شبکه مرکز داده – سینگل مد – مالتی مد

بررسی مهم ترین تفاوت ها – شبکه سینگل مد با مالتی مد

 

فیبر نوری مالتی مود با توجه به توانایی انتقال پهنای باند های تا ۱۰G  (گیگابیت ) به شکل گسترده ای در انواع زیر ساخت های شبکه از جمله در دیتا سنتر ها مورد استفاده قرار گرفته است، منبع های نوری لیزری VCSEL ، مورد استفاده در ماژول های فیبر نوری مالتی مد یکی از عوامل مهم در شکل گیری زیر ساخت ها بر پایه فیبر های نوری مالتی مود  می باشند که به علت مقرون به صرفه بودن این ماژول ها بوده است. اما طراحی شبکه مالتی مد در دیتا سنتر های امروزی از پهنای باند ۱۰G نیز فراتر رفته است، و با ایجاد کانال های نوری موازی با پهنای باندهای ۱۰G به صورت جداگانه میتواند پهنای باند های ۴۰G و ۱۰۰G را نیز  پشتیبانی نماید. ۴۰G (40  گیگابیت در ثانیه) از چهار ۴ کانال ۱۰G ، ( ۴x10G ) استفاده می نماید و پهنای باند ۱۰۰G از ۱۰ کانال مجزا ( ۱۰x10G ) استفاده می نماید(منظور از کانال لینک نوری و درواقع یم جفت تار نوری در شبکه مالتی مد می باشد) ،که در واقع بر اساس تعداد فیبر های نوری موجود در زیر ساخت شبکه و تجهیزات مورد نیاز برای پشتیبانی این پهنای باند ایجاد میشود. همچنین لینک ها و ارتباطات بر پایه مالتی مود  MM با  ظرفیت ۱۰G (گیگابیت بر ثاینه) با توجه به افت مودال (توزیع حالتی / حرکتی نور) ناشی از پهنای باند معین در محدود فیبر مالتی مد ، از نظر توان انتقال دیتا محدود می باشند.

 

بستر شبکه دیتاسنتر – فیبر نوری مالتی مد

 

فیبر های نوری مالتی مد بر پایه لیزر مانند OM3،OM4  و OM5 میتوانند تقریبا تا ~<2dB  میزان افت مجاز برای هر لینک داشته باشند و این بدان معناست که در دیتا سنتر های با بستر شبکه مالتی مود و استفاده از راه حل MPO/MTP مالتی مد نمی توان تعداد زیادی ارتباطات توزیعی interconnections برقرار نمود، چرا که کانکتور های MPO/MTP (مالتی فیبر کانکتور) ها به شکل طبیعی با توجه به ساختار خود، افت قابل توجه ای را دارا می باشند و در مقایسه با کانکتور های با فرول سرامیکی تکی مانند کانکتور های LC و یا SC، کانکتور های MPO از افت تقریبی نسبتا بالاتری برخوردار هستند. برای نمونه چنانچه در موردی افت کانکتور در لینک نوری بر اساس استاندارد TIA  سنجیده شود که معادل  <0.75dB به ازای هر اتصال (اتصالات مانند قرارگیری دو کانکتور فیبر در کوپلر روبروی یکدیگر) می باشد، با ایجاد دو ارتباط میزان افت مجاز  از استاندارد تخطی می نماید که این دو ارتباط تنها با زدن یک پچ کورد به کابل ترانک MPO ایجاد می گردد و یا با ایجاد ارتباطات توزیعی، این نکته بسیار حائز اهمیت می باشد که فیبر نوری مالتی مود مودال یا حالت های حرکتی کاملا غیر قابل معمولی را ایجاد می نماید.

 

فیبر نوری مالتی مد – OM5

نوع به روز تری از فیبر نوری مالتی مود از اواخر سال ۲۰۱۸ عرضه گردید که قادر به انتقال تقسیم طول موج کوتاه یا SWDM که با ادقام چهار  لیزر VCSELs در یک واحد منسجم و ایجاد ۴  طول موج در دامنه ۸۵۰ تا ۹۵۰  نانومتر nm برروی ساختار خاص این نوع فیبر میسر گردیده که در استاندارد با نوع  OM5 شناخته می شود، فیبر نوریOM5  ارتباط دو طرفه ای را روی سری مالتی مود فراهم می نماید. تنها مسئله در مورد سری OM5 در دسترس نبودن تجهیزات مورد نیاز آن، فرستنده و گیرنده ها transceivers ، هزینه های لازم برای ایجاد بستر مالتی مود  OM5 می باشد، بررسی شبکه های مالتی مود و سینگل مود و همچنین توانایی های انتقال پهنای باند های گسترده تا ۲۰۰G و ۴۰۰G و حتی بیشتر بر روی این شبکه ها نیازمند درک روش های انتقال بر ر وی هر کدام از این شبکه ها می باشد، با بررسی تمامی زوایا در ادامه متوجه عدم وجود محدودیت در گسترش پهنای باند در شبکه سینگل مد و همچنین انتقال دیتا در فواصل نامحدود و در دسترس بودن شبکه سینگل مود با انتقال پورت آسان خواهید شد. سوال مطرح این است که چرا شبکه مالتی مد بیشتر در دیتا سنتر های کشورهای در حال توسعه استفاده می گردد؟ پاسخ بسیار آسان است : عدم شناخت از صنعت و نبود دانش فنی و همچنین تصور به صرفه بودن ایجاد بستر بر پایه فیبر مالتی مد.

