فیبر نوری برای ستون فقرات (Backbone) شبکه ساختمان، اتصال سوئیچ‌ها در اتاق سرور و دیتاسنتر و هر جا که فاصله یا سرعت از توان کابل مسی بیشتر باشد به کار می‌رود. فیبرها دو خانواده اصلی دارند: چندحالته (Multimode) برای فاصلههای کوتاه‌تر و تک‌حالته (Single-mode) برای فاصلههای طولانی.
انواع فیبر در استانداردها
| نوع | دسته | توضیح طبق Legrand |
|---|---|---|
| OM1 | چندحالته | فیبر ۶۲٫۵ میکرون منسوخ؛ دیگر در استانداردها پذیرفته نیست |
| OM2 | چندحالته | فیبر ۵۰ میکرون قدیمی؛ دیگر توصیه نمی‌شود |
| OM3 | چندحالته | فیبر اولیه طراحی‌شده برای ۱۰ گیگابیت؛ حداقل فیبر توصیهشده |
| OM4 | چندحالته | همان کاربردهای OM3 در فاصلههای بیشتر |
| OM5 | چندحالته | فیبر جدید بهینه‌شده برای چند طول موج (WDM)، برای کاربردهای جدید و آینده |
| OS1a | تک‌حالته | فیبر تک‌حالته فضای داخلی |
| OS2 | تک‌حالته | فیبر تک‌حالته فضای بیرونی |
به گفته Legrand، به طور کلی OM4 برای لینکهای کوتاه تا ۱۰۰ متر در کاربردهای امروزی نصب میشود، OM5 برای سازگاری گسترده‌تر با کاربردهای جدید و آینده، و برای فاصلههای طولانی بسته به محیط OS1a یا OS2.
چرا دیتاسنترها بیشتر چندحالته استفاده می‌کنند؟
طبق Legrand، فیبر چندحالته مقرون‌به‌صرفه‌ترین راهکار فیبر در دیتاسنتر بوده است، چون ترنسیورهای آن بسیار ارزان‌تر از تک‌حالته‌اند؛ این ترنسیورها از منبع نور VCSEL استفاده می‌کنند که ساخت و بسته‌بندی آن آسان است. برد فیبر چندحالته کوتاه‌تر است، اما بیشتر فاصله‌ها در دیتاسنتر کمتر از ۱۵۰ متر است و نظرسنجی‌ها نشان داده‌اند بیش از ۸۰٪ دیتاسنترها تا ۱۰۰ متر یا کمتر گسترده‌اند. هرچند خود کابل تک‌حالته ارزان‌تر است، با احتساب هزینه کل سیستم، چندحالته همچنان بسیار ارزان‌تر است.
Legrand توصیه میکند اگر قصد پشتیبانی از سرعت‌های بالاتر از ۱۰ گیگابیت دارید، سیستم فیبر را با OM3 یا بهتر طراحی کنید.
هر فیبر چه فاصله‌ای را پشتیبانی میکند؟
جدول زیر بخشی از جدول Legrand برای کاربردهای طول موج کوتاه (۸۵۰ نانومتر) است:
| کاربرد | تعداد فیبر / کانکتور | OM3 | OM4 | OM5 |
|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-SR | ۲ فیبر (LC دوبلکس) | ۳۰۰ متر | ۴۰۰ متر | ۴۰۰ متر |
| 25GBASE-SR | ۲ فیبر (LC دوبلکس) | ۷۰ متر | ۱۰۰ متر | ۱۰۰ متر |
| 40GBASE-SR4 | ۸ فیبر (معمولاً MPO) | ۱۰۰ متر | ۱۵۰ متر | ۱۵۰ متر |
| 40G-SWDM4* | ۲ فیبر (LC دوبلکس) | ۲۴۰ متر | ۳۵۰ متر | ۴۴۰ متر |
| 100GBASE-SR4 | ۸ فیبر (معمولاً MPO) | ۷۰ متر | ۱۰۰ متر | ۱۰۰ متر |
| 100G-SWDM4* | ۲ فیبر (LC دوبلکس) | ۷۰ متر | ۱۰۰ متر | ۱۵۰ متر |
| 400GBASE-SR8 | ۱۶ فیبر (معمولاً MPO) | ۷۰ متر | ۱۰۰ متر | ۱۰۰ متر |
* استاندارد IEEE نیست؛ کاربردی است که با توافق چندسازنده‌ای (MSA) ارائه میشود.
