فیبرنوری لگراند بستری با قابلیت انتقال داده تا 100 گیگابیت بر ثانیه

IEEE 802.3 یک گروه کاری در سازمان حرفه ای موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) است. همچنین مجموعه ای از استانداردهای IEEE است که توسط کارگروه تعریف لایه فیزیکی و لایه کنترل دسترسی رسانه (MAC) اترنت بر بستر کابل تولید شده است. (گروه‌های دیگری نیز مسئول اترنت بی‌سیم و سایر راه حل ها هستند.) این استانداردها فناوری را، به طور کلی مختص شبکه‌های محلی، با برخی کاربردهای شبکه گسترده تعریف می‌کنند. استانداردها اتصالات فیزیکی بین گره ها و یا دستگاه های زیرساخت مانند هاب ها، سوئیچ ها، روترها و غیره و انواع کابل های مسی یا فیبر نوری را تعریف می کنند.

انجمن صنعت مخابرات (TIA) و کمیته SC25 در ISO/IEC عملکرد کابل کشی ساختاریافته را در سطوح مختلف برای پشتیبانی از یک برنامه در فاصله مشخص شده تعریف می کند. گاهی اوقات باید یک دسته عملکرد جدید برای پشتیبانی از یک برنامه جدید تعریف شود.

هدف استانداردها ارائه حداقل الزامات برای تضمین عملکرد صحیح برنامه ها با تجهیزات هر سازنده است. استفاده از کابل کشی ساختار یافته TIA یا ISO/IEC، قابلیت همکاری بین اجزای سازنده های مختلف را تضمین می کند.

در سال 2010، استاندارد IEEE 802.3ba که انتقال اترنت 40 گیگابیت بر ثانیه و 100 گیگابیت در ثانیه را عمدتاً از طریق فیبر نوری تعریف می‌کرد، تصویب شد. این بر اساس استاندارد IEEE 802.3ae بود که انتقال 10 گیگابیت را معین می ساخت که در سال 2002 تصویب شد، که توسعه استاندارد را بسیار آسان‌تر و سریع‌تر کرد. IEEE تعریف انتقال کاملا جدیدی را برای انتقال 40Gbps و 100Gbps روی دو فیبر مانند 10GbE ایجاد نکرده است. هر دو 40GbE و 100GbE مبتنی بر استفاده از مسیرهای انتقال موازی با انتقال 10Gbps بودند. 40GbE به چهار کانال و 100GbE به ده کانال برای انتقال و دریافت نیاز دارد.این یک انحراف از سیستم های فیبر نوری گذشته بود.

در سال 2015، IEEE استاندارد جدیدی به نام 802.3bm را منتشر کرد که نسخه جدیدی از 100 گیگابایت را برای کاهش هزینه ها ارائه می کند. این استاندارد با افزایش نرخ مدولاسیون از 10 گیگابیت بر ثانیه به 25 گیگابیت بر ثانیه در هر کانال، تعداد کانال های انتقال فیبر را از 10 به 4 کاهش می دهد. این امر به روز رسانی زیرساخت را از 40 گیگابیت به 100 گیگابایت بسیار آسان می کند زیرا هر دو از تعداد فیبرهای یکسانی برای انتقال استفاده می کنند.

هر برنامه‌ای که IEEE802.3 تعریف می‌کند دارای یک لایه فرعی وابسته به محیط فیزیکی (PMD) به عنوان بخشی از مشخصات فیبرنوری می باشد.  زیرلایه PMD جزئیات ارسال و دریافت تک تک بیت ها را در یک محیط فیزیکی تعریف می‌کند. جدول زیر اکثر PMD های اترنت 40 گیگابیت بر ثانیه IEEE را فهرست می کند، از جمله نام PMD، نوع رسانه و فاصله ای که برنامه در آن پشتیبانی می شود. نام PMD اغلب هنگام نامگذاری فرستنده گیرنده استفاده می شود.