 

کانکتور های MPO/MTP  عموما در سه مدل ۸ ،۱۲  و  ۲۴ تایی عرضه می گردند. تصور بسیاری بر کمتر بودن یا نزدیک بودن افت این کانکتور ها در مقایسه با اسپلایس قوس الکتریکی ( فیوژن فیبر نوری) می باشد، افت کانکتور های MPO در مقاسیه با فیوژن و حتی کانکتور های با فرول سرامیکی زیر کونیا با فاصله زیادی بالاتر است، درنتیجه نمی توان تعداد لینک های توزیعی گسترده ای بر پایه کانکتور های MPO/MTP خصوصا در نوع مالتی مود آن در مراکز داده ایجاد نمود، شرکت های مطرح صنعت در نوآوری تجهیزات MPO/MTP مانند CORNING و   METZ  CONNECT با ایجاد تغییراتی در نوع حرکت نور در محل های تلاقی اقدامات مفیدی را انجام داده اند و به میزان قابل قبولی از افت موجود با استفاده از کابل های مقاوم در برابر خمش در ترانک های نوری و همچنین تغییرات حرکتی نور خروجی و ورودی در کانکتور ها و ماژول های غیر فعال کاسته اند.

 

 

 

اطلاعات بیشتری درباره کانکتور های MPO/MTP

 

همانطور که میدانید یکی از روش های ایجاد بستر شبکه در دیتا سنتر ها استفاده از راه حل های شبکه MPO / MTP می باشد، این راه حل ها بر روی فیبر مالتی مد با ظرفیت ۴۰G و ۱۰۰G و همچنین ظرفیت های نامحدود در سینگل مد ارائه می گردند. کانکتور های MPO معمولا با ظرفیت تعداد تار نوری ۸ ، ۱۲  و ۲۴ تار نوری عرضه می گردند. به طور مثال راه حل ۴۰G مالتی مد با سیستم MPO با ظرفیت ۱۲  تار نوری در واقع چهار کانال با پهنای باند ۱۰G جهت ارسال و ۴ کانال ۱۰G جهت دریافت ایجاد و پشتیبانی می گردد، با توجه به این که کانکتور MPO مورد اشاره دارای ۱۲ تار نوری می باشد،  ۴ تار نوری که در مرکز این کانکتور هستند عملا بدون عملکرد می باشند. راه حل های انتقال ۱۰۰G نیز دارای ۱۰  کانال جهت ارسال و ۱۰ کانال جهت دریافت دیتا در هر طرف می باشد و بر روی کانکتور های MPO / MTP با ظرفیت ۲۴ تار نوری تعریف می گردد که دارای دو ردیف۱۲  تایی می باشد و در هر دو ردیف ۴  تار نوری مرکز بدون عملکرد یا فاقد بار ترافیکی دیتا می باشند. به این نوع طراحی ایجاد کانال های موازی در شبکه مالتی مد در راه حل های MPO در دیتا سنتر گفته می شود.

 

نسخه به روز تری از راه حل ۱۰۰G که توسعه یافته می باشد و از ۴ کانال ۲۵G  بهره می برند در دسترس می باشد که محدودیت هایی را نیز دارد. راه حل ۱۰۰G نسل جدید مشابه سری ۴۰G با کانکتور های MPO ظرفیت ۱۲ تار نوری طراحی شده است، این سری در حال توسعه بوده و  به زودی عرضه می گردند. ماژول های فیبر نوری شبکه مالتی مود ( transceivers ) دارای منبع های نوری VCSELs هستند که در مقایسه با ماژول های نوری شبکه سینگل مود از لحاظ قیمتی مقرون به صرفه تر می باشند . البته عملکرد توان مصرفی و ایجاد گرما موضوع دیگری است و تنها قیمت خرید ماژول ها ی مالتی مقرون به صرفه تر می باشد و این درحالی است که بهای کابل های فیبر نوری مالتی مود با پایه لیزر بسیار گرانتر از نوع سینگل مد می باشد.

