OM5 ファイバー: 最新のマルチモードの観点からの包括的なレビュー

1 OM5 ファイバーの概要: 新世代のマルチモード ファイバー

 

OM5ファイバー正式にはワイドバンド マルチモード ファイバー (WBMMF) として指定されており、OM4 の導入以来、マルチモード ファイバー テクノロジーの最も重要な進歩を表しています。 2016 年に TIA および ISO/IEC によって標準として承認された OM5 は、最新のデータセンター、エンタープライズ ネットワーク、ハイ パフォーマンス コンピューティング環境の増大する帯域幅需要に対処するために特別に設計されました。{3}}主に 850nm 動作向けに最適化された前世代とは異なり、OM5 は動作波長範囲を拡張します850nm から 953nm まで、追加のファイバーインフラストラクチャを必要とせずにデータ容量を劇的に増加させる革新的な伝送技術を可能にします。

OM5 の根本的な革新は、次のサポートにあります。短波波長分割多重 (SWDM)単一のファイバーストランド上で複数の波長を同時に送信できるテクノロジー。この機能は、既存の OM3 および OM4 システムとの下位互換性を維持しながらファイバー数を削減することで、高速データ伝送の経済性を変革します。-その特徴的なもので、ジャケットカラーはライムグリーン(OM3/OM4 の Aqua と区別して)、OM5 は視覚的な識別を提供すると同時に、将来を見据えたネットワーク アーキテクチャに実質的な技術的利点を提供します。-

 

表：マルチモードファイバタイプの仕様比較

 

ファイバーの種類​	コア径​	ジャケットの色​	帯域幅 (850nm)​	SWDMのサポート​
OM1	62.5μm	オレンジ	200MHz・km	いいえ
OM2	50μm	オレンジ	500MHz・km	いいえ
OM3	50μm	アクア	2000MHz・km	限定
OM4	50μm	アクア	4700MHz・km	限定
OM5​	50μm​	ライムグリーン​	4700+ MHz・km​	満杯​

 

2 技術革新とパフォーマンスの利点

 

2.1 拡張された帯域幅と波長範囲

 

OM5 のパフォーマンス上の利点の基礎となるのは、拡張波長動作以前のマルチモード ファイバーで使用されていた従来の 850nm および 1300nm ウィンドウと比較して、850nm から 953nm まで。この範囲の拡大により、OM5 は SWDM テクノロジーを通じて少なくとも 4 つの異なる波長 (通常は 850nm、880nm、910nm、940nm) を同時にサポートできるようになります。 OM5 は 850nm で OM4 と同じ 4700 MHz/km の帯域幅を維持しますが、その真の差別化はより高い波長で現れ、指定された帯域幅は953nmで2470MHz・km、運用範囲全体にわたって一貫したパフォーマンスを保証します。

 

このブロードバンド機能は、高速伝送の実際的なメリットに直接つながります。{0}} OM5ファイバーはサポートできます100G、200G、400Gのデータレート標準化された距離で通信できるため、最新のデータセンター アプリケーションに特に適しています。たとえば、OM5 は SWDM4 テクノロジーを使用して最大 150 メートルまでの 100G 伝送を可能にし、40G アプリケーションの場合は 440 メートルまで延長できます。これは、OM4 の機能、特に OM5 が約距離が50%延長同じデータレートの場合。

 

2.2 SWDM テクノロジーによるファイバーの削減

 

の実装短波波長分割多重 (SWDM)は、マルチモード ファイバー利用におけるパラダイム シフトを表しています。従来の並列光アプローチでは、高速伝送に複数のファイバーが必要でした。--たとえば、40G ネットワークでは従来、8 本のファイバー（送信用に 4 本、受信用に 4 本）を使用していました。対照的に、SWDM テクノロジーは、2本のファイバー異なる波長の 4 つの 10G チャネルを各ファイバーに多重化することによって。

このファイバー削減機能は、データ レートが高くなるほど重要になります。 100G アプリケーションの場合、SWDM を備えた OM5 では、従来のアプローチでは 8 つのファイバーが必要ですが、必要なファイバーは 2 つだけです。同様に、400G 伝送は 16 本ではなく 8 本のファイバーで実現できます。このファイバー数の大幅な削減により、コネクタ コストの削減、ケーブル管理の簡素化、ポート密度の向上、クリーニングとメンテナンスの必要性の軽減など、ダウンストリームにさまざまな利点がもたらされます。累積的な効果として、大規模な導入における資本支出と運用支出の両方が大幅に改善されます。-

