Opinie
 
PREMIUM

Toekomst van glasvezelbekabeling

Foto: Dr. Rick Pimpinella

Data-intensieve technische ontwikkelingen als het IoT, autonoom rijdende voertuigen, AI (Artificial Intelligence) en ML (Machine Learning), vragen de komende jaren om steeds meer bandbreedte. Om daarop in te spelen geeft Dr. Rick Pimpinella, Fellow Optical Fiber Research bij Panduit, inzicht in de toekomst van glasvezelbekabeling.   

Wat is de roadmap voor glasvezel?

Glasvezel is de enige bekabeling die datasnelheden van 50Gb/s en hoger kan ondersteunen. Dat wordt onder andere bevestigd door de 50Gb/s ASIC (Application Specific Integrated Circuit) in nieuwe generatie netwerkswitches. Die zijn ontworpen om 256 - 50 Gb/s poorten te ondersteunen, of via het samenvoegen van 8 - 50 Gb/s ASIC I/O-connecties ook 32 400 Gb/s poorten in één hoogte-eenheid van patchkasten. Snellere switches met een hoge poortdichtheid hebben uiteraard consequenties voor de netwerkverbindingen. Wanneer ze als serverswitch worden ingezet, is er een aansluitkabel nodig om 8 - 50 Gb/s serverpoorten te scheiden van de 400 Gb/s switchpoort. Deze bestaat uit een MPO-connector die 8 duplex glasvezelparen met de server verbindt. Voor 256 - 50 Gb/s servers zijn dan 4 tot 8 frames nodig, wat het maximale bereik van koperbekabeling overschrijdt. Mede daarom gaat multimode glasvezel de komende jaren koperkabels vervangen als meest kosteneffectieve oplossing voor het aansluiten van grote aantallen servers in datacenters.

Hoe ontwikkelt zich de parallelle glasvezeltransmissie versus wavelength multiplexing over OM5 multimode voor datacentergebruik?

Naarmate de snelheid toeneemt is parallelle optica de primaire technologie voor multimode glasvezel, die de IEEE 802.3 Ethernet en Fiber Channel Standards commissies standaardiseren. In 2021 is er echter nog één Ethernet-gebaseerde 400 Gb/s oplossing die twee golflengten gebruikt (400GBASE-SR4.2). Er zijn drie redenen waarom parallelle optica uiteindelijk de voorkeur heeft, waarvan het kostenplaatje de belangrijkste is. SWDM-transceivers worden namelijk steeds duurder, onder andere door de noodzakelijke toevoeging van VCSEL’s (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) voor meerdere golflengten en assemblage-aspecten. Hoewel de bekabeling voor SWDM minder kost, telt dat voordeel pas bij verbindingen langer dan 100 meter, terwijl de meeste multimode glasvezelapplicaties daaronder blijven. De derde reden betreft een veiligheidsaspect. Vanwege het hoge ‘insertion loss’ van WDM-apparatuur, moeten de transceivers met een zodanig sterk zendvermogen werken dat het veiligheidslimiet voor de ogen wordt bereikt. 

Een aantal experts ziet singlemode als oplossing voor alle applicaties. Hoe ziet u dat?

Tot voor kort dacht ik ook dat singlemode glasvezels alle multimode vezels in datacenters gingen vervangen. Die mening hoor ik namelijk al ruim 30 jaar. Onlangs leek dit binnen handbereik te komen door vergelijkbare prijzen voor 10GBASE-LR single-mode en 10GBASE-SR multimode transceivers, en relatief goedkope 100G PSM4 transceivers. Na enkele besprekingen met grote transceiverfabrikanten ben ik echter van mening veranderd. 10 GB/s transceivers zijn een 16 jaar oude technologie, terwijl de marktvraag al verschuift naar 25 Gb/s. De momenteel hoge productie- capaciteit gecombineerd met een lager verkoopvolume heeft de prijs onder druk gezet naar het huidige niveau. Wat 100G PSM4-transceivers betreft, denken veel fabrikanten dat de lage kosten voor PSM4 op basis van geïntegreerde optica een tijdelijke uitzondering is.

Transceiverfabrikanten verwachten om meerdere redenen geen significante kostenreductie voor singlemode in vergelijking met multimode transceivers, voor toekomstige glasvezeltoepassingen. Singlemode distributed feedback (DFB) lasers zijn namelijk significant duurder dan multimode VCSEL-lasers, en dat is volgens hen blijvend. Die hogere kosten voor singlemode transceivers resulteren in hogere totale verbindingskosten, ondanks het feit dat singlemode vezels goedkoper zijn dan multimode vezels. Tenslotte is het nog vermeldenswaardig dat een studie van de Ethernet Alliance heeft aangetoond dat 87% van alle singlemode verbindingen in datacenters korter zijn dan 150 meter, wat prima met multimode glasvezelbekabeling te ondersteunen is.

Verandert de toekomstige rol van fabrikanten?

Elke kabelfabrikant moet zich aanpassen aan veranderingen in de eisen en wensen van klanten op het gebied van dichtheid, bandbreedte, latency en andere specificaties. Er is momenteel veel meer behoefte aan hyper-schaalbare datacenters dan bedrijfsdatacenters. Als gevolg daarvan neemt de vraag toe naar kabels met meer vezels en kleinere buffers. Verder kunnen operators met ‘stranded ribbon’ kabels sneller installeren en besparen kabels met nauwkeurigere vezellengtes zowel geld voor de klanten als installatietijd. Fintech-klanten vragen al naar geëgaliseerde optische kabels, ingegeven door standaardontwikkelingen en eisen van de overheid, of een financiële autoriteit.

De mogelijke bandbreedte en technische karakterisering daarvan zijn nog steeds van cruciaal belang voor multimode glasvezeltoepassingen. Daarom werkt Panduit al jarenlang samen met standaardcommissies om nauwkeurigere methoden te ontwikkelen voor het karakteriseren van de werkelijke glasvezelprestaties. In de TIA herevalueren wij bijvoorbeeld de betekenis en waarden van VCSEL’s, wat belangrijk is voor het schatten van de vezelbandbreedte. Tevens bestuderen wij in de IEEE 802.3 de limieten van transmissies met meerdere golflengtes en nieuwe verbindingen voor PAM-4.

Een belangrijk onderdeel van elke glasvezelverbinding zijn de connectoren. De impact daarvan is van cruciaal belang voor de mogelijke prestaties. Een slechte connector heeft niet alleen invloed op de verbinding als gevolg van ruis (ook al is die beperkt), maar ook door het verminderen van de bandbreedtecapaciteit. Ruis of bandbreedtereducties kunnen vele malen hoger zijn dan het verlies. Wij participeren in commissies die standaarden ontwikkelen om ervoor te zorgen dat specificaties voor glasvezels en connectoren in overeenstemming zijn met de beoogde systeemprestaties. Panduit was zelfs het eerste bedrijf dat 50G PAM-4 technologie voor MMF demonstreerde in samenwerking met onze partners en academici. Dankzij onderzoek in ons glasvezellaboratorium blijven wij de optisch technologie voor multimode en singlemode ook in de toekomst beïnvloeden.

Rating

Rate!
3 rating(s).

Tags

Panduit, 04-06-2019 10:47:53

Wil je meer weten over termen of afkortingen uit de tech industrie? Kijk dan ook eens in de glossary.