康寧易境8、易境和即插即用預端接系列OM3/OM4連接解決方案的傳輸性能

　　本工程應用手冊使用康寧降階評估表協(xié)助系統(tǒng)設計師確定康寧OM3 / OM4激光優(yōu)化50µm多模光纖預端接光學連接組件的以太網(wǎng)和光纖通道傳輸距離能力。光纖系統(tǒng)12芯預端接連接解決方案實例，請參考AEN151“基于12芯的結(jié)構(gòu)化布線四通道并行光學連接解決方案”和AEN152“基于12芯的結(jié)構(gòu)化布線四通道并行到雙工光學連接解決方案”。8芯解決方案請參考AEN156“基于8芯的結(jié)構(gòu)化布線連接解決方案”。

　　傳輸標準

　　電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)提供以太網(wǎng)標準，國際信息技術標準委員會(INCITS)提供光纖通道的標準。根據(jù)光纖類型和相關信道損耗每個標準定義了不同協(xié)議數(shù)據(jù)速率的最大信道長度。 每個標準使用光纖傳輸鏈路模型來計算系統(tǒng)內(nèi)不同的損耗為每個協(xié)議傳輸速率建立最大通道長度。這些模型是用于特定傳輸協(xié)議的無源電子連接器件的組合。在此基礎上，每個數(shù)據(jù)速率有一個特定的功耗用來確定系統(tǒng)的能力。

　　作用距離和信道的插入損耗(CIL)通常公布在標準的表格格式中。很難顯示所有可能的長度組合。因此，每個標準委員會必須選擇如何顯示輸出結(jié)果。

　　對于大多數(shù)的以太網(wǎng)協(xié)議，IEEE規(guī)定的總連接器損耗1.5dB;但在某些情況下規(guī)定只有1dB。這個損耗可劃分成選擇多個連接器。IEEE通常規(guī)定一個最大離散0.75 dB連接器的插入損耗。對于10G以太網(wǎng)(10GBase-SR)協(xié)議，規(guī)定連接器配對系統(tǒng)整體連接器鏈接損耗為1.5dB。按照這個規(guī)定，可以根據(jù)標準模型計算可達到的最大距離。例如，IEEE規(guī)定OM3光纖在10GBase-SR系統(tǒng)中的整體通道插入損耗值為2.6dB情況下最大傳輸距離是300米如圖1所示。它的價值是為單一的系統(tǒng)配置提供快速指導的很好的工具。然而，光鏈路有不同的長度、連接器配對數(shù)量和設計配置。

　　圖1：10G以太網(wǎng)(10gbase SR)作用距離和損耗預算表

　　光纖通道協(xié)議的歷史，INCITS技術委員會使用IEEE相同的規(guī)范作為指導;規(guī)定總的連接器損耗1.5dB。然而, 自發(fā)布光纖通道物理接口4(FC-PI-4)，替代僅規(guī)定通道1.5 dB的總連接器損耗的默認指導，INCITS開始提供在連接器插入損耗范圍內(nèi)對各種光纖類型的傳輸性能指導從1dB到3dB。3dB為連接器插入損耗的上限。

　　圖2表明了不同光纖類型在連接器插入損耗范圍內(nèi)8G光纖通道傳輸能力。這種方法清楚地表明距離和連接器插入損耗之間的權(quán)衡。按照下表，8G光纖通道鏈路中， OM4光纖在連接器插入損耗為 3dB時可以實現(xiàn)傳輸距離50米，或如果連接器插入損耗為1dB時為220米。

　　圖2：8G光纖通道(800-SN)作用距離與損耗預計

　　即使有兩個標準提供的指導，系統(tǒng)設計者也會經(jīng)常遇到需要處理與標準所假設的不同的鏈接的情況.(例如：開發(fā)應用或當交叉連接多個鏈接時)。這將需要在降階評估表中創(chuàng)建一個額外的指導。

　　光纖傳輸鏈路模型

　　這里有一個信道長度和信道插入損耗之間的權(quán)衡。減少信道長度提供了盈余(DB)，可以使用更多的連接形式，同時保持所需的信號完整性。同樣，通過降低整體連接器的損耗，我們可以在系統(tǒng)中增加更多連接。此外，如果使用改進連接損耗參數(shù)的組件，那么信道長度超過標準規(guī)格就可以實現(xiàn)。

