專利名稱：雙向多模式光纖接口的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于多模式光纖電纜的光纖接口技術。
背景技術：
對經(jīng)由光纖所進行的通信的需求不斷增長。與常規(guī)的通信基礎設施相比，較低的電能利用率、較高的可靠度和數(shù)據(jù)速率是其使用率增長的原因。隨著光纖在存儲網(wǎng)絡應用以及數(shù)據(jù)中心基礎設施中的配置，該需求還將增加。但是，使用率和數(shù)據(jù)速率的增加導致了很高的代價，尤其是布線的增加和冷卻成本的增加。實際上，據(jù)估計，冷卻成本可能貢獻高達數(shù)據(jù)中心工作成本的50%。果然，對既定的基礎設施而言，因光纖連通性可靠度增加所引起的、光纖布線越密集，用于設備支架的有效冷卻就越少。


圖I示出了根據(jù)實施例的雙向多模式光纖接口 ；圖2是根據(jù)實施例的、圖I所示接口的具體框圖；圖3示出了根據(jù)實施例的、能夠配置雙向多模式光纖接口的各個層；圖4示出了根據(jù)實施例的、雙向多模式光纖接口與常規(guī)接口的可行物理連接；以及圖5示出了用以經(jīng)由多模式光纖實現(xiàn)雙向通信的一系列步驟。
具體實施例方式概述本文公開了經(jīng)由多模式光纖使能雙向光學通信的光學網(wǎng)絡界面、系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，設備設有用來連接到多模式光纖的接收/發(fā)送光纖端口。波長分離模塊與該接收/發(fā)送光纖端口通信。光學接收模塊與該波長分離模塊通信，并且被構造為經(jīng)由該波長分離模塊和該接收/發(fā)送光纖端口接收第一波長處的光信號。光學發(fā)送模塊也與該波長分離模塊通信，并且被構造為經(jīng)由該波長分離模塊和該接收/發(fā)送光纖端口在第二波長處進行發(fā)送，其中在操作過程中，雙向光學通信經(jīng)由該多模式光纖建立。在另一實施例中，利用兩個接口來在例如850nm和1300nm處經(jīng)由單個多模式光纖建立雙向通信?，F(xiàn)有兩個常用種類或類型的光纖電纜單模式和多模式。這兩種類型電纜之間的主要區(qū)別是芯線尺寸和由這些芯線尺寸所引起的相應特性。更具體而言，單模式光纖比多模式光纖具有更小的芯線尺寸。結果，多模式光纖比單模式具有更高的聚光能力。在特定條件下，多模式光纖的較大芯線尺寸會簡化連接，并且也允許使用成本較低的電子裝置，如在850nm和1300nm的波長處工作的發(fā)光二極管(LED)或垂直腔面發(fā)光激光器(VCSEL)。相反，遠程通信中所使用的單模式光纖在1310nm或1550nm處下工作，并且需求更昂貴的激光源。另外，因為多模式光纖比單模式光纖具有更大的芯線尺寸，所以多模式光纖會支持一個以上的傳播模式。結果，多模式光纖受到了模態(tài)色散的限制，而單模式光纖則不會。 由于在多模式光纖中存在模式色散，所以多模式光纖比單模式光纖具有更高的脈沖擴展速率，而這限制了多模式光纖的信息傳輸能力。多模式光纖(OM)通過ISO 11801標準所確定的分類系統(tǒng)來描述，并且目前被分為0M1、0M2和0M3。OMl具有62. 5/125 μ m的芯線/包層(cladding)關系，且0M2具有 50/125 μ m的芯線/包層關系。這些光纖支持以太網(wǎng)(10Mbit/s)到千兆以太網(wǎng)(IGbits/ s)范圍內(nèi)的應用程序，并且由于其具有相對較大的芯線尺寸，所以這些光纖適合用作LED 發(fā)送器。新型配置經(jīng)常采用50/125 μ m的、激光優(yōu)化的多模式光纖(0M3)。滿足后一標準的光纖提供了足夠的帶寬來支持高達300米的10千兆以太網(wǎng)。由于ISO 11801標準被頒布，所以光纖制造商在很大程度上改善了他們的制造工藝，并且目前正在制造支持高達550 米的IOGbE的電纜(商標暫時為“0M4”)。激光優(yōu)化的多模式光纖(LOMMF)被設計為用作 850nm 的 VCSEL。當用戶升級到更高速度的網(wǎng)絡時，會發(fā)生L0MMF/0M3的遷移。LED具有622Mbit/s 的最大調(diào)制速率，這是因為它們不能被迅速打開，以支持更高的帶寬應用。另一方面，VCSEL 能夠在大于lOGbit/s的情況下進行調(diào)制，并且被用來許多高速網(wǎng)絡中。與上述內(nèi)容一致，近年來引入了幾種改進措施，以確保經(jīng)由多模式光纖的、最長的 IOG以太網(wǎng)(10GE)傳輸。首先，0M3，和如今的0M4(也具有50/125 4 111的芯線/包層關系)光纖正被廣泛使用(注意，這些光纖已經(jīng)被優(yōu)化以便適于850nm處的傳播條件)。同時，研發(fā)了米用電域色散補償(Electronic-DispersionCompensation,EDC)設備的新型接口，以使得經(jīng)由所有類型的光纖來實現(xiàn)遠距離傳輸。