 

2.3 下位互換性と移行パス

 

OM5 の設計上の重要な考慮事項は、完全な下位互換性既存の OM3 および OM4 ファイバー インフラストラクチャを使用します。 OM5 は OM3/OM4 と同じ 50μm コア直径を共有しているため、インフラストラクチャの完全な見直しを必要とせずに、確立されたネットワークにシームレスに統合できます。この互換性により、組織に柔軟な移行パスが提供され、既存の投資を維持しながら、新規インストールに OM5 を実装したり、特定のネットワーク セグメントを選択的にアップグレードしたりすることができます。

 

この下位互換性は、接続性と操作特性の両方に拡張されます。 OM5 は、データセンターに一般的に導入されている標準の LC コネクタおよび MTP インターフェイスで動作します。さらに、OM5 は OM3/OM4 インフラストラクチャ上で実行されるすべてのレガシー アプリケーションをサポートし、移行段階での中断のない運用を保証します。強化されたパフォーマンスと互換性の組み合わせにより、OM5 は、既存の運用機能を維持しながらネットワークの将来性を確保したいと考えている組織にとって理想的なソリューションとなります。{8}

 

3 適用シナリオと導入のメリット

 

3.1 データセンターと高速コンピューティング-

 

最新のデータセンターは、OM5 ファイバーの主要なアプリケーション環境を代表しており、その技術的利点は運用上および経済上の利点に直接反映されます。で高密度データセンター アーキテクチャ-, ファイバー数を減らして高速化をサポートする OM5 の機能により、スペースの最適化とケーブル管理の重要な課題に対処できます。単一のコネクタに最大 288 本のファイバを収容できる MTP® OM5 ケーブルの実装により、経路の混雑を簡素化しながら、前例のないポート密度が可能になります。

 

のためにハイパフォーマンス コンピューティング（HPC）-OM5 は、400G イーサネットなどの新しいテクノロジーをサポートするために必要なインフラストラクチャを提供します。データセンターが 400G 以降に向けて進化する中、OM5 の到達範囲の拡大と複数波長機能により、OM5 は基礎テクノロジーとしての地位を確立しています。{5}伝送距離の延長（100G の場合は最大 150 m、40G の場合は 440 m）により、大規模なデータセンターのレイアウトに設計の柔軟性がもたらされ、信号再生装置の必要性と関連コストが削減されます。{11}}

 

3.2 5G ネットワークとエッジ コンピューティング

 

の展開5Gネットワ​​ークでは、OM5 の機能と完全に一致する帯域幅、遅延、接続に関する厳しい要件が導入されています。 5G フロント-、ミッド-、バックホール-のアプリケーションにおいて、OM5 ファイバーは自動運転車、モノのインターネット (IoT) 実装、拡張現実アプリケーションなどの高度なユースケースの高帯域幅需要をサポートします。の低遅延特性OM5 の により、5G アプリケーションに不可欠な信頼性の高いリアルタイム接続が確保されます。-

 

でエッジコンピューティングスペースや電力の制約が重要な要素となることが多い環境では、OM5 のファイバー数の削減と高効率により、特に有利になります。 MTP® OM5 ソリューションのコンパクトなフォーム ファクタにより、-スペースに制約のあるエッジ データセンターやネットワーク アクセス ポイントでの高密度接続が可能になります-。コンピューティング リソースがネットワーク エッジに向けてますます分散される中、OM5 は、進化するアーキテクチャ要件に適応できるスケーラブルで高性能な接続ソリューションを提供します。-

 

3.3 人工知能と機械学習

 

AIと機械学習アプリケーションには特に厳しいネットワーク要件があり、OM5 の機能から大きなメリットが得られます。複雑なニューラル ネットワークのトレーニングには、サーバー、GPU、ストレージ システム間で大量のデータ転送が必要です。-このタスクには、OM5 の高帯域幅と低レイテンシが最適です。でAIクラスターネットワーク計算ノードでは頻繁な同期とデータ交換が必要ですが、OM5 は効率的な分散トレーニングに必要な高速相互接続を可能にします。-

