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控制链路损耗预算
作者:Carol Everett Oliver,Berk-Tek 发布时间:2007-07-04 01:47:20 来源:《光波通信》2007年6/7月

   二十世纪80年代后,网络的速率和带宽因为数据、语音、视频三重业务的应用而持续增长。以至于IEEE接连发布标准,定义保证各种信道可以正常工作的足够的链路损耗预算。不幸的是对网络规划者而言,随着速率的飙升,损耗预算也快速减小。vdY光波通信
比如,当光纤以太网系统二十世纪80年代还工作在多模光纤10Mbps的速率时,标准的光缆损耗预算是12.5dB,最长支持距离是2公里。当以太网速率增加到100Mbps的时候,使用长波长(1300nm)收发器,损耗预算还可以保持在相对高的11dB。但是十年后,当吉比特以太网多模光纤标准开始制定,标准选用了低成本的短波长收发器,损耗预算显著降低到了只有3.9dB。vdY光波通信
因为现在带宽需求迫切的应用逐渐把带宽推向10G,在标准的50微米多模光纤链路上损耗预算被进一步降低到1.8dB。vdY光波通信
不仅要面对现在的网络高速率的考验,链路损耗预算也会在很大程度上受到光纤质量和连接器插入损耗的影响。幸运的是针对激光器优化的多模光纤(LOMF)和低成本850nm VCSEL(垂直腔面发射激光器)的出现为链路损耗代价的提高提供了机会。通过改变50微米LOMP的特性(该光纤特性由ISO/IEC 11802定义为OM3),一部分损耗代价可以被归还到信道总损耗预算当中,总损耗预算包括光缆和连接器的损耗预算。

预算规划vdY光波通信
SAN和数据中心是首先使用10G系统的地方。现在这些应用对链路损耗的高要求主要来源于其高密度的连接要求。一个传统的长82m的50/125微米(500MHz·km)光纤信道,使用LC或者SC连接器都是可以工作的。传统的LC/SC连接器最大损耗是0.75dB每对。当数据中心中的两对连接器联合起来(每端一对),最大容许的线缆衰减是3.5dB/km,那么最大的链路损耗预算是1.79dB,还是可以接受的。

vdY光波通信
目前可以提供不同级别的50微米LOMF以满足不同的需求。这里的光纤由Berk-Tek提供:GIGAlit-LB(950MHz·km)、GIGAlit-10EB(2000MHz·km)、GIGAlit-10XB(4900MHz·km)
vdY光波通信
但是因为机械下推式(MPO)多纤连接器在数据中心越来越受欢迎(因为它的密度相当高),连接数量的增多带来了损耗预算的问题。MPO盒子有两个成对的连接,总损耗为1.50dB。加上典型的光缆衰减为3.2dB/km,最大的链路损耗会达到3.29dB。这远远超出了使用传统500MHz ●km的50/125微米光纤所容许的1.8dB的预算。vdY光波通信
传统的50微米光纤的最大链路损耗数据表明使用一个装有MTP/MTO连接器的盒子,盒子里面有一段小跳线,另外还有一个LC配对的连接器,不能满足IEEE 802.3ae的链路损耗要求。

问题总源于光纤vdY光波通信
那么对于使用MPO技术的数据中心该怎么办呢?答案是使用新的光纤,即采用性能优于IEEE 802.3ae最低要求的新型玻璃光纤。使用比标准的50微米多模光纤性能优越的光纤将会延长支持的距离从而增加链路损耗预算。vdY光波通信
光纤的一个重要的特性是差分模式时延(DMD)。DMD是接收端收到的第一个和最后一个脉冲之间的时间差。DMD越低,系统的码间干扰越小。改善光纤的制造工艺可以很大程度上减小DMD。码间干扰的降低又会使带宽增大,相应的光信道距离也会增加。vdY光波通信
10G以太网系统的性能模型基于以下条件:没有针对激光器优化、满注入、传统的50/125微米多模光纤(500/500MHz·km)。不过IEEE注意到了OM3光纤优越的DMD性能,50微米的LOMF光纤拥有2000MHz·km或者更高的有效模式带宽,可以支持300m的距离。而当使用VCSEL技术时,OM3阶跃光纤可以支持1G以太网业务传输1000米,10G业务可以传输300米。OM3光缆在300米的长度上相应的损耗预算保守计算在850nm上是2.6dB。vdY光波通信
另外LOMF的DMD特性在长度小于300米的系统中可以把损耗预算提高到4.5dB。这个特性对于数据中心和SAN这种短距离高连接密度的应用来说尤其重要。vdY光波通信
网络规划者甚至可以从LOMF光纤中得到超过OM3性能水平的益处。图中显示的是IEEE 10GBase-SR链路损耗值和距离的关系,用于选择50微米的LOMF。