به گفته Legrand، اگر برای آینده ۱۰۰ گیگابیت یا بیشتر برنامه دارید، کانال را برای حداکثر فاصله ۱۰ گیگابیت طراحی نکنید. همیشه برای سخت‌گیرانه‌ترین کاربرد (معمولاً سریع‌ترین) طراحی کنید، حتی اگر آن کاربرد بعداً نصب شود.
بودجه تلفات کانال (Loss Budget)
تلفات یک کانال فیبر از سه بخش تشکیل میشود: تلفات خود کابل (بر حسب دسی‌بل بر کیلومتر)، تلفات هر جفت کانکتور متصل و تلفات اسپلایس‌ها. نکته مهم این است که با افزایش سرعت، تلفات مجاز کانال به‌شدت کم میشود. طبق Legrand، برای یک کانال ۱۰۰ متری:
| سرعت | حداکثر تلفات مجاز کانال |
|---|---|
| ۱۰۰ مگابیت | ۱۱ dB |
| ۱۰ گیگابیت | ۲٫۶ dB |
| ۴۰ و ۱۰۰ گیگابیت (OM3) | ۱٫۹ dB |
در مثال Legrand، با تلفات کابل در ۸۵۰ نانومتر و میانگین ۰٫۵ dB برای هر جفت کانکتور (استانداردها حداکثر ۰٫۷۵ dB برای هر جفت و حداکثر ۴ اتصال را مجاز می‌دانند)، تلفات یک کانال ۱۰۰ متری با ۲ جفت کانکتور ۱٫۳۵ dB و با ۳ جفت کانکتور ۱٫۸۵ dB میشود. این یعنی ۳ جفت کانکتور بیش از ۷۰٪ بودجه ۱۰ گیگابیت و تقریباً کل بودجه ۴۰ و ۱۰۰ گیگابیت را مصرف میکند. نتیجه: کیفیت و تعداد کانکتورها در سرعت‌های بالا تعیین‌کننده است. اگر تلفات یک قطعه کم شود، برای قطعه دیگر جا باز میشود؛ اما کانکتورهای بی‌کیفیت می‌توانند همه این صرفه‌جویی را از بین ببرند.
قطبیت (Polarity) و کانکتور MPO
در هر لینک فیبر، فرستنده یک دستگاه باید به گیرنده دستگاه دیگر برسد. به این «چرخش قطبیت» می‌گویند. استاندارد ISO/IEC 14763-2 سه روش A، B و C را تعریف میکند و سازندگان روش‌های اختصاصی دیگری هم دارند؛ این روش‌ها ممکن است با هم سازگار نباشند. هر روش ترکیب مشخصی از کابل ترانک MPO (نوع A، B یا C)، کاست MPO به LC (روش A یا B) و پچ‌کورد (A به A یا A به B) لازم دارد. بنابراین روش قطبیت باید از ابتدای پروژه مشخص و همه قطعات بر اساس آن انتخاب شوند.
کانکتور MPO کانکتوری چندفیبری (۱۲ یا ۲۴ فیبر) است که IEEE، TIA و ISO/IEC آن را برای کاربردهای غیر دوبلکس مثل 40G و 100G موازی معرفی کرده‌اند؛ MTP نسخه‌ای خاص با تلفات کمتر از همین کانکتور است. نکته مهم MPO پین‌های هم‌ترازی است: هنگام اتصال، یک سر باید پین‌دار و سر دیگر بدون پین باشد. طبق Legrand، همه ترنسیورهای شناخته‌شده با ورودی MPO پین‌دارند و فقط فیش بدون پین می‌پذیرند؛ معمولاً کاست‌ها پین‌دار و کابل‌های ترانک بدون پین هستند. پین‌هایی که تمیز نشوند ممکن است اتصال را مختل کنند.
