데이터 센터 네트워크 설계에서 광섬유 케이블 선택은 전송 속도 요구 사항과 채널 도달 거리라는 두 가지 주요 제약 조건에 따라 결정됩니다. 단일-모드 광섬유(SMF)는 캠퍼스 및 WAN 애플리케이션에 적합한 광범위한 도달 범위를 제공하지만,다중모드 광섬유(MMF)는 VCSEL-기반 트랜시버의 저렴한 비용으로 인해 단거리 -인트라-데이터 센터 연결을 위한 주요 매체로 남아 있습니다.
하지만,다중모드 광섬유광학 물리학으로 인해 엄격한 거리 제한이 적용됩니다. 이더넷 표준이 10GBASE-SR에서 40GBASE-SR4 및 100GBASE-SR4로 발전함에 따라 허용되는 채널 길이가 크게 감소합니다. 이해하기다중 모드 광섬유 거리 제한각 광학 모드(OM) 범주에 대한 물리적 계층 규정 준수 및 신호 무결성을 보장하는 데 필수적입니다.
이 문서에서는 기술 사양, 대역폭 기능 및다중 모드 광섬유의 최대 거리OM1에서 OM5까지 분류됩니다.
다중 모드 전송에 대한 물리적 제약
다중 모드 광학 시스템의 거리 제한은 주로 색 분산과 감쇠(광 전력 손실)라는 두 가지 요인으로 인해 발생합니다.
모달 분산 및 기호 간 간섭
단일 조명 모드를 전파하는 단일{0}}모드 광섬유와 달리다중모드 광섬유수백 가지 전파 모드를 지원하는 더 큰 코어 직경(50μm 또는 62.5μm)이 특징입니다.
광 펄스가 광섬유로 발사되면 다양한 모드가 서로 다른 경로 길이를 이동합니다. 고-차 모드(클래딩 근처에서 이동)는 저-차 모드(축 근처에서 이동)보다 더 긴 경로를 사용합니다. DMD(차동 모드 지연)로 알려진 이 현상은 광 펄스가 시간이 지남에 따라 확산되도록 합니다.
전송 속도가 증가하면 비트 사이의 간격이 감소합니다. 과도한 펄스 확산으로 인해 인접한 비트가 겹치는 ISI(기호 간 간섭)가 발생하여 수신기에서 신호를 읽을 수 없게 됩니다. 따라서 허용 가능한 비트 오류율(BER)을 유지하려면 더 짧은 케이블 길이가 필요합니다.
대역폭-거리 곱
멀티모드 케이블링의 성능은 MHz·km 단위로 측정되는 EMB(Effective Modal Bandwidth)로 정량화됩니다.
OFL(과충전 발사):LED 소스(OM1/OM2)로 대역폭을 측정하는 데 사용됩니다.
레이저 최적화(EMB):VCSEL 소스(OM3/OM4/OM5)로 대역폭을 측정하는 데 사용됩니다.
EMB 값이 높을수록 모달 분산으로 인해 신호가 저하되기 전에 더 먼 거리에 걸쳐 데이터를 전송할 수 있음을 나타냅니다.
섬유 종류별 기술 사양
TIA(Telecommunications Industry Association)와 ISO/IEC는 다중 모드 광섬유의 5가지 등급을 정의합니다. 각 세대는 코어 직경, 광원 최적화 및 대역폭 용량으로 정의됩니다.
OM1 및 OM2(레거시 표준)
OM1 및 OM2 광섬유는 LED 광원을 활용하는 고속 이더넷 및 기가비트 이더넷 애플리케이션용으로 설계되었습니다.
OM1(62.5/125μm):
재킷 색상:주황색.
대역폭:200MHz·km(850nm에서).
거리 제한:1Gbps에서 275미터까지 가능합니다. 10Gbps에서는다중 모드 광섬유 거리 제한33미터까지 떨어지므로 최신 토폴로지에 적합하지 않습니다.
OM2(50/125μm):
재킷 색상:주황색.
대역폭:500MHz·km(850nm에서).
거리 제한:1Gbps에서는 550미터까지 가능하지만 10Gbps에서는 82미터로 제한됩니다.
참고: OM1 및 OM2는 1Gbps 이상의 속도가 필요한 신규 설치에서는 더 이상 사용되지 않는 것으로 널리 간주됩니다.
