L'autoroute des données devient à plusieurs voies - Connecteurs MPO

La soif de données dans la "société en ligne" moderne d'aujourd'hui reste inassouvie. Il n'est donc pas surprenant que l'évolution vers une bande passante toujours plus large et donc des performances accrues ne se soit pas arrêtée aux fibres multimodes des réseaux de données. Entre-temps, d'une part, les propriétés de transmission de ces fibres ont été améliorées, mais des méthodes ont également été mises au point pour augmenter les débits de données grâce à la transmission "multipiste", c'est-à-dire parallèle.

Une méthode de connexion des canaux de transmission en parallèle est basée sur le connecteur MPO (Multipath Push-On, également connu sous le nom de Multifiber Push-On), qui a été développé dans les années 1980. Le MPO est un connecteur multifibre qui convient à la fois aux fibres multimodes et aux fibres monomodes. Dans les années 1990, l'entreprise commune US-Conec l'a développée pour en faire un connecteur MTP. Il possède une virole MT (transfert mécanique) avec généralement 12 ou 24 fibres sur une rangée ou deux rangées les unes sur les autres (des versions avec jusqu'à 6 rangées et donc 72 fibres sont même disponibles). L'espacement des fibres dans une rangée et entre les rangées est de 250 µm. Le connecteur MPO est défini dans les normes IEC61754-7 (international) et TIA 604-5 (US). Il est normalisé dans les normes ISO/IEC 11801 et EN 50173-5 pour les applications de centres de données et prend en charge les transmissions optiques parallèles telles que 40 Gbps et 100 Gbps Ethernet sur des fibres simples 2x4 ou 2x10 dans un câble multifilaire. On suppose une performance de transmission de 10 ou 25 Gbit/s pour une seule fibre de la catégorie OM3 ou OM4.

Une deuxième méthode de "connexion parallèle" est actuellement mise au point par les organismes mondiaux de normalisation. L'objectif est d'atteindre la capacité de transmission de 100 Gigabit Ethernet sur seulement deux fibres et sur des distances plus longues que ce qui est actuellement possible avec les qualités de câble existantes. La base est la définition de l'une des nouvelles fibres optiques multimodes à large bande, appelée WBMMF (Wide-Band Multi-Mode Fiber), normalisée sous le nom d'OM5. Les taux de transmission élevés visés ici ne sont pas obtenus en utilisant plusieurs fibres individuelles dans le câble, mais par un procédé de multiplexage qui utilise différentes longueurs d'onde (comparables à différentes couleurs). Aux États-Unis, la spécification des fibres est déjà normalisée et la norme TIA-492AAE a été publiée en juin 2016. La norme internationale sur les fibres optiques CEI 60793-2-10 existe déjà sous forme de projet.

En octobre 2014 déjà, la TIA (Telecommunications Industry Association) a créé un groupe de travail chargé d'élaborer une norme pour les fibres optiques multimodes à large bande, 50/125 μm pour soutenir les transmissions multiplexées à ondes courtes (SWDM). Les prochaines éditions des normes de câblage internationales, européennes et allemandes incluront la définition de la fibre OM5 dans leurs prochaines éditions.

Qu'est-ce que l'OM5 ?

OM5 est une nouvelle fibre multimode à large bande qui permet la transmission de données à quatre longueurs d'onde différentes simultanément sur de plus longues distances. Les propriétés mécaniques et optiques de la fibre OM5 sont conformes aux spécifications OM4 50/125 μm, avec des spécifications supplémentaires pour la largeur de bande modale effective et l'atténuation à 953 nm. Néanmoins, la fibre OM5 est conçue pour fonctionner avec des émetteurs VCSEL sur la gamme de longueurs d'onde de 846 à 950 nm. Le principal avantage des fibres OM5 est leur rétrocompatibilité avec les fibres OM3 et OM4, ce qui permet aux opérateurs de réseaux de bénéficier d'une protection complète de leurs investissements. Les applications Ethernet vont jusqu'à des longueurs de ligne de 150 mètres avec 100 Gigabit Ethernet via deux fibres et des connecteurs LC duplex.