OM5 و مالتی‌پلکس طول موج کوتاه (SWDM)
OM5 فیبر چندحالته ۵۰ میکرونی است که برای محدوده طول موج ۸۵۰ تا ۹۵۳ نانومتر بهینه شده است (پهنای باند مؤثر مُدی ۴۷۰۰ MHz·km در ۸۵۰ نانومتر و ۲۴۷۰ MHz·km در ۹۵۳ نانومتر). این فیبر امکان ارسال چند طول موج روی یک فیبر چندحالته (SWDM) را فراهم میکند که پیش‌تر فقط روی فیبر تک‌حالته ممکن بود. نتیجه عملی طبق Legrand:
- 40GBASE-SR4 با ۸ فیبر کار میکند؛ با OM5 و چهار طول موج، همین سرعت با ۲ فیبر ممکن است.
- 100GBASE-SR10 (سال ۲۰۱۰) به ۲۰ فیبر نیاز داشت، 100GBASE-SR4 (سال ۲۰۱۵) به ۸ فیبر؛ با SWDM روی OM5 به ۲ فیبر می‌رسد.
جمع‌بندی برای طراحی
- برای فاصلههای کوتاه در اتاق سرور و دیتاسنتر، فیبر چندحالته؛ دست‌کم OM3 و ترجیحاً OM4 یا OM5.
- برای فاصلههای طولانی بین ساختمان‌ها، تک‌حالته (OS1a داخلی، OS2 بیرونی).
- کانال را برای سریع‌ترین کاربرد آینده طراحی کنید، نه سرعت فعلی.
- تعداد اتصال‌ها را کم نگه دارید و از کانکتورهای کم‌تلفات استفاده کنید.
- روش قطبیت و پین‌دار بودن قطعات MPO را از ابتدا مشخص کنید و فیبر را با استاندارد ISO/IEC 14763-3 آزمایش کنید.
بازگشت به راهنمای جامع شبکه پسیو و اکتیو.
پرسش‌های متداول
OM3 بگیرم یا OM4؟
طبق Legrand، OM3 حداقل فیبر چندحالته توصیهشده است و برای ۱۰ گیگابیت طراحی شده؛ OM4 همان کاربردها را در فاصلههای بیشتر پشتیبانی میکند. مثلاً 10GBASE-SR روی OM3 تا ۳۰۰ متر و روی OM4 تا ۴۰۰ متر، و 40GBASE-SR4 روی OM3 تا ۱۰۰ متر و روی OM4 تا ۱۵۰ متر کار میکند. Legrand میگوید OM4 معمولاً برای لینکهای کوتاه تا ۱۰۰ متر در کاربردهای امروزی نصب میشود.
چرا در دیتاسنتر بیشتر از فیبر چندحالته استفاده میشود؟
به گفته Legrand، ترنسیورهای چندحالته (با منبع نور VCSEL) بسیار ارزان‌تر از ترنسیورهای تک‌حالته‌اند. فیبر چندحالته برد کوتاه‌تری دارد، اما بیشتر فاصله‌ها در دیتاسنتر کمتر از ۱۵۰ متر است و طبق نظرسنجی‌ها بیش از ۸۰٪ دیتاسنترها تا ۱۰۰ متر یا کمتر گسترده‌اند؛ بنابراین با در نظر گرفتن هزینه کل سیستم، چندحالته هنوز بسیار ارزان‌تر است.
OM5 چه مزیتی دارد؟
OM5 برای چند طول موج در محدوده ۸۵۰ تا ۹۵۳ نانومتر بهینه شده و امکان مالتی‌پلکس طول موج کوتاه (SWDM) را روی فیبر چندحالته فراهم میکند. طبق Legrand، با OM5 می‌توان تعداد فیبرهای لازم برای ۴۰ و ۱۰۰ گیگابیت را از ۸ فیبر به ۲ فیبر کاهش داد.
منابع
این مقاله ترجمه کامل نیست؛ خلاصه و بازنویسی فارسی مطالب منبع است. اعداد و جدول‌ها از همان منبع نقل شده‌اند.