OM3(레이저-최적화 50 µm)
OM3는 수직-공동 표면-발광 레이저(VCSEL) 최적화로의 전환을 표시했습니다. 이는 10기가비트 이더넷의 보급형-표준입니다.
재킷 색상:아쿠아.
유효 모달 대역폭(EMB):2000MHz·km.
애플리케이션:OM3은 최대 10GBASE-SR을 지원합니다.300미터. 고속-병렬 광학(40GBASE-SR4 및 100GBASE-SR4)의 경우다중 모드 광섬유의 최대 길이으로 제한됩니다100미터.
OM4(고-대역폭 레이저-최적화 50 µm)
OM4는 OM3보다 더 높은 대역폭 사양을 제공하여 차동 모드 지연을 줄입니다. 이를 통해 도달 범위가 확장되고 삽입 손실 마진이 높아집니다.
재킷 색상:아쿠아 또는 바이올렛(에리카 바이올렛).
유효 모달 대역폭(EMB):4700MHz·km.
애플리케이션:OM4는 10GBASE-SR 범위를 다음으로 확장합니다.550미터. 데이터 센터 백본의 경우 최대 40G/100G 애플리케이션을 지원합니다.150미터.
OM5(광대역 다중 모드 광섬유)
OM5는 TIA-492AAAE에 의해 지정되며 SWDM(단파 분할 다중화)을 지원하도록 설계되었습니다.
재킷 색상:라임 그린.
기술적 특성:주로 850nm에 최적화된 OM3/OM4와 달리 OM5는 850nm~953nm 사이의 광범위한 파장에 대해 지정됩니다.
거리 사양:표준 IEEE 802.3 트랜시버(850nm에서 단일 파장 사용)의 경우 OM5는 동일한 기능을 제공합니다.다중 모드 광섬유의 최대 거리OM4로. 그 장점은 SWDM4 트랜시버를 사용하여 단일 광섬유 쌍을 통해 여러 신호를 전송할 때만 실현됩니다.
거리 제한 참고표
다음 표에는광섬유 케이블 최대 길이표준 IEEE 802.3에서 지원됨이더넷응용 프로그램.
|
섬유 카테고리 |
100Mbps(고속 이더넷) |
1Gbps(1000BASE-SX) |
10Gbps(10GBASE-SR) |
40Gbps(40GBASE-SR4) |
100Gbps(100GBASE-SR4) |
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OM1 |
2000 m |
275 m |
33 m |
지원되지 않음 |
지원되지 않음 |
|
OM2 |
2000 m |
550 m |
82 m |
지원되지 않음 |
지원되지 않음 |
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OM3 |
2000 m |
550 m |
300 m |
100 m |
70 m |
|
OM4 |
2000 m |
550 m |
550 m |
150 m |
100 m |
|
OM5 |
2000 m |
550 m |
550 m |
150 m |
100 m |
최대 거리에 대한 엔지니어링 고려 사항
이론적 달성다중 모드 광섬유의 최대 거리링크 손실 예산을 엄격하게 준수해야 합니다. 물리적 케이블은 채널의 한 구성 요소일 뿐입니다. 상호 연결 지점의 삽입 손실은 달성 가능한 도달 범위에 큰 영향을 미칩니다.
채널 삽입 손실 예산
데이터 속도가 증가하면 허용되는 광 손실 예산이 감소합니다.
10GBASE-SR(OM3):약. 2.6dB 예산.
40GBASE-SR4(OM3):약. 1.9dB 예산.
구조화된 케이블링 링크에 여러 개의 패치 패널, 카세트 또는 교차 연결이 포함된 경우-전체삽입 손실최대 케이블 길이에 도달하기 전에 트랜시버의 감도 임계값을 초과할 수 있습니다. 엔지니어는 다음 공식을 사용하여 총 손실을 계산해야 합니다.
링크 손실=(케이블 길이 × dB/km) + (커넥터 쌍 × 손실/쌍)
ULL(초저손실) MTP/MPO 커넥터(일반적으로) 사용<0.35 dB) is often required to support maximum distance runs in 40G/100G architectures.
트랜시버 차이(표준 및 확장 도달 범위)
위 표에 나열된 거리는 표준 IEEE 사양을 나타냅니다. 그러나 "확장 도달 범위"(eSR4/CSR4) 트랜시버가 시장에 존재합니다.
