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)助系統設計師確定康寧OM3 / OM4激光優(yōu)化50µm多模光纖預端接光學(xué)連接組件的以太網(wǎng)和光纖通道傳輸距離能力。光纖系統12芯預端接連接解決方案實(shí)例，請參考AEN151“基于12芯的結構化布線(xiàn)四通道并行光學(xué)連接解決方案”和AEN152“基于12芯的結構化布線(xiàn)四通道并行到雙工光學(xué)連接解決方案”。8芯解決方案請參考AEN156“基于8芯的結構化布線(xiàn)連接解決方案”。

　　傳輸標準

　　電氣和電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)提供以太網(wǎng)標準，國際信息技術(shù)標準委員會(huì )(INCITS)提供光纖通道的標準。根據光纖類(lèi)型和相關(guān)信道損耗每個(gè)標準定義了不同協(xié)議數據速率的最大信道長(cháng)度。 每個(gè)標準使用光纖傳輸鏈路模型來(lái)計算系統內不同的損耗為每個(gè)協(xié)議傳輸速率建立最大通道長(cháng)度。這些模型是用于特定傳輸協(xié)議的無(wú)源電子連接器件的組合。在此基礎上，每個(gè)數據速率有一個(gè)特定的功耗用來(lái)確定系統的能力。

　　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(cháng)度組合。因此，每個(gè)標準委員會(huì )必須選擇如何顯示輸出結果。

　　對于大多數的以太網(wǎng)協(xié)議，IEEE規定的總連接器損耗1.5dB;但在某些情況下規定只有1dB。這個(gè)損耗可劃分成選擇多個(gè)連接器。IEEE通常規定一個(gè)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，規定連接器配對系統整體連接器鏈接損耗為1.5dB。按照這個(gè)規定，可以根據標準模型計算可達到的最大距離。例如，IEEE規定OM3光纖在10GBase-SR系統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(jià)值是為單一的系統配置提供快速指導的很好的工具。然而，光鏈路有不同的長(cháng)度、連接器配對數量和設計配置。

　　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(shù)委員會(huì )使用IEEE相同的規范作為指導;規定總的連接器損耗1.5dB。然而, 自發(fā)布光纖通道物理接口4(FC-PI-4)，替代僅規定通道1.5 dB的總連接器損耗的默認指導，INCITS開(kāi)始提供在連接器插入損耗范圍內對各種光纖類(lèi)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(lèi)型在連接器插入損耗范圍內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(shí)可以實(shí)現傳輸距離50米，或如果連接器插入損耗為1dB時(shí)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(gè)標準提供的指導，系統設計者也會(huì )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(kāi)發(fā)應用或當交叉連接多個(gè)鏈接時(shí))。這將需要在降階評估表中創(chuàng )建一個(gè)額外的指導。

　　光纖傳輸鏈路模型

　　這里有一個(gè)信道長(cháng)度和信道插入損耗之間的權衡。減少信道長(cháng)度提供了盈余(DB)，可以使用更多的連接形式，同時(shí)保持所需的信號完整性。同樣，通過(guò)降低整體連接器的損耗，我們可以在系統中增加更多連接。此外，如果使用改進(jìn)連接損耗參數的組件，那么信道長(cháng)度超過(guò)標準規格就可以實(shí)現。

　　結構化布線(xiàn)部署通常需要增加一個(gè)給定應用的信道插入損耗(IL)的元素。作為一個(gè)例子，交叉連接和光分路可以是有價(jià)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(huì )已創(chuàng )建的模型顯示不同數據速率的功率損失和可支持的距離之間的權衡。鏈路模型基于功率分配計算、功率損失，有時(shí)稱(chēng)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量和光纖衰減.。功耗加線(xiàn)性分貝作為功能來(lái)確定鏈路總損耗長(cháng)度。此外，一個(gè)修正項是用來(lái)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的組件性能，包括收發(fā)器和物理媒介(布線(xiàn))。

　　該模型被開(kāi)發(fā)作為一種工具以協(xié)助以太網(wǎng)和光纖通道委員會(huì )在了解各種鏈路功耗之間的潛在權衡，并作為鏈路規范討論的基準。使用這些模型并參考系統組件的性能，系統設計人員可以成功地權衡網(wǎng)絡(luò )傳輸的距離和損耗。圖3顯示了一個(gè)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(gè)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。

　　一個(gè)多源協(xié)議(MSA)引導的收發(fā)端口的機械和電氣接口規范是向多個(gè)供應商開(kāi)放。

　　一個(gè)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。工程解決方案通常提供信道距離長(cháng)于標準規定距離。機電的接口規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(chǎng)商特定收發(fā)器參數的不同傳輸協(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，而工程解決方案模型是基于供應商特定的收發(fā)器參數。對于這兩種情況，康寧光通信的連接參數被用來(lái)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(gè)基于鏈路組件的距離能力，同時(shí)由模型驗證確保信號的完整性到達接收器是在運行動(dòng)態(tài)范圍內。

　　這有助于系統設計人員應對不同于機構標準假定的鏈路，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)議數據速率所需的最大信道距離的信息：

　　1) 損耗組件規范：康寧為MTP®/LC和MTP/MTP配對提供了多種損耗規范，EDGE8™和EDGE™超低損耗模塊有0.35dB的損耗規范，而EDGE™和即插即用™低損耗模塊有一個(gè)0.5dB的損耗規范。在MTP/MTP配對時(shí)，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(lèi)型：標準認可的多模光纖類(lèi)型協(xié)議數據速率覆蓋激光優(yōu)化多模50 / 125umOM3和OM4激光優(yōu)化多模50 / 125um。

