डेटा सेंटर नेटवर्क डिज़ाइन में, ऑप्टिकल फाइबर केबलिंग का चयन दो प्राथमिक बाधाओं द्वारा नियंत्रित होता है: ट्रांसमिशन दर आवश्यकताएं और चैनल पहुंच। जबकि सिंगल-मोड फाइबर (एसएमएफ) कैंपस और WAN अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त व्यापक पहुंच प्रदान करता है,मल्टीमोड फाइबरवीसीएसईएल आधारित ट्रांसीवर की कम लागत के कारण (एमएमएफ) कम दूरी तक इंट्रा-डेटा सेंटर कनेक्टिविटी के लिए प्रमुख माध्यम बना हुआ है।
तथापि,मल्टीमोड फाइबरऑप्टिकल भौतिकी से उत्पन्न सख्त दूरी सीमाओं के अधीन है। जैसे-जैसे ईथरनेट मानक 10GBASE-SR से 40GBASE-SR4 और 100GBASE{7}}SR4 तक विकसित होते हैं, स्वीकार्य चैनल लंबाई काफी कम हो जाती है। को समझनामल्टीमोड फाइबर दूरी सीमाप्रत्येक ऑप्टिकल मोड (ओएम) श्रेणी के लिए भौतिक परत अनुपालन और सिग्नल अखंडता सुनिश्चित करना आवश्यक है।
यह आलेख तकनीकी विशिष्टताओं, बैंडविड्थ क्षमताओं और का विश्लेषण करता हैमल्टीमोड फाइबर के लिए अधिकतम दूरीOM1 से OM5 तक वर्गीकरण।
मल्टीमोड ट्रांसमिशन पर भौतिक बाधाएँ
मल्टीमोड ऑप्टिकल सिस्टम में दूरी की सीमाएं मुख्य रूप से दो कारकों के कारण होती हैं: रंगीन फैलाव और क्षीणन (ऑप्टिकल पावर हानि)।
मोडल फैलाव और अंतरप्रतीक हस्तक्षेप
एकल -मोड फ़ाइबर के विपरीत, जो एकल प्रकाश मोड का प्रसार करता है,मल्टीमोड फाइबरइसमें एक बड़ा कोर व्यास (50µm या 62.5µm) है जो सैकड़ों प्रसार मोड का समर्थन करता है।
जब एक प्रकाश पल्स को फाइबर में लॉन्च किया जाता है, तो विभिन्न मोड अलग-अलग पथ लंबाई की यात्रा करते हैं। उच्च {{1}आदेश मोड (क्लैडिंग के निकट यात्रा) निम्न {{2}आदेश मोड (अक्ष के निकट यात्रा) की तुलना में लंबा रास्ता अपनाते हैं। यह घटना, जिसे डिफरेंशियल मोड डिले (डीएमडी) के रूप में जाना जाता है, ऑप्टिकल पल्स को समय के साथ फैलाने का कारण बनती है।
जैसे-जैसे ट्रांसमिशन दरें बढ़ती हैं, बिट्स के बीच का अंतराल कम होता जाता है। अत्यधिक पल्स फैलने से इंटरसिम्बल इंटरफेरेंस (आईएसआई) होता है, जहां आसन्न बिट्स ओवरलैप होते हैं, जिससे सिग्नल रिसीवर द्वारा अपठनीय हो जाता है। स्वीकार्य बिट त्रुटि दर (बीईआर) बनाए रखने के लिए छोटी केबल लंबाई की आवश्यकता होती है।
बैंडविड्थ-दूरस्थ उत्पाद
मल्टीमोड केबलिंग का प्रदर्शन इसके प्रभावी मोडल बैंडविड्थ (ईएमबी) द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसे मेगाहर्ट्ज·किमी में मापा जाता है।
ओवरफिल्ड लॉन्च (ओएफएल):एलईडी स्रोतों (ओएम1/ओएम2) के साथ बैंडविड्थ मापने के लिए उपयोग किया जाता है।
लेजर अनुकूलित (ईएमबी):वीसीएसईएल स्रोतों (ओएम3/ओएम4/ओएम5) के साथ बैंडविड्थ मापने के लिए उपयोग किया जाता है।
एक उच्च ईएमबी मान मोडल फैलाव सिग्नल को खराब करने से पहले लंबी दूरी पर डेटा संचारित करने की क्षमता को इंगित करता है।
फाइबर प्रकार द्वारा तकनीकी विशिष्टताएँ
दूरसंचार उद्योग संघ (टीआईए) और आईएसओ/आईईसी मल्टीमोड फाइबर के पांच ग्रेड परिभाषित करते हैं। प्रत्येक पीढ़ी को उसके मूल व्यास, प्रकाश स्रोत अनुकूलन और बैंडविड्थ क्षमता द्वारा परिभाषित किया जाता है।