OM5 en combinaison avec la technologie des connecteurs MPO

Si vous voulez aller encore plus loin avec les débits de données, vous pouvez combiner les deux "méthodes multipistes", MPO et OM5. Alors que les précédentes fibres multimodes de type OM3 et OM4 ont été le premier choix pour les applications Ethernet et les canaux de fibres à une longueur d'onde de 850 nm, la largeur de bande est limitée lors de l'augmentation du débit de données en raison de la dispersion modale des fibres en combinaison avec la faible largeur de bande VCSEL. Si ce câblage est maintenant échangé contre le Kombinatio MPO avec la fibre OM5, qui marque des points avec une plus grande portée, ces routes sont recommandées pour les réseaux innovants à haute performance qui peuvent transmettre leurs données en mode SWDM sur huit fibres et les connecteurs MPO jusqu'à des longueurs de 150 mètres avec 400 Gigabit Ethernet.

L'OM5 avec le SWDM permet un meilleur transfert des données

L'OM5 avec SWDM permet un transfert de données plus importantAvec la technologie actuelle, il n'est pas possible de fournir 100 Gbps sur une paire de fibres en série, avec une source et un récepteur. C'est pourquoi les procédures à plusieurs voies sont utilisées presque exclusivement, c'est-à-dire que plusieurs voies sont connectées en parallèle. Une possibilité consiste à multiplier les voies de transmission complètes, comme le fait le connecteur MPO. Une autre solution consiste à faire fonctionner les canaux optiques dans une fibre parallèle par direction. Cette méthode, connue sous le nom de WDM (Wavelength Division Multiplexing), est utilisée avec succès depuis longtemps dans la technologie du trafic longue distance. Un développement récent est la technique WDM avec quelques longueurs d'onde courtes de 850 nm à 950 nm - connues sous le nom de Shortwave-CWDM ou SWDM trouvent leur milieu de transport dans les fibres OM5, qui peuvent atteindre jusqu'à 25GBit/s par longueur d'onde utilisée.

Le SWDM, une technologie WDM propriétaire, utilise quatre longueurs d'onde, 850, 880, 910 et 940 nm, pour la transmission de données en parallèle. Les fibres OM5 supportent la gamme de longueurs d'onde d'environ 850 à 950 nm. Cela permet de fournir de nouvelles applications dans le domaine du multiplexage des ondes courtes (SWDM : Short Wavelength Division Multiplexing) et de réduire ainsi d'un facteur 4 le nombre de fibres optiques parallèles nécessaires. L'utilisation de seulement deux fibres optiques au lieu de huit pour la transmission de données à 40 Gbps et 100 Gbps est à portée de main.

La combinaison du SWDM et de l'OM5 n'offre pas actuellement une plus grande portée, mais comme quatre flux de données de 25 Gbit/s chacun peuvent être transmis dans chaque fibre, des débits de 400 Gbit/s sur 150 mètres seraient concevables avec huit fibres.

En quoi l'OM5 est-il intéressant pour aujourd'hui ?

La transmission de 100 Gigabit Ethernet sur deux fibres OM5 est certainement très intéressante pour les centres de données, les salles de serveurs et le câblage complexe des bâtiments pour connecter des serveurs et des commutateurs à haute performance. Pour 400 Gbit/s sur huit fibres OM5, l'accent est mis principalement sur les centres de données. Les administrateurs dont la planification va déjà jusqu'à 40 Gbit/s et au-delà installent des fibres OM5 déjà dans la zone du backbone pour connecter les commutateurs. Dans les réseaux dorsaux existants, les fibres OM3 et OM4 sont généralement installées avec deux fibres par ligne. Comme l'expansion du réseau se fait pas à pas, la rétrocompatibilité des fibres OM5 avec les fibres de classe OM3 à OM4 a un effet positif. En outre, OM5 n'impose aucune exigence particulière aux connecteurs LC, ce qui permet une migration efficace vers l'Ethernet haut débit. Au fait, la TIA a défini le "vert citron" comme la couleur officielle de la gaine du câble.