　　結(jié)構(gòu)化布線部署通常需要增加一個給定應用的信道插入損耗(IL)的元素。作為一個例子，交叉連接和光分路可以是有價值的，甚至是必要的，但導致增加信道的插入損耗。

　　以太網(wǎng)和光纖通道標準委員會已創(chuàng)建的模型顯示不同數(shù)據(jù)速率的功率損失和可支持的距離之間的權(quán)衡。鏈路模型基于功率分配計算、功率損失，有時稱為AC損耗，被分配為鏈路損耗，如噪聲和色散。功率損耗也包括連接器數(shù)量和光纖衰減.。功耗加線性分貝作為功能來確定鏈路總損耗長度。此外，一個修正項是用來解釋兩種損耗之間的相互作用。該模型確定鏈路中最差的參數(shù)的組件性能，包括收發(fā)器和物理媒介(布線)。

　　該模型被開發(fā)作為一種工具以協(xié)助以太網(wǎng)和光纖通道委員會在了解各種鏈路功耗之間的潛在權(quán)衡，并作為鏈路規(guī)范討論的基準。使用這些模型并參考系統(tǒng)組件的性能，系統(tǒng)設計人員可以成功地權(quán)衡網(wǎng)絡傳輸?shù)木嚯x和損耗。圖3顯示了一個標準光纖傳輸鏈路模型的示例。

　　圖3：10GBase-SR光纖傳輸鏈路模型

　　標準vs工程解決方案模型

　　一個標準的解決方案傳輸模型為不同的傳輸協(xié)議采用標準允許的最低兼容的收發(fā)器參數(shù)。

　　一個多源協(xié)議(MSA)引導的收發(fā)端口的機械和電氣接口規(guī)范是向多個供應商開放。

　　一個工程解決方案傳輸模型是基于特定傳輸協(xié)議下供應商特定的收發(fā)器的參數(shù)。工程解決方案通常提供信道距離長于標準規(guī)定距離。機電的接口規(guī)范是解決方案供應商獨有的。例如：40GBase-eSR4/CSR4/XSR4擴展到40G并行傳輸和40GBase-BiDi雙向傳輸。康寧已與工程解決方案的供應商合作基于廠商特定收發(fā)器參數(shù)的不同傳輸協(xié)議產(chǎn)生最大信道距離。

　　康寧降階評估表

　　如上所述的標準解決方案模型中使用的值是假設最壞情況下的收發(fā)器性能參數(shù)，而工程解決方案模型是基于供應商特定的收發(fā)器參數(shù)。對于這兩種情況，康寧光通信的連接參數(shù)被用來計算最大信道距離。康寧連接產(chǎn)品一貫提供比標準模型中所使用的更好性能。此外，康寧降階評估表提供設計者一個基于鏈路組件的距離能力，同時由模型驗證確保信號的完整性到達接收器是在運行動態(tài)范圍內(nèi)。

　　這有助于系統(tǒng)設計人員應對不同于機構(gòu)標準假定的鏈路，設計師希望鏈路在各種信道條件下可靠的工作，而康寧降階評估表能提供保證。

　　如何使用康寧降階評估表

　　下面列出了從降階評估表提取不同協(xié)議數(shù)據(jù)速率所需的最大信道距離的信息：

　　1) 損耗組件規(guī)范：康寧為MTP®/LC和MTP/MTP配對提供了多種損耗規(guī)范，EDGE8™和EDGE™超低損耗模塊有0.35dB的損耗規(guī)范，而EDGE™和即插即用™低損耗模塊有一個0.5dB的損耗規(guī)范。在MTP/MTP配對時，康寧公司的EDGE8 MTP主干為0.25 dB的連接損耗。EDGE的MTP主干生產(chǎn)日期在2014年9月以后的為0.25dB的MTP連接損耗;主干制造在此日期之前為0.35 dB的MTP連接損耗，即插即用MTP的主干為0.35 dB的連接損耗。

　　2)Fiber光纖類型：標準認可的多模光纖類型協(xié)議數(shù)據(jù)速率覆蓋激光優(yōu)化多模50 / 125umOM3和OM4激光優(yōu)化多模50 / 125um。