為了運行用于低成本數(shù)據(jù)中心應用的IOGE通信量，適用了兩個主要的光學“波段” 10GBASE-SR(短波段)和10GBASE_LRM(長波段，多模式)。10GBASE-SR是850nm的、基于VCSEL的接口，其平衡(leverage) 了光纖模態(tài)帶寬 (因此被稱作MBW或EMBW，如果人們因其投入到光纖中的特定空間而考慮了一個特定激光技術能夠“看到”的有效模態(tài)帶寬)的優(yōu)化。10GBASE-LRM是1300nm的接口，其平衡了電域色散補償(EDC)，以補償由傳播到光纖模態(tài)帶寬未被優(yōu)化的光譜區(qū)中的光所引起的傳輸代價。與10GBASE-SR接口相比，這允許 LRM接口使能經(jīng)由OMl和0M2光纖的遠距離通信，而經(jīng)由0M3光纖的分配介于LRM接口與 SR接口(分別為220m和300m)之間。在實施例中，設有10GBASE(千兆以太網(wǎng))雙向接口，其包括雙收發(fā)器，其中經(jīng)由該雙收發(fā)器能夠實現(xiàn)經(jīng)由單個雙模式光纖的雙向傳播。具體而言，這樣的一對收發(fā)器(商標為類型I和2)允許一個方向上經(jīng)由850nm信號的單個光纖和相對方向上經(jīng)由1310nm的相同多模式光纖的雙向傳播。圖I示出了根據(jù)實施例的雙向多模式光纖接口 20和30。這些接口是光物理介質相關(PMD)設備，并且通常是例如資料中心中的機架安裝設備。類型I接口 20位于附圖左側，其支持著40-860nm區(qū)域內(nèi)的第一波長的發(fā)送。在附圖的右側，類型2接口 30使用合適
5的接口器來接收840-860nm發(fā)送。類型2接口 30支持1260-1355nm區(qū)域內(nèi)的第二波長的發(fā)送，并且該發(fā)送由位于附圖左側的類型I接口 20接收。接口 20、30經(jīng)由諸如0M3或0M4光纖之類的多模式光纖50 彼此通信。圖2是根據(jù)實施例的、圖I所示接口 20及30的具體方框圖。如圖所示，類型I接口 20 包括 1300nm 光學接收子組件(receiver optical sub-assembly, ROSA) 210 或接收模塊、VCSEL 850nm 光學發(fā)送子組件(transmitter optical sub-assembly, TOSA) 220 或發(fā)送模塊、帶有電域色散補償(EDC)和激光驅動器(LD)的串行器/解串器(Ser/DeS)230。類型 2 接口 30 例如包括法布里-珀羅(Fabry-Peror，F(xiàn)B) 1300nm TOSA 240、850nm ROSA 250 和帶有LD的串行器/解串器260。如圖進一步地示出，各個接口 20、30也包括構件“A”290。構件A290被用來組合或分離兩個波長，以經(jīng)由接收/發(fā)送光纖端口 270來實現(xiàn)經(jīng)由單個多模式光纖50的雙向性。 例如，能夠利用多模式隔離器或者利用多模式WDM濾波器或類似技術來實現(xiàn)850nm/1300nm 波長的分離。可以在850nm和1300nm區(qū)域的功率分配范圍內(nèi)，輕松地管理上述構件所附加的插入損失(相應帶寬中的1.2dB附近)。注意，在小型可插拔格(SFP)式的收發(fā)器中，通過例如配置在主板上而不是接口本身內(nèi)部的EDC/LD也能夠實現(xiàn)相同類型的雙向抵達。類型I和類型2接口 20、30被設計為經(jīng)由0M3和0M4光纖工作，這是因為在這樣的雙向接口上未施加模式條件跳接線。盡管這聽起來像是潛在的限制，但是本領域技術人員應理解，新型數(shù)據(jù)中心的趨向是主要安裝這些類型的新型光纖類型。通過使用0M3和0M4光纖，能夠將1300nm傳輸從目前的220m延伸到300m，這與使用850nm波長所實現(xiàn)的范圍相同。 本文所描述的雙向接口 20、30可以被命名為“ 10GBASE-BR”，用以進行10千兆以太網(wǎng)的雙向到達。圖3示出了根據(jù)本實施例的、能夠配置即時10GBASE-BR雙向多模式光纖接口 20和30的各層。具體而言，由于850nm和1300nm傳輸所實現(xiàn)的300m距離，接口 20、30 最終適于配置在任何基礎設施的芯線、分配、訪問和客戶端(服務器/存儲裝置)層處。注意，本文所描述的雙向接口也可以被構造為成本非常低的接口，以經(jīng)由0M3和0M4光纖實現(xiàn)較短的目標光纖距離(例如，70至IOOm之間)。在此情況下，不需要為類型I接口 20配置 EDC。此外，10BASE-SR接口 20、30可以被平衡為使能完全雙向的40GE或甚至100GE傳輸鏈路。為了實現(xiàn)40GE，例如，可以并列地配置四對接口 20、30。