Mesurer correctement le câblage OM5 et MPO

Bien que la fibre OM5 utilise une fenêtre de longueur d'onde en fonctionnement SWDM d'environ 850 nm à 950 nm, la détermination habituelle de la perte d'insertion à 850 nm et 1300 nm est suffisante comme mesure d'acceptation. La conformité aux spécifications d'essai, telles que décrites dans la norme CEI 61280-4-1 pour la mesure sur les lignes multimodes, est suffisante pour pouvoir déduire la conformité aux valeurs d'atténuation à 953 nm. De la première série de mesures en laboratoire, qui ont été effectuées sur des lignes bonnes et "sales" et qui comprenaient 953 nm comme longueur d'onde de test, il n'a pas encore été possible de déduire la nécessité d'effectuer une mesure séparée à 953 nm.
Les modules de mesure à fibre optique multimode, qui ont été utilisés jusqu'à présent en conjonction avec l'appareil de mesure WireXpert, continuent donc à remplir leur tâche, même sur les lignes OM5. Ici aussi, il est important de respecter les conditions d'injection de flux encerclé requises et d'utiliser des câbles de mesure de haute qualité afin d'obtenir des résultats de mesure reproductibles. Bien sûr, les mesures sur les lignes de câbles OM5 peuvent également être effectuées à l'aide de l'OTDR, comme la version quadruple du FiberXpert. Là encore, des résultats suffisants sont obtenus avec les longueurs d'onde des tests précédents à 850 nm et 1300 nm.

Jusqu'à récemment, les normes d'essai traditionnelles telles que la CEI 61280-4-1 pour les mesures d'atténuation multimodes et la CEI 61280-4-2 pour les mesures d'atténuation monomodes étaient encore utilisées pour tester les circuits MPO. Il y a quelques semaines, un "Rapport technique" CEI TR 61282-15 a été publié, qui traite spécifiquement du test des lignes multifibres optiques terminées par des connecteurs MPO de la famille CEI 61754-7. Cette "instruction de travail" explique la terminologie typique utilisée, la conception des connecteurs MPO, les paramètres pertinents et les méthodes d'essai. Les différents types de mesures sont énumérés en détail, en utilisant soit des sources de lumière et des atténuateurs, soit des OTDR pour déterminer les résultats des tests. Les différentes techniques de connexion sont également présentées, soit directement via des connecteurs MPO sur l'appareil de mesure, soit via des câbles en éventail ou des interrupteurs optiques. Sans oublier qu'un paragraphe appartient à l'examen et à l'évaluation de la face terminale du connecteur.

Les modules de mesure à fibre optique standard utilisés avec l'appareil de mesure WireXpert peuvent toujours être utilisés pour tester les trajets MPO, mais alors en combinaison avec des techniques de fan-out ou des commutateurs optiques.

Plus élégante, bien sûr, est l'utilisation des modules de mesure MPO en conjonction avec le WireXpert. Il n'est plus nécessaire de se brancher entre les canaux, les résultats sont plus précis et, surtout, les temps de mesure sont considérablement réduits. Bien sûr, les OTDR peuvent être utilisés à nouveau à la place des atténuateurs, comme le FiberXpert en version quadruple, mais il faut utiliser soit un fan-out soit un commutateur optique, car un seul port de test y est disponible.

En résumé, on peut dire qu'en observant l'évolution du secteur Ethernet, il est clair qu'il n'y a pas de goulet d'étranglement en termes de créativité en ce qui concerne les méthodes de transmission. De nombreuses solutions, qui se chevauchent partiellement, sont en cours de développement ou déjà normalisées. Ce qui est certain, cependant, c'est que toutes les idées ne peuvent pas devenir un succès commercial. Les nouvelles fibres OM5, en revanche, prévaudront dans les centres de données et les réseaux locaux parce qu'elles marquent des points pour leur rétrocompatibilité avec leurs prédécesseurs et pour la caractéristique de performance que constitue la transmission simultanée de données sur quatre longueurs d'onde différentes en combinaison avec la technologie SWDM ainsi que pour la restriction de longueur étendue. En combinaison avec la technologie MPO, ils ont le potentiel pour devenir encore plus performants. Cette triple combinaison permet aux entreprises de multiplier les taux de transmission et laisse toutes les options ouvertes à la migration. Des techniques de mesure sont déjà disponibles aujourd'hui pour évaluer ces systèmes modernes afin de déterminer s'ils sont adaptés à l'avenir.

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