OM1 और OM2 (विरासत मानक)
OM1 और OM2 फाइबर को एलईडी प्रकाश स्रोतों का उपयोग करने वाले फास्ट ईथरनेट और गीगाबिट ईथरनेट अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया था।
ओएम1 (62.5/125 µm):
जैकेट का रंग:नारंगी।
बैंडविड्थ:200 मेगाहर्ट्ज·किमी (850 एनएम पर)।
दूरी की सीमा:1 जीबीपीएस पर 275 मीटर की क्षमता। 10 जीबीपीएस पर,मल्टीमोड फाइबर दूरी सीमा33 मीटर तक गिर जाता है, जिससे यह आधुनिक टोपोलॉजी के लिए अनुपयुक्त हो जाता है।
ओएम2 (50/125 µm):
जैकेट का रंग:नारंगी।
बैंडविड्थ:500 मेगाहर्ट्ज·किमी (850 एनएम पर)।
दूरी की सीमा:1 जीबीपीएस पर 550 मीटर की क्षमता लेकिन 10 जीबीपीएस पर 82 मीटर तक सीमित।
नोट: 1 जीबीपीएस से अधिक दरों की आवश्यकता वाले नए इंस्टॉलेशन के लिए ओएम1 और ओएम2 को व्यापक रूप से अप्रचलित माना जाता है।
OM3 (लेजर-अनुकूलित 50 µm)
OM3 ने वर्टिकल {{1} कैविटी सरफेस - एमिटिंग लेजर (VCSEL) ऑप्टिमाइज़ेशन में परिवर्तन को चिह्नित किया। यह 10 गीगाबिट ईथरनेट के लिए प्रवेश स्तर का मानक है।
जैकेट का रंग:एक्वा.
प्रभावी मोडल बैंडविड्थ (ईएमबी):2000 मेगाहर्ट्ज·किमी.
आवेदन पत्र:OM3 10GBASE-SR तक का समर्थन करता है300 मीटर. उच्च{{1}स्पीड समानांतर ऑप्टिक्स (40GBASE-SR4 और 100GBASE-SR4) के लिए,मल्टीमोड फाइबर की अधिकतम लंबाईतक सीमित है100 मीटर.
OM4 (उच्च-बैंडविड्थ लेजर-अनुकूलित 50 µm)
OM4, OM3 की तुलना में उच्च बैंडविड्थ विनिर्देश प्रदान करता है, जिससे अंतर मोड विलंब कम हो जाता है। यह विस्तारित पहुंच और उच्च प्रविष्टि हानि मार्जिन की अनुमति देता है।
जैकेट का रंग:एक्वा या वायलेट (एरिका वायलेट)।
प्रभावी मोडल बैंडविड्थ (ईएमबी):4700 मेगाहर्ट्ज·किमी.
आवेदन पत्र:OM4 10GBASE-SR तक पहुंच बढ़ाता है550 मीटर. डेटा सेंटर बैकबोन के लिए महत्वपूर्ण रूप से, यह 40G/100G अनुप्रयोगों का समर्थन करता है150 मीटर.
OM5 (वाइडबैंड मल्टीमोड फाइबर)
OM5 को TIA-492AAAE द्वारा निर्दिष्ट किया गया है और इसे शॉर्ट वेव डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (SWDM) का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
जैकेट का रंग:पीला हरा रंग।
तकनीकी विशेषता:OM3/OM4 के विपरीत, जो मुख्य रूप से 850nm के लिए अनुकूलित हैं, OM5 को 850nm और 953nm के बीच तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए निर्दिष्ट किया गया है।
दूरी विशिष्टता:मानक IEEE 802.3 ट्रांससीवर्स (850nm पर एकल तरंग दैर्ध्य का उपयोग करके) के लिए, OM5 समान प्रदान करता हैमल्टीमोड फाइबर के लिए अधिकतम दूरीOM4 के रूप में। इसका लाभ केवल तभी महसूस होता है जब एकल फाइबर जोड़ी पर कई सिग्नल संचारित करने के लिए SWDM4 ट्रांससीवर्स का उपयोग किया जाता है।
दूरी सीमा संदर्भ तालिका
निम्न तालिका इसका सारांश प्रस्तुत करती हैफाइबर ऑप्टिक केबल अधिकतम लंबाईमानक IEEE 802.3 द्वारा समर्थितईथरनेटअनुप्रयोग.
