднання між волокном і лазером. Багатомодове волокно може досягти вищої швидкості передачі або більшої відстані передачі, ніж мідний кабель, і нижчої вартості, ніж одномодове волокно. На даний момент внутрішня швидкість підключення ЦОД вже становить100 Гбіт/с, а незабаром очікується 400 Гбіт/с. Промисловість розробляє нове багатомодове волокно для покращення його продуктивності, включаючи WDM в одному волокні. Довгохвильове багатомодове волокно підтримує більшу відстань передачі. Крім того, для підтримки мініатюрного з’єднання високої щільності, підвищення коефіцієнта використання простору, ефективності розсіювання тепла та ефективності управління кабелями центру обробки даних було розроблено та швидко розгорнуто багатомодове волокно зі стійкістю до вигину. У цій статті обговорюється тенденція розвитку багатомодового волокна, що підтримує високошвидкісний оптичний модуль, шляхом поєднання технічного принципу багатомодового волокна та еволюції технології оптичного модуля.
1. Технологія багатомодового оптичного волокна та сценарії застосування
Розвиток хмарних обчислень сприяв розвитку надвеликих центрів обробки даних, таким чином породжуючи тенденції розвитку, відмінні від традиційних корпоративних центрів обробки даних. Незалежно від того, в країні чи за кордоном швидкість портів серверів змінюється користувачами VLCC із послугами хмарних обчислень, очевидно, швидше, ніж у традиційних корпоративних центрах обробки даних. Традиційні підприємства будуть стабільно використовувати багатомодове волокно OM4, і більше 90 відсотків довжини системного з’єднання менше 100 м.
Користувачі надвеликих центрів обробки даних частіше вибирають одномодове оптоволокно, а 70 відсотків довжини системного з’єднання становить понад 100 м. Розвиток надвеликих центрів обробки даних підвищив рівень використання одномодового волокна, але багатомодове волокно все ще має свої унікальні переваги. Ці переваги включають наявність недорогих оптичних модулів, менше енергоспоживання та відстані передачі, які покривають більшість каналів у центрі обробки даних, тому рішення на основі багатомодового волокна та багатомодових оптичних модулів залишаються привабливими для клієнтів.
2. Смуга пропускання 850 нм багатомодового волокна
На відміну від одномодової системи, відстань і швидкість передачі багатомодової системи обмежені смугою пропускання багатомодового волокна. Смугу пропускання режиму багатомодового волокна потрібно збільшити, щоб підтримувати більшу відстань високошвидкісної системи.
З розвитком дизайну та виробництва волокна пропускна здатність багатомодового волокна була значно покращена. Багатомодове волокно 62,5 мкм має високу числову апертуру та велику серцевину волокна, яке може підключати джерело світла світлодіода (LED) до волокна та підтримувати передачу даних на 2 км зі швидкістю 10 Мбіт/с або навіть 100 Мбіт/с. с. З розвитком стандарту Ethernet і недорогого 850-нм VCSEL, багатомодове волокно з діаметром серцевини 50 мікрон стало більш популярним на ринку. Волокно має меншу модову дисперсію та вищу пропускну здатність, а розмір плями та числова апертура VCSEL менші, ніж у світлодіодів, що дозволяє легко з’єднати лазер із 50-мікронним волокном. Завдяки оптимізації процесу виробництва оптичного волокна та застосуванню вдосконаленої технології контролю показника заломлення багатомодове оптичне волокно 50 мкм розвинулося від OM2 (500 МГц*Км) до OM3 (2 000 МГц*Км), а тепер розвинулося до OM4({ {17}} МГц*Км).
Для багатомодової системи, що використовує 850 нм VCSEL, подальше збільшення смуги пропускання багатомодового волокна OM4 не може змусити оптичний модуль передавати більшу відстань, оскільки смуга пропускання системи залежить від комбінації ефективної смуги пропускання моди волокна та дисперсії ( яка пов'язана з шириною спектральної лінії лазера VCSEL і довжиною хвилі волокна). Якщо потрібно збільшити пропускну здатність системи, на додаток до ефективної пропускної здатності волокна, необхідно оптимізувати значення дисперсії. Цього можна досягти за допомогою багатомодового волокна із затримкою диференціального режиму (DMD) для компенсації часткової дисперсії або за допомогою вужчої ширини лінії 850 нм VCSEL або роботи в більш довгохвильовій області з меншою дисперсією.
Максимальний відносний показник заломлення серцевини волокна також впливає на максимальну пропускну здатність. Коли ядро падає з 1 відсотка до 0,75 відсотка, пропускна здатність подвоюється. Однак зменшення серцевини волокна збільшить втрати на вигин, тому необхідно оптимізувати конструкцію структури волокна, щоб покращити його продуктивність на вигин.
3. Нечутливе до вигину багатомодове волокно
У додатках центрів обробки даних багатомодове волокно, нечутливе до вигину, все ширше використовується, яке може оптимізувати конструкцію оптичного волокна, обладнання та обладнання, щоб заощадити більше місця, мати кращу ефективність охолодження та зручніше підключення та управління кабелями. Серцевина має градуйований індекс, а оболонка має канавку з низьким індексом. Канавка зменшує оптичну потужність в оболонці та може запобігти витоку оптичних сигналів, таким чином покращуючи характеристики вигину волокна. Конструкція волокна оптимізує розмір серцевини та канавки волокна та досягає балансу між ефективністю вигину та сумісністю зі стандартним багатомодовим волокном. Завдяки розумній конструкції серцевини та канавки волокна багатомодове волокно може досягти рівня OM4 із високою пропускною здатністю та низькими втратами на вигин. Втрати на макрозгині багатомодового волокна, нечутливого до вигину, більш ніж у 10 разів нижчі, ніж у звичайного стандартного багатомодового волокна.