　　3)應用協(xié)議和數據速率：以太網(wǎng)和光纖通道協(xié)議數據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：在布線(xiàn)基礎設施中的MTP連接器和模塊連接數。一個(gè)布線(xiàn)基礎設施由模塊和MTP連接器組合成典型的串行應用，MTP連接器數計算模塊連接數量，并行轉換模塊典型光學(xué)應用算作兩個(gè)MTP連接。

　　降階評估表

　　每個(gè)表提供了適用的協(xié)議數據速率距離的能力。每個(gè)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)議數據速率，第三列顯示協(xié)議的速度。隨后的列代表MTP/LC模塊的數量或在布線(xiàn)基礎設施里的MTP連接計數，從1到8。在一個(gè)特定的數據速率的光纖類(lèi)型最大距離的能力(米)可從數據速率行的相交單元和MTP/LC模塊數量或在布線(xiàn)基礎設施中的MTP連接計數中讀出。

　　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)議數據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(lèi)型和MTP/LC模塊或MTP連接器數量的基礎設施使用降階評估表來(lái)確定信道距離適用的數據率。為了支持協(xié)議數據速率，降階表的距離應該大于或等于給定光纖類(lèi)型的基礎設施總光纜長(cháng)度。

　　圖4顯示一個(gè)雙MTP/LC模塊系統。假設這個(gè)系統有OM4光纖和超低損耗模塊(每個(gè)模塊0.35dB)。根據表2中發(fā)現的信息以太網(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

　　圖5顯示一個(gè)六MTP/LC模塊系統。假設這個(gè)系統具有OM3光纖和低損耗模塊(每模塊損耗0.50dB)。根據表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

　　圖6顯示一個(gè)四MTP / MTP適配器面板系統。假設這個(gè)系統有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(huì )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

　　圖7顯示一個(gè)雙MTP®/ MTP轉換模塊系統(轉換模塊按每對兩個(gè)MTP連接器計數)。假設這個(gè)系統有OM4光纖和一個(gè)低損耗MTP連接器(每對損耗0.25dB)。根據表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 轉換模塊系統 (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(xiàn)基礎設施中的另一個(gè)連接組件是網(wǎng)絡(luò )監測和分析的TAP模塊。TAP模塊包含一個(gè)光分路器引入了通道的額外損耗，由于分開(kāi)的信號功率成百分比的50 / 50，70 / 30或80 / 20。分開(kāi)信號被引導到兩個(gè)設備，現場(chǎng)設備(交換/存儲/服務(wù)器)及信號分析監控裝置。圖8描繪了TAP模塊中的分路器是如何工作的。

　　圖8: 無(wú)源TAP模塊內的光信號分割

　　在鏈接中包含的光分路器額外的插入損耗，這反過(guò)來(lái)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(shù)。將光分路器在布線(xiàn)基礎設施的模塊組件中集成，將進(jìn)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)議的數據傳輸速率使用TAP模塊的最大距離。最大現場(chǎng)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(kāi)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(xué)降階評估表基于光纖類(lèi)型、TAP模塊和基礎設施中MTP/LC模塊的數量以確定適用的數據速率的信道的距離。為了支持協(xié)議數據速率的降階評估表距離，現場(chǎng)信號應大于或等于給定光纖類(lèi)型的基礎設施光纜總長(cháng)度。對于光纖通道的應用，任何協(xié)議，無(wú)論光纖類(lèi)型，監視器鏈路的最大距離不能超過(guò)20米。對于以太網(wǎng)應用程序監視鏈路距離通常不是一個(gè)問(wèn)題;查詢(xún)請聯(lián)系康寧光通信技術(shù)支持熱線(xiàn)。

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

　　圖10顯示一個(gè)雙MTP /LC模塊系統包含一個(gè)集成的MTP / LC TAP模塊和一個(gè)MTP /LC模塊。假設這個(gè)系統使用OM4光纖，50 / 50分流低損耗模塊(每模塊0.5dB)。根據表11中找到的信息40GBase-BiDi的最大現場(chǎng)距離是105米。

　　圖10: 雙模塊系統– 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(xué)媒體傳輸距離更靈活地光纖光學(xué)系統實(shí)施。降階評估表基于光纖類(lèi)型、協(xié)議數據速率和連接數量提供最大支持信道長(cháng)度。

　　降階評估表的價(jià)值是基于康寧光通信預端接連接解決方案的光學(xué)性能參數，考慮系統的所有相關(guān)參數之間的關(guān)系，使用IEEE和INCITS光纖傳輸鏈路模型進(jìn)行推導。在評估這些許多參數之間的相互依存關(guān)系，已開(kāi)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(lèi)型和數據速率的工作點(diǎn)。

　　這些表對于系統設計者來(lái)說(shuō)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格。設計師希望當他們的系統不同于那些假設的標準或工程解決方案時(shí)能有信心讓鏈路工作。

　　降階評估表上規定的最大工作距離取決于標準推薦的光纜安裝做法，沒(méi)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(xué)和連接組件的規格的端到端鏈路損耗預算的功率檢查。關(guān)于如何建立一個(gè)康寧預端接系統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(guān)于協(xié)議的數據傳輸速率支持的距離或工程解決方案的問(wèn)題在本文件中未涵蓋，請聯(lián)系康寧光通信技術(shù)支持熱線(xiàn)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(wàn)兆以太網(wǎng)鏈路模型綜述

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