התקשורת דיגיטלית ברשתות מקומיות ממשיכה לגדול בקצב מהיר ותפקידה לפעילותו התקינה של הארגון חשובה יותר ויותר. להתפתחות זו בתקשורת יש השפעה ישירה על כלל התשתיות התומכות ברשת. על מנת לתמוך בהרחבה זו ובבעיות העומסים שעלולות להתעורר ברשת, רשתות התקשורת צריכות להיות יעילות יותר.
טכנולוגיה חדשנית המבוססת על המרת אור רב-מישורית (MPLC – Multi-Plane Light Conversion) אשר פותחה במקור ככלי אופטיקה קוונטית מתגברת על מגבלת רוחב הפס של סיבי multimode אשר מהווים את עמוד השדרה של רשתות LAN רבות. כדי להבין את טכנולוגית ה- MPLC, חשוב להבין את הסביבות בהם מותקנים הסיבים ואת המורכבות בשימוש סיבים אופטיים מסוג multimode.
במהלך השנים האחרונות נעשה מאמץ רב לפיתוח מערכות שידור אופטיות במהירות של GBit10 ברשת LAN. מספר גדל והולך של יישומים נדרשים לרוחב פס גבוה כדי להבטיח העברה והזרמה שוטפים של כמויות גדולות של נתונים, קבצי אודיו וסרטונים. בנוסף הכפלת השימוש בהתקנים ניידים ומכשירים מקוונים תרמו לצורך ברוחב פס גבוה יותר.
כיום, כמעט 75 אחוז מהסיבים הפרוסים ברשתות LAN הם סיבי multimode. רוב גדול של הסיבים הנ״ל אינם תומכים במהירות של Gbit/sec10 על תשתיות הפרוסות ברחבי הקמפוסים / חברות. חוסר התמיכה נובע בעיקר עקב התכנון של סיבים אלו שהיה מותאם לתפוקות נמוכות יותר בעבר. בניגוד לרכיבי הרשת האקטיביים שיכולים להתעדכן בקלות יחסית באמצעות שדרוג תוכנה או חומרה, קיימת לתשתית הסיבים האופטיים מעטפת ביצועים שבעבר לא הייתה יכולה להיות גדלה מבלי להחליף פיזית את הכבל האופטי.
סוגיית הפיזור המודאלי בסיבי Multimode
סיבים אופטיים נמצאים בשימוש נרחב לצורך העברת מידע ובזאת בעיקר לגודלם הקטן, להפסדים לינאריים נמוכים ולחוסר הרגישות להפרעות אלקטרומגנטיות. עם זאת, סיבים אופטיים הם בעלי מגבלות ביצועים מהותיות הגלומות בתכונותיהם הפיזיות. עבור סיבי Multimode שהותקנו בשנות השמונים והתשעים של המאה הקודמת, כגון OM1 (62.5 / 125 מיקרומטר) ו- OM2 (50/125 מיקרומטר), העברת מידע בקצב גבוה מוגבלת בהם כתוצאה מפיזור מודאלי. פיזור מודאלי הוא מנגנון עיוות המתרחש בסיבי multimode עקב המהירות השונה של האופנים (Modes)בכך שהאות מתפשט ולעיתים קרובות מתעוות לאורך זמן במהלך התפשטותו בתוך הסיב.
הפיזור המודאלי אשר משפיע על כל סיבי ה- Multimode מוביל להפרעה בין האותות עד כדי חוסר יכולת לאחזר את הנתונים שהועברו בצד הקולט וככל שקצב ההעברה של האותות גבוה יותר, כך העיוות גדול יותר. תכונות מסוימות של סיבים אופטיים, בפרט פרופיל אינדקס השבירה של הסיבים, משפיעים על מהירות התפשטות האופנים השונים, ובכך גורמים לפיזור מודאלי. הטכניקות לייצור זכוכית התפתחו במהלך השנים, והדורות של סיבי ה- Multimode תוארו במדד מדורג (OMx – כאשר x=1,2,3,4 או 5) כך שככל שסוג הסיב מתקדם יותר, הפרש העיכוב בין האופנים קטן יותר ומאפשר העברת נתונים ברוחב פס גדול יותר.
לסיכום, פיזור מודאלי מפחית את קיבולת רוחב הפס של סיב ה- Multimode. לתפוקה נתונה, דבר המקטין את המרחק שיכול להיות מושג באופן אמין בין המשדר למקלט.
כתוצאה מכך, שידור רגיל על גבי סיב multimode באורך גל של 850 ננומטר עם 10GBASE-SR מוגבל למרחק של עד 33 מטר, על סיבי OM1 רגילים 62.5 מיקרומטר
ו- 82 מטר על גבי סיבי OM2 קונבנציונליים.
פתרון טיפוסי המונע תפוקה ומגבלות מרחק עקב הפיזור המודאלי בסיבי ה- Multimode הוא שדרוג הסיב לדור חדש יותר של סיבי Multimode או החלפתו בסיבי singelmode, שבהם הפיזור המודאלי אינו קיים. למרות זאת, פריסה מחדש של כבילה היא לעתים קרובות משימה קשה. כמובן שזה תלוי במרחקים ובמסלולי כבילת הסיבים. ייתכן שיידרש תכנון רב כדי לפרוס צמות כבלים חדשות. מסיבות אלה, המורכבות והעלויות של פריסה מחדש של כבלים יכולים להיות גבוהים ותלויות משמעותית בעסק ותקציבו.