 

 

بستر شبکه دیتاسنتر – فیبر نوری سینگل مد

 

شبکه فیبر نوری سینگل مد از لحاظ پهنای باند و مسافت ، پشتیبانی نامحدود را در دیتاسنتر ها و هر نوع زیر ساخت دیگری ارائه می نماید و برخلاف کانال های موازی ۱۰G که در راه حل های شبکه فیبر نوری مالتی مد  MM استفاده می گردد ، سینگل مد دارای قابلیت تقسیم طول موج ( مالتی پلکسینگ * wavelength division multiplexing به اختصار WDM ) است که یک ویژگی بسیار برتر می باشد، این ویژگی می تواند تعداد قابل توجهی از کانال های انتقال دیتا را تنها روی یک فیبر در طول موج های مختلف ایجاد نماید، این بدان معناست که راه حل های ۴۰G در شبکه سینگل مد بر اساس  ۴ کانال روی طول موج  های مختلف و تنها روی یک فیبر  و یا ۱۰۰G نیز با استفاده از تنها یک فیبر و ایجاد ۱۰  کانال ۱۰G با طول موج های مختلف ایجاد میگردد، با توسعه فناوری امروزه در پروژه های رساندن فیبر نوری به منازل استفاده از این فناوری بسیار توسعه یافته تا جایی که تا ۶۴ کانال روی یک فیبر و انتقال ارسال و دریافت تمامی این کانال ها تنها روی یک فیبر میسر شده که نشان دهنده توسعه گسترده شبکه فیبر نوری سینگل مد می باشد. استفاده از ماژول های سینگل مد CWDM در مقایسه با ایجاد کانال های موازی مالتی مد MM ، هزینه های بیشتری همراه دارد اما در نهایت هزینه های تجهیزات پسیو ارزان تر شبکه سینگل با پشتیبانی کاربر های بیشتر و همچنین مقایسه این پشتیبانی در صورت استفاده از شبکه مالتی مد سبب گردیده تا زیر ساخت شبکه در صنعت دیتاسنتر های امروزی بیشتر به سمت سینگل مد تمایل پیدا نماید. نکته مهم اینکه امروزه دیتاسنتر های مقیاس بزرگ FTTH با ظرفیت های سرویس دهی بیش از ۱۰۰ میلیون کاربر تنها با فناوری CWDM و بستر شبکه سینگل مد ایجاد گردیده اند.

 

در بسیاری از دیتاسنتر ها شبکه های مالتی مد و سینگل مد هر دو در مبدا و انتها لینک با کانکتور های LC به ماژول های نوری و تجهیزات اکتیو زیر ساخت متصل می گردند. در برخی از شبکه های مالتی مد نیز کانکتور های  MPO مستقیم به ماژول های نوری QSFP متصل می شوند(شبکه ۴۰G و ۱۰۰G مالتی مد با کانال های نوری موازی)  ، یکی دیگر از ویژگی های برتر در ارتباط با حداقل افت بازگشتی بوسیله زاویه دار نمودن فرول سطح تماس فیزیکی در کانکتور های LC می باشد که تنها در شبکه سینگل مد قابل ارائه است، بر اساس رنگ بندی TIA-598 رنگ بدنه این کانکتور ها به همراه بوت آنها سبز رنگ بوده و از ویژگی های برتر شبکه سینگل مد به شمار می آیند.

 

در اینجا جدول گزینه های ایجاد سرعت  و در واقع پهنای باند های گسترده تر نشان داده شده است. تلاش های  زیادی برای افزایش و ایجاد تغییرات جدید در حال انجام می باشد ، به عنوان مثال افزایش پهنای باند ها تا ظرفیت های ۲۵G  و ۵۰G  در کمیته های استاندارد در  حال طراحی و توسعه می باشد ، رعایت آخرین استانداردها نیاز به بررسی گروه های استاندارد دارد.

 

Port	Links	Fibers/Connectors	Limitations	Issues
۴۰Gb, 850nm multimode	۴ X 10Gb, parallel	۸ OM3/4, MTP/MPO	۱۰۰-۱۲۵m	Manage fibers in groups of 4
۴۰Gb, 850nm MM, CWDM	۴ X 10Gb,CWDM	۲ OM5	۱۰۰-۱۲۵m	Limited availability
۴۰ Gb, 1300 nm singlemode	۴ X 10Gb, CWDM	۲ OS1/OS2, SC or LC	۱۰, ۴۰ km	Premises singlemode
۴۰ Gb, 1550 nm singlemode	۱ X 40Gb	۲ OS1/OS2, SC or LC	۲ km	Premises singlemode
۱۰۰ Gb,  ۸۵۰nm multimode	۱۰ X 10Gb,  or 4 X 25G parallel	۲۰ OM3/4, MTP/MPO	۱۰۰-۱۲۵m	Manage fibers in groups of 10 or 12?
۱۰۰ Gb,  ۸۵۰nm, CWDM	۴ X 25G, CWDM	۲ OM5	۱۰۰-۱۲۵m	Limited availability
۱۰۰Gb. 1300 nm singlemode	۴ X 25Gb, CWDM	۲ OS1/OS2, SC or LC	۱۰, ۴۰ km	Premises singlemode
۸۰۰G, Intel SPT, 1300 nm multimode	۳۲ X 25Gb/s	۶۴ special MM fibers, custom 64 fiber expanded beam connector – MXC	۳۰۰ m	Proprietary fiber and connector, 64 fiber cables, prefab only

