CC BY
3ВКВ0-2023- ВОЛОКНО
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СПЛАВНЫХ МНОГОМОДОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ НА КАЧЕСТВО ПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ ИНФОРМАЦИИ
Базакуца П.В., Никитин А.И. *
ООО «Оптические телекоммуникации (ОПТЕЛ)», г. Москва *E-mail: NikitinAndrey. 7@yandex.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-180-181
Сегодня все более глобальное применение получают центры обработки данных (далее - ЦОД), являющиеся одним из факторов повышенного спроса на скорость передачи информации. Тенденция увеличения количества ЦОД будет продолжаться в связи с необходимостью организации хранилищ данных большого объема, а также их резервирования.
В современных ЦОД кабельная сеть - важнейший инфраструктурный элемент, от которого зависит уровень надежности и отказоустойчивости всей системы. Для этих целей применяют оптические кабели с оптическими волокнами новейших стандартов, которые могут обеспечить передачу информации со скоростью более 10 Гбит/с.
Для повышения уровня надежности и сохранности информации в сетях ЦОД применяют оптические разветвители, с помощью которых можно распределить мощность оптических сигналов на
2 и более каналов, тем самым обеспечив резервное копирование информации [1].
В ЦОД, где обрабатывается и хранится большая часть информации, в качестве протокола передачи данных на коммутаторах и серверах обычно используют протокол Ethernet. Сегодня скорость передачи информации по данному протоколу может достигать 10, 40, 100 Гбит/с и более.
Выбор типа оптических волокон для ЦОД имеет большое значение. Одномодовые оптические волокна имеют большую ширину полосы пропускания, по сравнению с многомодовыми, что позволяет их использовать при большей скорости передачи данных, однако для этого требуется и более дорогое приемопередающее оборудование.
Несмотря на то, что площади ЦОД могут достигать 100 тыс. м2, расстояние между оборудованием редко превышает 100-150 м, соответственно многомодовое оптическое волокно, в особенности новейших спецификаций, вполне может обеспечить требуемый коэффициент широкополосности при меньших финансовых затратах, чем при использовании одномодовых оптических волокон.
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60793-2-10-2018 многомодовые оптические волокна разделены на
3 категории: А1а, А1Ь и A1d. Оптические волокна категории А1а — это градиентное оптическое волокно с типоразмером 50/125 мкм. Конструктивные исполнения оптических волокон А1а.1, А1а.2, А1а.3 и А1а.4 установлены в соответствии с четырьмя градациями коэффициента широкополосности. При насыщающем возбуждении на длине волны 850 нм оптическое волокно в конструктивном исполнении А1а.1 имеет коэффициент широкополосности 500 МГц км, А1а.2 - 1500, А1а.3 и А1а.4°-°3500. При лазерном возбуждении на длине волны 850 нм А1а.2 - 2000 МГц км, А1а.3 и А1а.4 - 4700. Оптическое волокно А1а.1 не адаптировано под лазерное возбуждение. Оптическое волокно А1а.4 отличается от А1а.3 тем, что оно адаптировано под лазерное возбуждение на длине волны 953 нм [2].
Данные конструктивные исполнения соответствуют спецификациями оптических волокон ОМ2, ОМ3, ОМ4 и ОМ5 согласно ISO/IEC 11801-1 [3]. Категория А1Ь относится к градиентному оптическому волокну с типоразмером 62,5/125 мкм, а категория A1d — к градиентному оптическому волокну с типоразмером 100/140 мкм.
Передача информации по оптическим волокнам осуществляется с помощью передачи последовательности импульсов световой энергии. Из-за дисперсии в оптических волокнах импульсы в процессе распространения вдоль оптических волокон расширяются, что может приводить к перекрытию соседних импульсов. Это приводит к снижению информационной емкости, соответственно, битовым ошибкам, так как близко расположенные импульсы невозможно различить.