מניעת מגבלות רוחב הפס של סיבי Multimode
בעיית הקיבולת רוחב הפס של סיבי ה- multimode נדון כבר בסוף שנות התשעים של המאה הקודמת. כדי לנסות ולהתגבר על מגבלת רוחב הפס multimode, סוג חדש של ממשק למהירות 10Gbit/sec הוצג כתקן IEEE 802.3aq, המכונה multimode לטווח ארוך (LRM – Long Reach Multimode). ממשק זה מיועד במיוחד לתאימות לאחור לסיבי OM1 ו- OM2.
ממשק ה – LRM משדר בטווח של 1300 ננומטר והוא תואם למרחק שידור על גבי סיבים OM1 ו- OM2, עד 220 מטר. המפתח לטווח הארוך של תקן 10GBASE-LRM על גבי סיבי multimode קונבנציונליים הוא השימוש המתוחכם בטכנולוגיית עיבוד אותות בחלק המקלט. השיטה שבה עובד המקלט מכונה קיזוז פיזור אלקטרוני (EDC – Electronic Dispersion Compensation). EDC פרוס כמעגל משולב שפועל כמסנן אדפטיבי רציף המורכב על המקלט ותפקידו להפחית מהאות המתקבל מהסיב האופטי את הפרעת האותות הפנימיים בתוך הסיב.
כדי להשיג את המרחקים המרביים של 220 מטר ב- 10Gbit/sec יש להשתמש במשדר/ מקלט 10GBASE-LRM עם מגשרים המאפשרים מניעה של מיזוג אופנים (MCPCs) בשני הקצוות של חיבור הסיב המפחיתים משמעותית את תופעת הפיזור המודאלי ובכך מאפשרים את המרחק המקסימאלי על גבי סיבים אופטיים מסוג multimode.
אחת הדרכים להתגבר על פיזור מודאלי היא לשאת את מידע על גבי אופן אחד בלבד בסיבי multimode. כאשר אופן יחיד משודר לתוך המרחב הפנימי של הסיב, בעיית הפיזור המודאלי הינו אפסי. כתוצאה מכך, האופן במרחב הסיב ישמש כערוץ תמסורת עצמאי במהירות גבוהה עם אותם מאפייני שידור כמו סיב Singlemode. בעיקרו של דבר, MPLC מאפשר עיצוב קו תקשורת שלם עם מעט מאוד הפסדי אנרגיה. הטכנולוגיה מעוצבת ע״י קרני לייזר (אור ממשדר) בצורה כזו שכל אחת מהן הינה אופן עצמאי ומדויק בתוך סיב ה – Multimode. כיום, טכנולוגיית MPLC משמשת להגדלת קיבולת ההולכה והגדלת רוחב פס של סיבי multimode קיימים מדור קודם. על ידי ההתגברות על מגבלות המהירות והמרחק, ניתן להעביר מידע בקצב של עד עד 100Gbit/sec על גבי תשתיות סיבי multimode קיימים לעד מספר קילומטרים. יש פתרונות המותאמים לטופולוגיות שונות ומאפשרות התאמה וגמישות לתשתית אופטית מדור קודם ותואמת לכל סיב 62/125 מיקרומטר או 50/125 מיקרומטר (כלומר OM1 עד OM5).
מכיוון שטכנולוגיה זו מורכבת אך ורק מאלמנטים אופטיים, הפתרונות הינם פסיביים בלבד וברמת השכבה הפיזית, מה שהופך אותם שקופים לפרוטוקולים ושיטות אפנון. טכניקה זו שקופה לאורך הגל והיא יכולה לפעול בחלון ה- O (1300 ננומטר) או טווח חלון C (1500 ננומטר) עם מקמ"שי Singlemode סטנדרטיים המשדרים במהירות 1GBit, 10Gbit/sec או אפילו במהירות גבוהה יותר. אובדן העוצמה של מתאם מודאלי כזה הוא פחות מ- 2db. בהתחשב באובדן הליניארי של סיבים אופטיים באורכי הגל הגבוהים הללו וברגישות של משדרי Singlemode סטנדרטיים, תקציב הניחות האופטי הכולל של הקו נשאר עם מספיק מרווח כדי להעביר מידע למרחקים ארוכים וכדי לכסות את כל הדרישות לכל סוגי רשתות
ה- LAN המסתמכות על כבלי Multimode מדור קודם.
אופקים חדשים למקצועני תקשורת ומשתמשים סופיים
טכנולוגיות המבוססת על MPLC נבדקו ואושרו על ידי רבים בתחום תעשיית ה- ICT במהירויות של 40Gbit/sec ו- 100Gbit/sec על סיבי Multimode מסוג OM1 – OM2 מהדור הקודם. למעשה סיבי multimode נהפכים לתואמי סיבי Singlemode בטכנולוגיות חלוקת אורכי גל (WDM), ובכך מאפשר גידול הדרגתי וגמיש בקיבולת הרשת לכיוון פס רחב מהיר תוך הבטחת תשתית כבלים ברת קיימא.
בנוסף לארכיטקטורות Ethernet LAN מסורתיות, פרספקטיבות חדשות צצות עבור תשתיות אופטיות פסיביות (POL) שמטרתה להיות יישום LAN המציע יכולות אבטחה גבוהות לתחנות העבודה באמצעות טכנולוגיית GPON, בעלויות הפעלה נמוכות יותר וחסכון בעלויות אנרגיה תוך צמצום שטח הרצפה.
בסופו של דבר, קיימת כיום טכנולוגיה חדשנית המאפשרת לארגונים לשמור על סיבי ה – Multimode הקיימים שלהם. הטכנולוגיה מציעה אלטרנטיבה חדשה עם יתרונות מוכחים הן עבור לקוחות הקצה והן עבור אנשי התקשוב לפתרון צרכי רוחב הפס ההולכים וגדלים והעלייה הנדרשת בתפוקות על גבי רשתות ה- LAN.
