Datu centrs ir kļuvis par mūsdienu dzīves dzinēju; pieaugošā tīkla informācija tiek pārraidīta un glabāta lielā ātrumā caur datu centru. Lielākā daļa savienojumu datu centrā ir īsi, sākot no dažiem metriem līdz dažiem simtiem metru. Šajos nelielos un ātrdarbīgos datu sakaros,daudzmodu šķiedras un optiskais modulis ar VCSELkā galvenā ierīce tiek plaši izmantotas. Salīdzinot ar viena režīma pārraides shēmu, vairāku režīmu shēma izmanto zemu izmaksu un mazjaudas lāzeru, lai nodrošinātu ātru un efektīvu savienojumu starp šķiedru un lāzeru. Daudzmodu šķiedra var sasniegt lielāku pārraides ātrumu vai garāku pārraides attālumu nekā vara kabelis un zemākas izmaksas nekā vienmoda šķiedras sistēma. Šobrīd datu centra iekšējā savienojuma ātrums jau ir100 Gbit/s, un drīzumā gaidāms 400Gbit/s. Nozare ir izstrādājusi jaunu daudzmodu šķiedru, lai uzlabotu tās veiktspēju, tostarp WDM vienā šķiedrā. Garo viļņu daudzmodu šķiedra atbalsta lielāku pārraides attālumu. Turklāt, lai atbalstītu augsta blīvuma, miniaturizētu savienojumu, uzlabotu telpas izmantošanas līmeni, siltuma izkliedes efektivitāti un kabeļu pārvaldības efektivitāti datu centrā, ir izstrādāta un ātri ieviesta vairāku režīmu šķiedra ar lieces pretestību. Šajā rakstā ir apskatīta daudzmodu šķiedru atbalsta ātrgaitas optiskā moduļa attīstības tendence, apvienojot daudzmodu šķiedras tehnisko principu un optiskā moduļa tehnoloģijas attīstību.
1. Daudzmodu optisko šķiedru tehnoloģija un pielietojuma scenāriji
Mākoņdatošanas attīstība ir veicinājusi superlielu datu centru attīstību, tādējādi ģenerējot atšķirīgas attīstības tendences no tradicionālajiem uzņēmumu datu centriem. Neatkarīgi no tā, vai tas ir iekšzemes vai starptautisks, VLCC lietotāju servera porta ātruma attīstība ar mākoņdatošanas pakalpojumiem acīmredzami ir ātrāka nekā tradicionālajos uzņēmumu datu centros. Tradicionālie uzņēmumi pastāvīgi izmantos vairāku režīmu OM4 šķiedru, un vairāk nekā 90 procenti no sistēmas saites garuma ir mazāks par 100 m.
Īpaši lielu datu centru lietotāji biežāk izvēlas vienmoda šķiedru, un 70 procenti no sistēmas saites garuma pārsniedz 100 m. Īpaši lielu datu centru attīstība ir uzlabojusi vienmoda šķiedras izmantošanas līmeni, taču daudzmodu šķiedrai joprojām ir savas unikālas priekšrocības. Šīs priekšrocības ietver zemāku izmaksu optisko moduļu pieejamību, mazāku enerģijas patēriņu un pārraides attālumus, kas aptver lielāko daļu datu centra saišu, tāpēc risinājumi, kuru pamatā ir daudzmodu šķiedras un daudzmodu optiskie moduļi, joprojām ir pievilcīgi klientiem.
2. 850 nm daudzmodu šķiedras joslas platums
Atšķirībā no viena režīma sistēmas, vairāku režīmu sistēmas pārraides attālumu un ātrumu ierobežo daudzmodu šķiedras joslas platums. Daudzmodu šķiedras režīma joslas platums ir jāpalielina, lai atbalstītu ātrgaitas sistēmas ilgāku attālumu.
Attīstoties šķiedru dizainam un ražošanai, daudzmodu šķiedras joslas platums ir ievērojami uzlabojies. 62,5 μm daudzmodu šķiedrai ir liela skaitliskā apertūra un liels šķiedras kodols, kas var savienot gaismas diodes (LED) gaismas avotu ar šķiedru un atbalstīt datu pārraidi 2 km garumā ar ātrumu 10 Mbit/s vai pat 100 Mbit/ s. Izstrādājot Ethernet standartu un zemu izmaksu 850 nm VCSEL, vairāku režīmu šķiedra ar 50 mikronu šķiedru serdes diametru ir populārāka tirgū. Šķiedrai ir zemāka režīma izkliede un lielāks joslas platums, un VCSEL vietas izmērs un skaitliskā apertūra ir mazāki nekā LED, ļaujot lāzeru viegli savienot ar 50 mikronu šķiedru. Optimizējot optisko šķiedru ražošanas procesu un ieviešot progresīvu refrakcijas indeksa kontroles tehnoloģiju, 50 μm daudzmodu optiskā šķiedra attīstījās no OM2 (500 MHz*Km) līdz OM3 (2 000 MHz*Km), un tagad ir attīstījusies līdz OM4 ({ {17}} MHz*Km).
Vairāku režīmu sistēmai, kas izmanto 850 nm VCSEL, tālāk palielinot OM4 daudzmodu šķiedras joslas platumu, optiskais modulis nevar pārraidīt tālāku attālumu, jo sistēmas joslas platums ir atkarīgs no šķiedras efektīvā režīma joslas platuma un dispersijas kombinācijas ( kas ir saistīts ar VCSEL lāzera spektrālās līnijas platumu un šķiedras viļņa garumu). Ja sistēmas joslas platums ir jāpalielina, papildus šķiedras efektīvajam režīma joslas platumam ir jāoptimizē dispersijas vērtība. To var panākt, izmantojot diferenciālā režīma aizkaves (DMD) daudzmodu šķiedru, lai kompensētu daļēju izkliedi, vai izmantojot šaurāku līnijas platumu 850 nm VCSEL vai strādājot garāku viļņu reģionā ar zemāku izkliedi.
Šķiedras kodola maksimālais relatīvais refrakcijas indekss ietekmē arī maksimālo joslas platumu. Kad kodols samazinās no 1 procenta līdz 0,75 procentiem, joslas platums dubultojas. Tomēr, samazinot šķiedru serdi, palielināsies lieces zudums, tāpēc ir nepieciešams optimizēt šķiedras struktūras dizainu, lai uzlabotu tās lieces veiktspēju.
3. Liekšanai nejutīga daudzmodu šķiedra
Datu centru lietojumos arvien plašāk tiek izmantota pret lieci nejutīga daudzmodu šķiedra, kas var optimizēt optiskās šķiedras, aparatūras un aprīkojuma dizainu, lai ietaupītu vairāk vietas, būtu labāka dzesēšanas efektivitāte un ērtāka savienojuma un kabeļa pārvaldība. Kodolam ir pakāpenisks indekss, un apšuvumam ir zema indeksa rieva. Rieva samazina apšuvuma optisko jaudu un var novērst optisko signālu noplūdi, tādējādi uzlabojot šķiedras lieces veiktspēju. Šķiedru dizains optimizē šķiedras serdes un rievas izmēru un nodrošina līdzsvaru starp lieces veiktspēju un savietojamību ar standarta daudzmodu šķiedru. Izmantojot saprātīgu šķiedru serdes un rievas dizainu, daudzmodu šķiedra var sasniegt OM4 lielu joslas platumu un zemus lieces zudumus. Makro lieces zudums nejutīgai daudzmodu šķiedrai ir vairāk nekā 10 reizes mazāks nekā parastajai standarta daudzmodu šķiedrai.