OM4의 표준 100G-SR4:100미터.
OM4의 독점 100G-eSR4:최대 300미터.
이러한 비표준 광학 장치는-더 높은 송신 전력이나 더 민감한 수신기를 활용하여 문제를 극복합니다.다중 모드 광섬유 거리 제한. 스위치 제조업체에 호환성을 확인해야 합니다.
케이블링 선택 기준
물리 계층 인프라를 설계할 때 다음 임계값이 표준 선택 가이드 역할을 합니다.
100미터 미만 도달:OM3은 10G, 40G 및 100G에 충분한 대역폭을 제공합니다. 이는 랙 내부 및 ToR(랙 상단)과 EoR(행 끝)-연결을 위한 가장 비용 효율적인 솔루션입니다.
100 - 150미터 도달:OM4는 40G/100G 전송 속도를 지원하는 데 필수입니다. OM3은 표준 SR4 프로토콜에서 이러한 거리에 충분하지 않습니다.
도달 거리 > 150미터:150미터를 초과하는 링크의 경우 단일{1}}모드 광섬유(OS2)가 권장되는 기술 표준입니다. 하는 동안다중모드 광섬유물리적으로 장거리에서 1G 또는 10G를 전송할 수 있지만 150-미터 제한을 초과하는 40G/100G로의 마이그레이션은 지원할 수 없습니다. 단일 모드 광섬유를 배포하면 PSM4 또는 DR4 아키텍처와의 향후 호환성이 보장됩니다.
결론
그만큼다중 모드 광섬유 거리 제한케이블의 유효 모달 대역폭과 활성 장비의 전송 속도의 함수입니다. 레거시 OM1 및 OM2 광섬유는 고속-네트워크에서는 더 이상 사용되지 않지만 OM3 및 OM4는 단거리 데이터 센터 애플리케이션의 업계 표준으로 남아 있습니다.-
네트워크 계획자의 경우 중요한 경계점은 150미터입니다. 이 임계값 아래에서 OM4는 성능과 트랜시버 비용의 최적 균형을 제공합니다. 이 임계값을 넘어서는 현재와 미래의 이더넷 표준에 대한 신호 무결성과 프로토콜 지원을 보장하려면 단일{4}}모드 광섬유(OS2)가 필요합니다.
FAQ
표준 10G/40G/100G 네트워크에서 OM5 광섬유가 OM4보다 우수합니까?
표준 거리 제한에는 적용되지 않습니다. 단일 파장(850nm)을 사용하는 기존 병렬 광학(SR4)의 경우 OM5는 OM4와 정확히 동일한 거리 제한을 제공합니다(예: 100GBASE-SR4의 경우 100m). OM5는 SWDM(Short Wave Division Multiplexing) 트랜시버를 사용할 때만 우수하며, 동일한 광섬유에서 여러 파장을 이동할 수 있습니다. SWDM 광학 장치를 사용하지 않는 경우 OM5는 OM4에 비해 추가 도달 이점을 제공하지 않습니다.
40G와 100G의 거리 제한이 10G보다 짧은 이유는 무엇입니까?
모달 분산 때문입니다. 데이터 속도가 증가하면(펄스 지속 시간이 감소) 광 수신기는 광섬유 코어를 통해 다양한 경로를 통과하는 빛으로 인해 발생하는 "신호 번짐"(분산)에 훨씬 더 민감해집니다. 10Gbps에서 허용되는 소량의 신호 확산은 100Gbps에서는 심각한 장애가 되어 신호 무결성을 유지하기 위해 최대 물리적 거리를 줄여야 합니다.
멀티모드에서 단일{0}}모드 광섬유로 전환해야 하는 거리는 어느 정도입니까?
"150미터 규칙"은 업계 모범 사례입니다.
150미터 미만: 다중 모드(OM4)는 일반적으로 더 저렴한 광학 장치로 인해{2}}더 비용 효율적입니다.
150미터 이상: 단일{1}}모드(OS2)가 권장됩니다.
OM4 파이버는 OM3과 역호환됩니까?
예, 이전 버전과 완전히 호환됩니다.OM4 파이버는 기본적으로 OM3의 "고사양" 버전입니다. 지금 OM4 케이블을 설치하고 이를 기존 10G OM3 트랜시버와 함께 사용할 수 있습니다. 링크는 정상적으로 작동할 것입니다.