|
फाइबर श्रेणी |
100 एमबीपीएस (फास्ट ईथरनेट) |
1 जीबीपीएस (1000BASE-SX) |
10 जीबीपीएस (10GBASE-SR) |
40 जीबीपीएस (40GBASE-SR4) |
100 जीबीपीएस (100GBASE-SR4) |
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OM1 |
2000 m |
275 m |
33 m |
समर्थित नहीं |
समर्थित नहीं |
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OM2 |
2000 m |
550 m |
82 m |
समर्थित नहीं |
समर्थित नहीं |
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OM3 |
2000 m |
550 m |
300 m |
100 m |
70 m |
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OM4 |
2000 m |
550 m |
550 m |
150 m |
100 m |
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OM5 |
2000 m |
550 m |
550 m |
150 m |
100 m |
अधिकतम दूरी के लिए इंजीनियरिंग संबंधी विचार
सैद्धांतिक उपलब्धिमल्टीमोड फाइबर की अधिकतम दूरीघाटे के बजट को जोड़ने के लिए कड़ाई से पालन की आवश्यकता है। भौतिक केबल चैनल का केवल एक घटक है; इंटरकनेक्ट बिंदुओं से प्रविष्टि हानि प्राप्त करने योग्य पहुंच को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है।
चैनल प्रविष्टि हानि बजट
जैसे-जैसे डेटा दरें बढ़ती हैं, स्वीकार्य ऑप्टिकल हानि बजट कम हो जाता है।
10GBASE-एसआर (OM3):लगभग. 2.6 डीबी बजट।
40GBASE-SR4 (OM3):लगभग. 1.9 डीबी बजट।
यदि एक संरचित केबलिंग लिंक में कई पैच पैनल, कैसेट, या क्रॉस {{0}कनेक्ट शामिल हैं, तो कुलनिविष्ट वस्तु का नुकसानअधिकतम केबल लंबाई तक पहुंचने से पहले ट्रांसीवर की संवेदनशीलता सीमा पार हो सकती है। इंजीनियरों को सूत्र का उपयोग करके कुल नुकसान की गणना करनी चाहिए:
लिंक हानि=(केबल लंबाई × डीबी/किमी) + (कनेक्टर जोड़े × हानि/जोड़ी)
अल्ट्रा-लो लॉस (यूएलएल) एमटीपी/एमपीओ कनेक्टर का उपयोग करना (आमतौर पर)।<0.35 dB) is often required to support maximum distance runs in 40G/100G architectures.
ट्रांसीवर वेरिएंस (मानक बनाम विस्तारित पहुंच)
उपरोक्त तालिका में सूचीबद्ध दूरियाँ मानक IEEE विनिर्देशों को संदर्भित करती हैं। हालाँकि, "एक्सटेंडेड रीच" (eSR4/CSR4) ट्रांसीवर बाज़ार में मौजूद हैं।
OM4 पर मानक 100G-SR4:100 मीटर.
OM4 पर मालिकाना 100G-eSR4:300 मीटर तक.