　　3)應用協(xié)議和數(shù)據(jù)速率：以太網(wǎng)和光纖通道協(xié)議數(shù)據(jù)速率標準涵蓋解決方案和工程解決方案。

　　4) 基礎設施的連接數(shù)：在布線基礎設施中的MTP連接器和模塊連接數(shù)。一個布線基礎設施由模塊和MTP連接器組合成典型的串行應用，MTP連接器數(shù)計算模塊連接數(shù)量，并行轉(zhuǎn)換模塊典型光學應用算作兩個MTP連接。

　　降階評估表

　　每個表提供了適用的協(xié)議數(shù)據(jù)速率距離的能力。每個表的第一列代表光纜光纖型號;第二列是適用的不同的協(xié)議數(shù)據(jù)速率，第三列顯示協(xié)議的速度。隨后的列代表MTP/LC模塊的數(shù)量或在布線基礎設施里的MTP連接計數(shù)，從1到8。在一個特定的數(shù)據(jù)速率的光纖類型最大距離的能力(米)可從數(shù)據(jù)速率行的相交單元和MTP/LC模塊數(shù)量或在布線基礎設施中的MTP連接計數(shù)中讀出。

　　以太網(wǎng)和光纖通道雙工和并行應用的降階表可以在附錄A中找到

　　基礎設施布局和協(xié)議數(shù)據(jù)速率信道距離的示例

　　在下面的基礎設施示例中，我們基于光纖類型和MTP/LC模塊或MTP連接器數(shù)量的基礎設施使用降階評估表來確定信道距離適用的數(shù)據(jù)率。為了支持協(xié)議數(shù)據(jù)速率，降階表的距離應該大于或等于給定光纖類型的基礎設施總光纜長度。

　　圖4顯示一個雙MTP/LC模塊系統(tǒng)。假設這個系統(tǒng)有OM4光纖和超低損耗模塊(每個模塊0.35dB)。根據(jù)表2中發(fā)現(xiàn)的信息以太網(wǎng)協(xié)議1000Base-SX最大距離是1170米，10GBase-SR 是560米和40GBase-BiDi 是200米。對于光纖通道，我們將使用表6確定最大距離;4 GFC是650米，8 GFC是285米，16 GFC 是200米和32 GFC是130米。

　　圖4: 雙 MTP/LC 模塊系統(tǒng)

　　圖5顯示一個六MTP/LC模塊系統(tǒng)。假設這個系統(tǒng)具有OM3光纖和低損耗模塊(每模塊損耗0.50dB)。根據(jù)表1中找到的信息以太網(wǎng)協(xié)議1000BASE-SX的最大距離為1010米，10GBase-SR是325米和40GBase-BiDi 是105米。對于光纖通道，我們將使用表5確定最大距離;4GFC是420米，8GFC是175米，16GFC是105米和32 GFC是75米。

　　圖 5: 六 MTP/LC 模塊系統(tǒng)

　　圖6顯示一個四MTP / MTP適配器面板系統(tǒng)。假設這個系統(tǒng)有OM3光纖和超低損耗的MTP接頭(每對MTP損耗0.25 dB)?；诒?的信息以太網(wǎng)協(xié)議40GBase-SR4最大距離145米，40GBase-eSR4是325米和100GBase-SR4是85米。光纖通道我們會使用表8確定最大距離，128GFC的最大距離為70米。

　　圖 6: 四 MTP/MTP 適配面板系統(tǒng)

　　圖7顯示一個雙MTP®/ MTP轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)(轉(zhuǎn)換模塊按每對兩個MTP連接器計數(shù))。假設這個系統(tǒng)有OM4光纖和一個低損耗MTP連接器(每對損耗0.25dB)。根據(jù)表4中找到的信息以太網(wǎng)協(xié)議40GBase-SR4的最大距離為190米，40GBase-eSR4是550米和100GBase-SR4是130米。對于光纖通道，我們將使用表8確定128 GFC最大距離105米。

　　圖7: 雙MTP/MTP 轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng) (四 MTP/MTP連接器)

　　光分路器/ TAP模塊應用的降階評估表

　　綜合布線基礎設施中的另一個連接組件是網(wǎng)絡監(jiān)測和分析的TAP模塊。TAP模塊包含一個光分路器引入了通道的額外損耗，由于分開的信號功率成百分比的50 / 50，70 / 30或80 / 20。分開信號被引導到兩個設備，現(xiàn)場設備(交換/存儲/服務器)及信號分析監(jiān)控裝置。圖8描繪了TAP模塊中的分路器是如何工作的。

