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A fibra multimodo evoluiu de OM1, OM2, OM3 para OM4 desde a sua entrada no mercado na década de 1980. Entre estas, a OM3 está otimizada para fonte de luz laser de superfície de cavidade vertical (VCSEL), com uma largura de banda de modo efetivo (EMB) até 2000 MHz. km, o que pode suportar distâncias de transmissão até 300 metros ou 100 metros para transcetores 10GBASE-SR e 100GBASE-SR10, respetivamente. A largura de banda de modo efetivo (EMB) da OM4 é aumentada em mais de 1 vez para 4700 MHz. km, mas a distância de transmissão efetiva suportada pelos transcetores 100GBase-SR10 é de apenas 150 metros, o que é relativo à fibra OM3, com a distância de transmissão da rede Ethernet 100G aumentada em apenas 50%, o que obviamente não satisfaz as necessidades da futura rede de alta velocidade.
Como uma das opções para os futuros centros de dados, a Fibra Multimodo de Banda Larga (WBMMF) é muito superior à fibra multimodo OM4 tradicional em termos de largura de banda de modo eficiente (EMB), podendo fornecer margem de manobra suficiente para Ethernet de alta velocidade no futuro. Antes de a compreendermos, precisamos de compreender cuidadosamente o desenvolvimento da fibra monomodo e multimodo.
Fibra monomodo e fibra multimodo, a diferença e seleção
A fibra monomodo é utilizada principalmente em aplicações de transmissão de dados multifrequenciais. O modo de transmissão é normalmente a multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM). Após a multiplexagem dos sinais óticos, basta utilizar uma fibra monomodo para realizar a transmissão de dados. O 100GBASE-LR4, lançado em 2010, utiliza fibra monomodo de 2 núcleos (1 transmissão + 1 receção), permitindo a multiplexagem simultânea de 4 comprimentos de onda num único núcleo, sendo que cada comprimento de onda transmite a 25 Gbps.
A taxa de transmissão da fibra monomodo é superior à da fibra multimodo e a distância de transmissão é 50 vezes superior à da fibra multimodo, pelo que o seu preço é superior ao da fibra MMF. Comparativamente à fibra MMF, o diâmetro do núcleo da fibra monomodo é muito menor, e as características de diâmetro do núcleo mais pequeno e transmissão monomodo fazem com que o sinal ótico transmitido na fibra SMF não seja distorcido pela sobreposição de impulsos de luz. Em todos os tipos de fibra, a taxa de atenuação do sinal da fibra monomodo é a mais baixa e a velocidade de transmissão é a mais elevada.
No entanto, a fibra monomodo necessita de utilizar um transceptor transmissor de luz laser (LD) de custo elevado, o preço do transceptor laser monomodo é pelo menos mais de 3 vezes superior ao do transceptor multimodo, o consumo de energia é pelo menos o dobro.
A fibra multimodo convencional utiliza geralmente o modo de transmissão série. Neste modo, o aumento da taxa de transmissão Ethernet requer o aumento da taxa de transmissão de cada fibra/canal principal. Atualmente, a taxa máxima de transmissão série da Ethernet é de 10 Gbps/canal, e o IEEE está a desenvolver normas de rede de 25 Gbps/canal e 50 Gbps/canal. Tomemos como exemplo a Ethernet 400G, com três versões diferentes: 25 Gbps, 50 Gbps e 100 Gbps. O número de núcleos da fibra necessita de 32 núcleos/16 núcleos/8 núcleos, respetivamente. A Ethernet 400G utiliza NRZ, PAM4, DMT e codificação de nível superior, o que significa circuitos e consumo de energia mais complexos, e, portanto, custos mais elevados.
Nas aplicações práticas anteriores, o determinante mais comum para a escolha de multimodo ou monomodo é a distância. Se a distância for inferior a 10 km, o multimodo é preferível, uma vez que o transmissor/recetor LED é muito mais barato do que um laser monomodo. Se a distância for superior a 8 km, a fibra monomodo é a melhor opção. Outra questão a considerar é a largura de banda; se as aplicações futuras envolverem a transmissão de sinais de dados de elevada largura de banda, o monomodo será a melhor escolha.
Na década de 2010, com 100g-NG, 200G/400G Ethernet e até 1T Ethernet, a fibra multimodo tradicional tornou-se o gargalo da futura rede Ethernet, e o surgimento da WBMMF rompe o gargalo da fibra multimodo tradicional. Baseia-se na tecnologia de multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM) da fibra monomodo, alargando a gama de comprimentos de onda disponíveis na transmissão de rede e suportando 4 comprimentos de onda em MMF de um núcleo, reduzindo o número de núcleos de fibra necessários para 1/4.
A tecnologia de multiplexagem por divisão de comprimento de onda de ondas curtas utiliza uma fonte de luz laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL) de elevada relação custo-benefício. A fibra multimodo de banda larga otimizada (WBMMF) pode suportar quatro comprimentos de onda em fibra multimodo de núcleo único, reduzir o número de núcleos de fibra necessários para 1/4 e aumentar a largura de banda do modo efetivo (EMB), estendendo assim a distância de transmissão de 40/100G para 300 metros.
Conclusão
Atualmente, em 96% dos centros de dados do mundo, a espinha dorsal da rede central (Spine) liga-se ao switch de ramificação (Leaf) da caixa do servidor num raio de 300 metros. Assim sendo, a multiplexagem por divisão de comprimento de onda de ondas curtas (SWDM) e a fibra multimodo de banda larga (WBMMF) continuarão a ser a tradição da fibra multimodo como o principal meio de transmissão para os centros de dados Ethernet 40G/100G/400G. No futuro, a combinação da multiplexagem por divisão de comprimento de onda de ondas curtas (SWDM) e da tecnologia de transmissão paralela exigirá apenas fibra multimodo de banda larga (WBMMF) de 8 núcleos para suportar aplicações de alta velocidade, como Ethernet 200G/400G.
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