のためにリアルタイム推論アプリケーション-自動運転やインテリジェント監視システムなど、OM5 の確定的な低遅延により、安全性と機能性に重要な迅速な応答時間が確保されます。単一のファイバ ストランドで複数の波長をサポートできる機能により、物理インフラストラクチャの対応する増加を伴わずに AI 実装を拡張するために必要な拡張性が提供されます。 AI ワークロードの複雑さとデータ強度が増大し続ける中、OM5 は、進化する要件に合わせて拡張できる将来性のある基盤を提供します。{4}

 

4 実装上の考慮事項と将来の見通し

 

4.1 現在の導入の課題

 

技術的な利点にもかかわらず、OM5 は市場浸透に影響を与えているいくつかの採用課題に直面しています。のプレミアムコストOM4 と比較した OM5 の値は、特に OM4 が現在の要件を十分に満たしているアプリケーションにとって重要な要素です。距離が 150 メートル未満の多くの 40G アプリケーションでは、OM4 が十分なパフォーマンスを提供するため、OM5 アップグレードの差し迫ったビジネス ケースが軽減されます。さらに、SWDM-最適化されたトランシーバーは、サプライヤーが少なく、コンポーネントのコストが高いため、従来のオプションに比べて開発が遅れています。

 

市場教育も採用の障壁となっています。多くのネットワーク設計者や IT 意思決定者は、SWDM テクノロジーとその実装要件について未だに詳しくありません。-さらに、OM5 の利点は、現在少数のマルチモード展開に相当する 100G 速度以上の長距離 (100 ～ 150m) を伴う特定の使用例で最も顕著になります。ある業界専門家が指摘したように、データセンター内の既存の OM3/OM4 リンクの約 90 ～ 95% は 100 メートル以下であり、OM5 の拡張到達距離機能の当面の必要性は限られています。

 

4.2 将来の展望と開発の軌跡

 

ネットワーク要件は高速化と効率化に向けて進化し続けるため、OM5 の長期的な見通しは依然として有望です。{0}いくつかの傾向は、OM5 テクノロジーとの関連性が高まっていることを示唆しています。への移行400G および 800G イーサネット標準により、OM5 の多波長機能が大きな利点をもたらす環境が構築されます。-さらに、ポートブレークアウトアーキテクチャデータセンターにおける は、OM5 の基本特性とよく一致しています。

 

標準化の取り組みは、OM5 に有利に進化し続けています。 OM5 は現在、公開されているすべてのイーサネットまたはファイバ チャネル標準で参照されているわけではありませんが、特に SWDM トランシーバが広く採用されるようになった場合、将来の改訂ではメディア オプションとして OM5 が組み込まれる可能性があります。業界で継続的に開発されているのは、PAM4 変調技術および高度な VCSEL テクノロジーにより OM5 の機能がさらに強化され、マルチモード ファイバー上でさらに高いデータ レートが可能になる可能性があります。

 

の研究モード分割多重化 (MDM)は、OM5 テクノロジーのもう 1 つの有望な方向性を表しています。 MDM は、ファイバ コア内で複数の伝播モードを利用することにより、伝送容量をさらに 1 桁増加できる可能性があります。 OM5 の最適化された特性は、このような将来のイノベーションに適した位置にあり、高速アプリケーションにおけるマルチモード ファイバーの実用寿命を延ばす可能性があります。-

 

5 結論

 

OM5 ファイバーは、マルチモード ファイバー テクノロジーにおける重要な進化のステップであり、短距離伝送環境に波長分割多重機能を導入します。-単一のファイバ ストランドで複数の波長をサポートする機能により、高速ネットワーク環境におけるファイバの混雑とコストの高騰という重大な課題に対処できます。-現在の導入では、コストとアプリケーションの調整に関する実際的な課題に直面していますが、OM5 の技術的利点により、OM5 は、増大する帯域幅需要に対して将来的にネットワーク インフラストラクチャを強化するための戦略的ソリューションとして位置付けられています。{6}}

 

OM5 を実装するかどうかの決定は、ターゲット データ レート、伝送距離、将来の拡張性計画など、特定のネットワーク要件に基づいて行う必要があります。 100 メートルを超える距離で 100G+ の実装を計画している組織、または SWDM テクノロジーを通じてファイバー効率を最大化しようとしている組織にとって、OM5 は前世代のマルチモードに比べて説得力のある利点を提供します。ネットワーク速度が容赦なく増加し続ける中、OM5 はパフォーマンス、互換性、総所有コストのバランスをとる移行パスを提供し、{8}マルチモード ファイバーが 400G 以降の時代でも短距離アプリケーションにとって実行可能なソリューションであり続けることを保証します。{9}}