数据中心多模光纤技术发展趋势 - 信息谷 - ICITU

自上世纪90年代以太网开始普及，多模光纤在短距离的应用场景包括商业楼宇和数据中心得到了大规模的应用，多模光纤从第一代的OM1发展到今天的第五代的OM5。传统的OM1到OM4多模光纤技术演进主要是沿着带宽（包括LED满溢发射带宽OFL和LD有效模式带宽EMB）纵向发展，随着一些颠覆性的以太网技术比如双工双波长BiDi和短波分复用SWDM4技术的出现，亟需一种新型的多模光纤能够支持850-950nm之间更广阔的波长范围，OM5光纤应运而生。为了支持新出现的SWDM4短波分复用和BiDi双工双波长应用，TIA和ISO/IEC在2017年分别发布了TIA-492 AAAE和IEC60793-2-10 A1a.4b OM5宽带多模光纤的技术标准。

OM5在横向上延展了OM3, OM4光纤所支持的波长范围。如果我们把多模光纤看成一条高速公路，传统的OM1,OM2,OM3,OM4多模光纤只有一条通道，而OM5具有四个通道，传输能力提高了四倍。

从历史角度来看，传统的OM1多模光纤针对100M以太网设计，OM2多模光纤针对1G以太网设计,OM3多模光纤主要针对10G以太网设计，OM4多模光纤主要针对并行传输的40/100GBase-SR4以太网设计，OM4多模光纤优化了OM3多模光纤在高速传输时的产生的差模延迟（DMD），因此传输距离有大幅度的提高。

OM5多模光纤支持更多的波长通道，因此对于采用四波长的SWDM4或者采用双波长的BiDi技术更加有利，OM5光纤完全兼容传统的40GBase-SR4和100G Base-SR4光模块, 因此OM5多模光纤能够支持数据中心未来不同的应用。

随着数据中心网络速率的提高，需要的光纤芯数也越来越多。传统的OM3,OM4光纤主要在850nm波长上工作，OM5光纤能够支持850-950nm之间4个波长，因此OM5光纤传输40/100/200G以太网只需要两芯光纤，OM5光纤同时支持未来的400G 以太网，对于更高速的400G以太网应用比如400G Base-SR 4.2（4对光纤2个波长,每个通道采用50G PAM4）或者400G Base-SR4.4(（4对光纤4个波长,每个通道采用25GNRZ），只需要8芯OM5光纤,相比较第一代的400G以太网400G Base-SR16（16对光纤，每个通道传输25Gbps），所需光纤数量仅为传统以太网的四分之一。

对于40G SWDM4光模块来说，OM3光纤传输距离为240米，OM4光纤传输距离为350米，OM5光纤传输距离为440米；对于100G SWDM4光模块来说，OM3光纤传输距离为75米，OM4光纤传输距离为100米，OM5光纤传输距离为150米；对于Finisar公司即将发布的 100GeSWDM4光模块, OM5光纤的传输距离为400米。对于的40GBiDi模块来说，OM3光纤传输距离为100米，OM4光纤传输距离为150米，OM5光纤传输距离为200米；对于100GBiDi模块来说，OM3光纤传输距离为70米，OM4光纤传输距离为100米，OM5光纤传输距离为150米。

由于光模块和光纤具有足够的裕量，实际应用的传输距离远高过IEEE国际标准或者MSA多厂商协议给出的传输距离。康普、菲尼萨(Finisar)以及ExFO三家公司今年在国内的一次金融行业峰会上现场展示了Finisar 的100G SWDM4的光模块在417米康普OM5光纤链路上零误码率传输，这个现场测试模拟最苛刻的六个网络连接场景，417米的光纤链路中包含6个MPO/LC光纤盒，ExFo测试仪器测试的指标包括误码率、抖动、延迟等重要的指标，测试显示所有的指标均在规定范围内。

ISO和TIA 2017年分别发布了最新的布线标准ISO 11801 3rd 和TIA/EIA.0-D ，新的标准移除了传统的OM1,OM2多模光缆，增加了OM5宽带多模光缆。ISO将OM5光缆的衰减从以前OM3, OM4光缆的3.5 dB/Km降低到3.0 dB/km，另外增加了953nm波长上的带宽要求。ISO/IEC JTC1 SC25 WG3第三工作组正在起草在多模光纤上传输高速网络应用的布线指导规范，该规范对比了10/40/100/200/400G双工和并行网络应用下OM3,OM4,OM5多模光纤的传输距离，对于新建的数据中心建议采用OM5多模光纤。

光纤作为数据通信的物理传输介质为网络设备提供支持，OM5光纤的推广离不开网络设备厂商的支持。目前市场上用少量光纤传输高速网络有两种技术：BiDi和SWDM4，目前提供BiDi的设备厂商包括FIT,Cisco, H3C,BroadCade等；SWDM4组成了阵容强大的多厂商联盟包括Finisar, Lumentum，Dell EMC,H3C,Arista, Huawei,Hisense等。从以太网生态链上来看，OM5多模光纤和BiDi和 SWDM4设备厂商形成了一个完整的、广泛的生态系统，随着这些40/100G 网络设备出货量的增加和OM5光纤的大量部署，这个生态系统正在逐渐走向成熟。

数据中心未来需要升级到100/200/400G，数据中心用户必须面对IEEE,MSA或者私有产品等众多光模块类型，我们无法预见未来是采用并行传输的光模块还是双工传输的光模块，网络布线作为数据中心重要的网络基础设施，必须具有开放性、扩展性和灵活性，能够支持未来不同的网络应用。

OM5 多模光纤既兼容传统并行传输光模块也能支持双工传输的光模块，而且OM5光纤能够大大减少光纤芯数，提升传输距离，因此从数据中心总体投资成本、投资回报和风险控制的角度来看，OM5光纤是新建数据中心光通信的首选的传输介质。