Данная работа посвящена оценке возможности использования в сетях ЦОД многомодовых оптических разветвителей, изготовленных из оптических волокон, соответствующих спецификациям ОМ3 и ОМ4.
Для проведения экспериментов были изготовлены опытные образцы многомодовых оптических разветвителей различных типов. Их технические характеристики представлены в таблице 1.
ВКВО-2023- ВОЛОКНО
Таблица 1. Технические характеристики опытных образцов многомодовых оптических разветвителей
Тип оптического Спецификация оптического волокна Пропорция деления мощности, % Температура Длина вытяжки, Вносимые
разветвителя сплавления, °С мм потери, дБ
FBT (сплавной) ОМ3 1200 18,7 0,5
FBT (сплавной) ОМ3 1650 5,6 0,8
FBT (сплавной) ОМ4 50/50 1200 19,5 0,6
FBT (сплавной) ОМ4 1650 5,8 0,9
PLC (планарный) ОМ3 - - 0,5
При производстве разветвителей контроль вносимых потерь производили согласно требованиям IEC 874-1 4.4.7.4. Метод 7 [4].
При тестировании же работы опытных образцов оптических разветвителей в составе цифровых систем передачи (далее - ЦСП) в качестве источников излучения использовали серийные SFP-модули Cisco QSFP-100G-SR4-S и OpticCin SFP28-SR.LC.01 со скоростью передачи 25G и Intel FTLX8571D3BCV-IT со скоростью передачи 10G.
В результате испытаний было выявлено, что величина вносимых потерь и пропорция деления мощности разветвителей при прохождении через них излучения от разных модулей разные, что, по-видимому, связано с различием модового состава излучения, исходящего от разных модулей.
Изготовленные разветвители были включены в системы передачи с указанными SFP-модулями для измерения коэффициента ошибок передачи цифрового сигнала.
Ширина полосы многомодового волокна, из которого были изготовлены опытные образцы оптических разветвителей, не оказывает влияния на количество битовых ошибок в ЦСП, что, по-видимому, связано с малой длиной волокна в составе разветвителя.
При тестировании же ЦСП на количество битовых ошибок с установленными в линиях опытными образцами многомодовых планарных оптических разветвителей было выявлено, что их вносимые потери и количество битовых ошибок не зависят от типа SFP-модулей в ЦСП и для всех находятся в пределах допустимых значений.
Таким образом, при выполнении данной работы было обнаружено, что параметры передачи многомодовых оптических разветвителей, изготовленных по сплавной технологии, отличаются в зависимости от типов используемых SFP-модулей, поэтому были экспериментально подобраны параметры технологического процесса изготовления разветвителей, позволяющие оптимизировать их работу в ЦСП. Установлено, что указанный эффект отсутствует при использовании планарных разветвителей. Однако, то преимущество сплавных разветвителей, что изменение пропорции деления мощности в них достигнуть проще и дешевле, чем в планарных разветвителях побуждает продолжить работы по совершенствованию технологии их производства в направлении выравнивания их параметров передачи для различных источников излучения, применяемых в ЦСП.
Литература
1. Базакуца П.В., Боев М.А., Никитин А.И. Применение оптических разветвителей в сетях связи со спектральным уплотнением //КАБЕЛИ и ПРОВОДА. - М.: ООО «ЖУРНАЛ «КАБЕЛИ и ПРОВОДА», 2020. -№6(386). С. 17-23
2. ГОСТ Р МЭК 60793-2-10-2018 "ВОЛОКНА ОПТИЧЕСКИЕ. Технические требования к изделию. Групповые технические требования к многомодовым оптическим волокнам категории А1"
3. ISO/IEC 11801-1:2017 "Информационная технология. Кабельные сети общего назначения в помещениях пользователей. Часть 1. Общие требования"
4. IEC 874-1 4.4.7.4 "Соединители для оптических волокон и кабелей. Часть 1. Общие требования"