 

به همراه ایجاد ظرفیت های فراتر از ۱۰G  ، مسئله مهم هزینه و همچنین انتخاب نوع بستر شبکه نوری می باشد . فیبر نروی مالتی مد  MM همانطور که در بالا توضیح داده شد به شکل کلی از کانال های نوری موازی با کانالهای  ۱۰G  برای ایجاد سرعت های بالاتر استفاده می نماید و در مقابل فناوری WDM  با ایجاد تقسیم طول موج نیز از ویژگی های برتر فیبر نوری سینگل مد می باشد، منابع نوری VCSEL  مورد استفاده برای شبکه مالتی مد MM ارزان تر است اما برای انتقال دیتا به تعداد فیبرهای بیشتری در شبکه مالتی مد احتیاج می باشد  ، در مقابل شبکه سینگل مد می تواند هزینه بالاتری را برای فرستنده های SM WDM خود همراه داشته باشد اما ظرفیت های پهنای باند گسترده تری را با تعداد فیبر های بسیار کمتری انتقال دهد و دسترسی به ظرفیت های ۱۰۰G و  بالاتر را به شکل پیشرفته تری و از طریق کانال های سوار بر طول موج  روی تک فیبر ارائه دهد.

 

Cabling	۴۰G	۱۰۰G
MM parallel	۸ fibers ۴ Tr – 4 Rcv ۴ unused	۲۰ fibers ۱۰Tr – 10 Rcv ۴ unused
MM WDM (OM5) SM WDM	۲ fibers	۲ fibers

 

 

انتخاب نوع فیبر نوری – سینگل مد – مالتی مد

شرکت منتخب صنعت پارس همواره سعی نموده تا با بیان مسائل از نقطه نظر فنی، گزینه های پیش رو در ایجاد بستر های مناسب بر پایه فیبر نوری مالتی مد و یا سینگ ل مد را مطرح نماید و چالش های پیش رو و همچنین آینده نگری در طرح ها و توسعه آوری لازم را به کارفرمان به نام مراکز داده و پیمانکاران برتر اجرا کننده و مشاوران گوشزرد نماید و اولویت ایجاد بستر ها را همواره بر پایه شبکه سینگل مودSM  به متخصصان یادآور شود. در این باره میتوان اشاره نمود که هر چند که ماژول ها (گیرنده/ فرستنده) های شبکه SM گران تر می باشند اما نصب و راه اندازی و ایجاد شبکه در نهایت بسیار ارزان تر و آسان تر بوده و ظرفیت های شبکه سینگل مود نیز قابل مقایسه با شبکه مالتی مود نمی باشد، شبکه سینگل مد امکان انعطاف پذیری بیشتر در فاصله و تعداد اتصالات را فراهم می نماید. راه حل های MPO   مالتی مود که در کانال های نوری موازی مورد استفاده قرار می گیرند افت بالاتری دارند و میزان کلی افت مجاز لینک های مالتی مد نیز محدود می باشد ، چیزی حدود ۲ دسی بل ، که ایجاد لینک های متعدد را محدود می نماید. نکته مهم  دیگر اینکه ، فیبر نوری سینگل مود SM به شما این اجازه را می دهد تا به ظرفیت های – ترابیت /  بدون اینکه در زیر ساخت غیر فعال ( پسیوPassive ) شبکه تغییری ایجاد نمایید دسترسی داشته باشید.

 

 

 

 

کانکتور و ماژول MPO / MTP

کانکتور و ماژول MPO / MTP با ظرفیت ۱۲ تار نوری که در ارتباطات فیبر مالتی مود MM با پهنای باند انتقال۴۰G  و ۱۰۰Gb/s  که در بسیاری از سیستم های کابل کشی ، راه حل های دیتا سنتر و … استفاده می شود.

 

 

در ادامه به بررسی و انتخاب شبکه فیبر نوری مناسب دیتا ستنر ها خواهیم پرداخت.

 

 

اطلاعات بیشتر در مورد کابل های فیبر نوری :

تجهیزات فیبر نوری:

 

با سپاس فراوان

مجتبی منتخبی

 

برگرفته از مقالات شرکت منتخب صنعت پارس