ये गैर-{0}}मानक प्रकाशिकी दूर करने के लिए उच्च संचारण शक्ति या अधिक संवेदनशील रिसीवर का उपयोग करते हैंमल्टीमोड फाइबर दूरी सीमा. स्विच निर्माता के साथ संगतता को सत्यापित किया जाना चाहिए।
केबलिंग चयन मानदंड
भौतिक परत के बुनियादी ढांचे को डिजाइन करते समय, निम्नलिखित सीमाएं मानक चयन मार्गदर्शिका के रूप में काम करती हैं:
पहुंच <100 मीटर:OM3 10G, 40G और 100G के लिए पर्याप्त बैंडविड्थ प्रदान करता है। यह इंट्रा-{6}रैक और टॉप-{7-ऑफ----रैक (टीओआर) से एंड-टू-एंड-एंड-ऑफ-टॉप {1000 रो (ईओआर) कनेक्शन के लिए सबसे अधिक लागत वाला कुशल समाधान है।
100 - 150 मीटर तक पहुंचें:40G/100G ट्रांसमिशन दरों का समर्थन करने के लिए OM4 अनिवार्य है। मानक SR4 प्रोटोकॉल के तहत OM3 इन दूरियों के लिए अपर्याप्त है।
पहुंच > 150 मीटर:150 मीटर से अधिक के लिंक के लिए, सिंगल -मोड फ़ाइबर (OS2) अनुशंसित तकनीकी मानक है। जबकिमल्टीमोड फाइबरलंबी दूरी पर 1G या 10G संचारित करने में भौतिक रूप से सक्षम है, यह 150{6}}मीटर की सीमा से परे 40G/100G तक माइग्रेशन का समर्थन नहीं कर सकता है। सिंगल-मोड फाइबर की तैनाती PSM4 या DR4 आर्किटेक्चर के साथ भविष्य की अनुकूलता सुनिश्चित करती है।
निष्कर्ष
मल्टीमोड फाइबर दूरी सीमाकेबल के प्रभावी मोडल बैंडविड्थ और सक्रिय उपकरण की ट्रांसमिशन दर का एक कार्य है। जबकि लीगेसी OM1 और OM2 फाइबर उच्च गति नेटवर्क के लिए अप्रचलित हैं, OM3 और OM4 लघु पहुंच डेटा सेंटर अनुप्रयोगों के लिए उद्योग मानक बने हुए हैं।
नेटवर्क योजनाकारों के लिए, महत्वपूर्ण सीमांकन बिंदु 150 मीटर है। इस सीमा के नीचे, OM4 प्रदर्शन और ट्रांसीवर लागत का इष्टतम संतुलन प्रदान करता है। इस सीमा से परे, वर्तमान और भविष्य के ईथरनेट मानकों के लिए सिग्नल अखंडता और प्रोटोकॉल समर्थन सुनिश्चित करने के लिए सिंगल मोड फाइबर (OS2) की आवश्यकता होती है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या OM5 फाइबर मानक 10G/40G/100G नेटवर्क के लिए OM4 से बेहतर है?
मानक दूरी सीमा के लिए नहीं. पारंपरिक समानांतर प्रकाशिकी (SR4) के लिए जो एकल तरंग दैर्ध्य (850nm) का उपयोग करता है, OM5, OM4 के समान ही दूरी सीमा प्रदान करता है (उदाहरण के लिए, 100GBASE के लिए 100 मीटर -SR4)। OM5 केवल SWDM (शॉर्ट वेव डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) ट्रांससीवर्स का उपयोग करते समय बेहतर होता है, जहां यह एक ही फाइबर पर कई तरंग दैर्ध्य को यात्रा करने की अनुमति देता है। यदि आप SWDM ऑप्टिक्स का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो OM5, OM4 की तुलना में कोई अतिरिक्त पहुंच लाभ प्रदान नहीं करता है।
40G और 100G की दूरी सीमा 10G से कम क्यों है?
मोडल फैलाव के कारण. जैसे-जैसे डेटा दरें बढ़ती हैं (पल्स की अवधि कम हो जाती है), ऑप्टिकल रिसीवर फाइबर कोर के माध्यम से अलग-अलग रास्ते लेने वाले प्रकाश के कारण होने वाले "सिग्नल स्मीयरिंग" (फैलाव) के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाता है। सिग्नल प्रसार की एक छोटी मात्रा जो 10Gbps पर स्वीकार्य है, 100Gbps पर एक गंभीर विफलता बन जाती है, जिससे सिग्नल अखंडता बनाए रखने के लिए अधिकतम भौतिक दूरी को कम करना पड़ता है।
मुझे मल्टीमोड से सिंगल मोड फ़ाइबर पर कितनी दूरी पर स्विच करना चाहिए?
"150-मीटर नियम" उद्योग का सर्वोत्तम अभ्यास है।
150 मीटर से कम: सस्ते ऑप्टिक्स के कारण मल्टीमोड (ओएम4) आमतौर पर अधिक लागत प्रभावी है।
150 मीटर से अधिक: सिंगल-मोड (ओएस2) की अनुशंसा की जाती है।
क्या OM4 फाइबर OM3 के साथ बैकवर्ड संगत है?
हाँ, पूरी तरह से पिछड़ा संगत।OM4 फ़ाइबर मूलतः OM3 का "उच्च विशिष्टता" संस्करण है। आप आज OM4 केबल स्थापित कर सकते हैं और इसे पुराने 10G OM3 ट्रांसीवर के साथ उपयोग कर सकते हैं। लिंक सामान्य रूप से कार्य करेगा.