اهداف اولیه پشتیبانی از 40GbE برای حداقل 100 متر روی فیبر چند حالته، تا حداقل 10 کیلومتر در حالت تک حالته و حداکثر تا 7 متر روی مس محافظ محافظ متعادل (Twinax) بود. با انتشار OM4 (یک فیبر چند حالته لیزری 50 میکرونی (LOMF) با پهنای باند بالاتر از OM3) فاصله را می توان تا 150 متر افزایش داد. PMD دیگری در سال 2015 برای پشتیبانی از 40 گیگابیت در حالت تک حالت تا حداقل 40 کیلومتر اضافه شد.

اهداف استاندارد برای هر دو 40 و 100 گیگابایت یکسان است. پشتیبانی از برنامه روی فیبر Multimode برای حداقل 100 متر، روی فیبر SingleMode برای حداقل 10 کیلومتر و گزینه طولانی تر 40 کیلومتر، و روی کابل مسی متعادل (Twinax) تا حداقل 7 متر می باشد. نکته ای که باید به خاطر داشته باشید این است که 100GBASE-SR4 برای حداقل 100 متر روی فیبر Multimode هنگام استفاده از OM4 پشتیبانی می شود، اما فقط 70 متر روی OM3 را ساپورت می نماید. PMD ها در  برای 40 GbE و برای 100 GbE خلاصه شده اند.

به برخی از نکات کلیدی توجه فرمایید، که هم 40 گیگابیت و هم 100 گیگابایت به بیش از دو فیبر برای انتقال از فیبر چند حالته نیاز دارند. 40 گیگابایت به چهار فیبر MultiMode انتقال و چهار فیبر دریافتی نیاز دارد که در مجموع 8 فیبر در هر کانال ایجاد می کند. PMD 100 گیگا بایتی جدیدتر، 100GBASE-SR4، از همان کارخانه کابل (هشت فیبر) با 40 گیگابایت استفاده می کند و یک مسیر انتقال بدون خطا را فراهم می کند. گزینه های SingleMode برای 40 گیگابیت و 100 گیگابیت نیز به انتقال MultiMode نیاز دارند. اترنت 40 گیگابیتی روی SingleMode از چهار کانال انتقال و چهار کانال دریافت استفاده می کند که هر کدام با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه ارسال می کنند. اترنت 100 گیگابیتی روی SingleMode از چهار کانال انتقال و چهار کانال دریافت استفاده می کند که هر کدام با سرعت 25 گیگابیت بر ثانیه ارسال می کنند. IEEE 802.3ba، استاندارد انتقال اترنت 40 گیگابیت بر ثانیه و 100 گیگابیت بر ثانیه، سیگنال دهی روی فیبر SingleMode را با استفاده از انتقال چندگانه تقسیم طول موج (WDM) مشخص می کند. این بدان معناست که برای 40 گیگابیت و 100 گیگابایت روی فیبر تک حالته، هر یک از چهار کانال در طول موج متفاوتی ارسال می‌شود.

انتقال 40GBASE-LR4 با طول موج مرکزی و محدوده طول موج برای هر فیبر تعریف می شود. طول موج‌های مرکزی مورد استفاده برای چهار کانال، اعضای شبکه CWDM هستند که در استاندارد ITU-T G.694.2 تعریف شده‌اند. این استاندارد یک شبکه را با استفاده از طول موج های 1271 تا 1611 نانومتر، با فاصله کانال 20 نانومتر تعریف می کند.

100GBASE-LR4 و 100GBASE-ER4 نیز طول موج را تعریف می کنند. بر اساس فرکانس های مرکزی که بخشی از شبکه فرکانس هستند و در استاندارد ITU-T G.694.1 تعریف شده است. این استاندارد را تعریف می کند مجموعه ای از فرکانس های مورد استفاده برای تعیین فرکانس های مرکزی مجاز برای پشتیبانی از تقسیم طول موج متراکم (DWDM) برنامه های کاربردی استفاده می شود. این استاندارد از انواع فاصله کانال ها پشتیبانی می کند محدوده از 12.5 گیگاهرتز تا 100 گیگاهرتز و گسترده تر، شروع از 193.1 THz کانال های 100GBASE-LR4 و 100GBASE-ER4 از مرکز استفاده می کنند فرکانس ها از 229 تا 231.4 هرتز و در 800 گیگاهرتز فاصله دارند.