保证链路损耗预算vdY光波通信
BICSI定义了九个步骤,网络规划者可以用这九个步骤来分析光纤系统的损耗,从而判断他们的光纤是否满足要求。这九个步骤是:vdY光波通信
1. 计算光纤损耗。vdY光波通信
2. 计算连接器损耗。vdY光波通信
3. 计算熔接损耗。vdY光波通信
4. 计算其他器件的损耗(比如旁路交换机、耦合器、分路器)。vdY光波通信
5. 上述四步的结果相加,计算无源光缆系统的总损耗。vdY光波通信
6. 计算系统增益。vdY光波通信
7. 确定功率代价。vdY光波通信
8. 用系统增益减去功率代价得到链路损耗预算。vdY光波通信
9. 系统性能检验:用链路损耗预算(第8步的结果)减去无源光缆系统的损耗(第5步的结果)。如果结果是个负数,系统则不能正常工作。vdY光波通信
另一个得到损耗预算的简单方法是使用链路损耗计算器,计算器简化了工作,另外对用户来说更加友好。这个基于微软Excel的软件工具会提示用户选择连接器的类型和数量、线对的数量。除了连接器还要求用户输入系统中链路的长度。计算器会进行必要的计算,并输出线缆损耗预算的结果。vdY光波通信
这个计算器是迄今为止唯一让使用者可以折中考虑线缆带宽和连接损耗的工具。该工具已经通过了Nexans公司的数据通信能力评估中心(DCCC)对不同连接器和很多系统模型的测试。vdY光波通信
这个NetClear模型是IEEE 10G以太网模型的一个扩展,它考虑了当使用多于两个连接器的时候单个连接器模式噪音的变化。模式噪音是由于光纤中不同模式的光的波前在连接器表面发生干涉引起的噪音。IEEE的模式认为即使在连接器损耗增加的时候噪音也是个常数:0.3dB。但是DCCC证明模式噪音会随着连接器损耗而持续增加。高出正常的链路损耗,成为相关链路新的基准点。实际上,50米的测试长度上如果使用IEEE的模型计算得到的结果是长度可以达到60米,而使用NetClear模型计算得到的结果却是只能支持15米的距离。vdY光波通信
当系统设计者和顾问们部署支持吉比特以太网的应用,并致力于向10G系统过渡时,必须要使用LOMF以保证过渡的可行性。使用链路损耗计算器可以让设计者考虑各种配置情况,并对其设计的系统是否可以支持10吉比特以太网应用进行验证。如需要更多有关测试流程的信息或者需要下载链路损耗计算器,请参考
www.netclear-channel.com上的链路损耗白皮书。

链路损耗基础vdY光波通信
光纤信道的性能取决于光纤,光纤信道的距离和容量是由光缆的带宽和衰减所决定的。IEEE的标准定义了光缆的带宽和衰减。这些标准要求光纤信道必须符合链路损耗预算的限制要求。链路损耗预算是由光缆和电子设备的性能决定的。vdY光波通信
带宽是系统的信息承载能力,由每单位长度光纤承载信号每秒钟的周期数表示。衰减是一种插入损耗,是耦合到光缆系统的功率和光缆系统的输出功率的差值。信道插入损耗因光缆系统和相应的光电子设备的不同而变化。综合考虑这两个基本参数就得到了链路损耗预算。它是从一个信道中从发射机出发到达接收机的信号所能容许的最大损耗。链路损耗使用分贝(dB)作为单位。

  
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