通常，需要8個光纖帶來支持(2X4)單向傳輸。但是，由于本文所描述的10BASE-SR雙向接口可用作6個光纖帶，從而大大地節(jié)省了成本。類似地，為了實現(xiàn)100GE，可以并聯(lián)地配置兩對10BASE-SR接口 20、30。 在此情況下，12個光纖帶(使用了 10根光纖)將足以進行單向傳輸，而不需要(2X10)20 個光纖帶。因此，本領域技術人員應理解，本文所描述的雙向構造不僅能夠(通過依賴于較小尺寸的電纜)為10GE網(wǎng)絡，而且能夠為并聯(lián)的40GE和100GE系統(tǒng)節(jié)省空間，降低成本。圖4示出了根據(jù)實施例的、雙向多模式光纖接口與10GBASE-SR和10GBASE-LRM接口之間的可行物理連接。本圖示出了 10GBASE-SR如何在現(xiàn)有接口的基礎上“向后兼容”。如圖4進一步地示出，10BASE-LRM接口在1200nm處進行(單向)接收和發(fā)送。因此，為了將數(shù)據(jù)發(fā)送到這樣的10BASE-LRM接口，當其發(fā)送器在850nm處進行發(fā)送時，選擇類型I 10BASE-BR接口 20。為了接收來自10GBASE-SR接口的發(fā)送，選擇類型2 10BASE-SR接口 30，這是因為它接收了 850nm區(qū)域內(nèi)的光信號。鑒于上述，本領域技術人員應理解，設有雙向光學系統(tǒng)，使能到達數(shù)據(jù)中心和其它網(wǎng)絡基礎設施中的雙向多模式光纖傳輸。根據(jù)操作方法，并且如圖5所示，同時參考圖2，在步驟502處，一個接口 20用來經(jīng)由多模式光纖接收在第一波長處發(fā)送的第一數(shù)據(jù)。同時，并且在步驟504處，相同的接口用來經(jīng)由相同的多模式光纖在第二波長處進行發(fā)送。最后，在步驟506處，并且如圖2所示， 第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)經(jīng)過波長分離設備，使得能夠單獨處理各個流。從這樣的構造中得到了幾種優(yōu)點。例如，顯著地節(jié)省了成本。當實施時，與現(xiàn)有 10GBASE-SR和LRM接口具有大致相同的制造成本的10GBASE-BR接口能夠使用戶節(jié)省高達 50%的光纖電纜。由于整體電纜較少，因此，維護成本可因較少的雜波(并且因此可以增加設備架中的冷卻氣流)而減少，設計成本也因此降低。對40/100GBASE-SR配置而言，由于12或24個光纖帶比6或12個光纖帶更昂貴， 其中后者可以用作雙向接口配置，所以也實現(xiàn)了其它節(jié)省。最終，由于10GBASE-BR接口 20、 30被構造為在相同的10GBASE-SR和LRM波長范圍內(nèi)工作，所以這些接口也能夠(經(jīng)由0M3 和0M4光纖)與現(xiàn)有的10GBASE-LRM和10GBASE-SR設備交互操作。盡管本文闡明并描述了包含在一個或多個具體示例中的裝置、系統(tǒng)和方法，但是并不意在限制所示出的細節(jié)，這是因為可以在不脫離該裝置、系統(tǒng)和方法的情況下，并且在權利要求書的等同物的范圍之內(nèi)，作出各種修改和結構性更換。因此，應理解，可以與下述所提及的裝置、系統(tǒng)和方法的范圍一致的方式來廣泛地解釋所附權利要求書。
權利要求
1.一種設備，所述設備包括接收/發(fā)送光纖端口，用于連接到多模式光纖； 波長分離模塊，與所述接收/發(fā)送光纖端口通信；光學接收模塊，與所述波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由所述接收/發(fā)送光纖端口和所述波長分離模塊接收第一波長處的光信號；以及光學發(fā)送模塊，與所述波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由所述波長分離模塊和所述接收/發(fā)送光纖端口在第二波長處進行發(fā)送，其中，在操作過程中，雙向光學通信通過所述多模式光纖建立。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述波長分離模塊包括多模式分離器。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述波長分離模塊包括多模式波長分割多路復用器。
4.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述第一波長為約850nm或約1300nm的一者。
5.根據(jù)權利要求4所述的設備，其中所述第二波長為約850nm或約1300nm的另一者。
6.根據(jù)權利要求1所述的設備，還包括串行器/解串器。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，還包括電域色散補償電路。