　　圖8: 無源TAP模塊內(nèi)的光信號分割

　　在鏈接中包含的光分路器額外的插入損耗，這反過來又減少了損失余量和信道距離。康寧光TAP模塊使用薄膜分束器多模應用提供更好的損耗性能值技術。將光分路器在布線基礎設施的模塊組件中集成，將進一步減少與非集成解決方案相比的損耗。康寧公司的降階評估表提供了不同協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸速率使用TAP模塊的最大距離。最大現(xiàn)場使用距離提供50 / 50和70 / 30以太網(wǎng)應用分流比及70 / 30和80 / 20光纖通道應用分流比。

　　以太網(wǎng)和光纖通道雙工和并行開發(fā)應用的降階評估表在附錄B中找到

　　在下面的光TAP基礎設施的例子中，我們使用了光學降階評估表基于光纖類型、TAP模塊和基礎設施中MTP/LC模塊的數(shù)量以確定適用的數(shù)據(jù)速率的信道的距離。為了支持協(xié)議數(shù)據(jù)速率的降階評估表距離，現(xiàn)場信號應大于或等于給定光纖類型的基礎設施光纜總長度。對于光纖通道的應用，任何協(xié)議，無論光纖類型，監(jiān)視器鏈路的最大距離不能超過20米。對于以太網(wǎng)應用程序監(jiān)視鏈路距離通常不是一個問題;查詢請聯(lián)系康寧光通信技術支持熱線。

　　圖9: 雙模塊系統(tǒng)–1個集成 MTP/LC TAP 模塊和1 個MTP/LC 模塊

　　圖10顯示一個雙MTP /LC模塊系統(tǒng)包含一個集成的MTP / LC TAP模塊和一個MTP /LC模塊。假設這個系統(tǒng)使用OM4光纖，50 / 50分流低損耗模塊(每模塊0.5dB)。根據(jù)表11中找到的信息40GBase-BiDi的最大現(xiàn)場距離是105米。

　　圖10: 雙模塊系統(tǒng)– 1 BiDi集成 MTP/LC TAP 模塊和 1 MTP/LC 模塊

　　康寧降階評估表提供系統(tǒng)設計者比指定的IEEE和光纖通道標準的工程解決方案中固定的最大光學媒體傳輸距離更靈活地光纖光學系統(tǒng)實施。降階評估表基于光纖類型、協(xié)議數(shù)據(jù)速率和連接數(shù)量提供最大支持信道長度。

　　降階評估表的價值是基于康寧光通信預端接連接解決方案的光學性能參數(shù)，考慮系統(tǒng)的所有相關參數(shù)之間的關系，使用IEEE和INCITS光纖傳輸鏈路模型進行推導。在評估這些許多參數(shù)之間的相互依存關系，已開發(fā)的降階評估表利用康寧產(chǎn)品提供一系列的特定光纖類型和數(shù)據(jù)速率的工作點。

　　這些表對于系統(tǒng)設計者來說是很好的參考文檔，因為它們補充了由IEEE、INCITS和工程解決方案提供的標準的最大距離規(guī)格。設計師希望當他們的系統(tǒng)不同于那些假設的標準或工程解決方案時能有信心讓鏈路工作。

　　降階評估表上規(guī)定的最大工作距離取決于標準推薦的光纜安裝做法，沒有任何外部損害，如由于安裝不當或連接處臟造成的衰減。距離也取決于基于光學和連接組件的規(guī)格的端到端鏈路損耗預算的功率檢查。關于如何建立一個康寧預端接系統(tǒng)鏈路損耗預算的指導，請參閱AEN115 “EDGE™和即插即用™鏈路損耗預算確定”。

　　關于協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸速率支持的距離或工程解決方案的問題在本文件中未涵蓋，請聯(lián)系康寧光通信技術支持熱線1-800-743-2671或dutyeng@corning.com。

　　引用:

　　1. IEEE (2002, April 9) P802.3ae 10Gb/s以太網(wǎng)工作組串行PMD文件。

　　http://www.ieee802.org/3/ae/public/adhoc/serial_pmd/documents/10GEPBud3_1_16a.xls

　　2. 坎寧安，D. &Dawe，P.(2002)萬兆以太網(wǎng)鏈路模型綜述

　　http://www.avagotech.com/docs/AV02-2485EN