8.根據(jù)權利要求1所述的設備，還包括激光驅動器。
9.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述設備以至少10(ibit/S的速率使能光學通信。
10.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述多模式光纖是光學多模式0M3或0M4光纖。
11.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括；第一雙向接口，所述第一雙向接口經(jīng)由多模式光纖連接到第二雙向接口 ； 所述第一雙向接口包括 第一接收/發(fā)送光纖端口；第一波長分離模塊，與所述接收/發(fā)送光纖端口通信；第一光學接收模塊，與所述第一波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由所述第一接收/ 發(fā)送光纖端口和所述第一波長分離模塊接收第一波長處的光信號；以及第一光學發(fā)送模塊，與所述第一波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由所述第一波長分離模塊和所述第一接收/發(fā)送光纖端口在第二波長處進行發(fā)送， 所述第二雙向接口包括 第二接收/發(fā)送光纖端口；第二波長分離模塊，與所述第二接收/發(fā)送光纖端口通信；第二光學接收模塊，與所述第二波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由所述第二接收/ 發(fā)送光纖端口和所述第二波長分離模塊接收第二波長處的光信號；以及第二光學發(fā)送模塊，與所述第二波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由所述第二波長分離模塊和所述第二接收/發(fā)送光纖端口在第一波長處進行發(fā)送。
12.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述多模式光纖是光學多模式0M3光纖或0M4 光纖。
13.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第一波長分離模塊和所述第二波長分離模塊的至少一者包括多模式分離器。
14.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第一波長分離模塊和所述第二波長分離模塊的至少一者包括多模式波長分割多路復用器。
15.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第一波長為約850nm或約1300nm的一者。
16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述第二波長為約850nm或約1300nm的另一者。
17.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中η個系統(tǒng)并行工作，以得到nXlOGbit/s的總數(shù)據(jù)速率。
18.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第一雙向接口和所述第二雙向接口分開高達 300m。
19.一種方法，所述方法包括經(jīng)由多模式光纖接收在第一波長處所發(fā)送的第一數(shù)據(jù)；經(jīng)由相同的多模式光纖在第二波長處發(fā)送第二數(shù)據(jù)；以及使所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)經(jīng)過波長分離設備。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，還包括配置第一雙向接口和第二雙向接口，以使其通過所述多模式光纖彼此通信。
全文摘要
一種用于多模式光纖的雙向接口，該雙向接口包括接收/發(fā)送光纖端口，用于連接到多模式光纖；波長分離模塊，與該接收/發(fā)送光纖端口通信；光學接收模塊，與該波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由該接收/發(fā)送光纖端口和該波長分離模塊接收第一波長處的光信號；以及光學發(fā)送模塊，與該波長分離模塊通信并且被構造為經(jīng)由該波長分離模塊和該接收/發(fā)送光纖端口在第二波長處進行發(fā)送。
文檔編號H04B10/20GK102598550SQ201080049090
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者克里斯汀娜·穆奇歐, 費德里克·方塔那拉, 阿蘭桑多·斯股阿佐那, 馬可·馬茲尼 申請人:思科技術公司