Die Spezifikation definiert geometrische, optische, mechanische und messtechnische Parameter mit dem Ziel, eine gemeinsame Referenz bereitzustellen, damit verschiedene Hersteller kompatible Komponenten entwickeln können.
Vier optische Kanäle in einer Faser
Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Einzelkernfaser integriert eine Mehrkernfaser oder MCF (Multicore Fiber) mehrere Kerne, die optische Signale übertragen können, innerhalb desselben Mantels.
Die von SDM4 definierte Architektur verwendet vier Kerne, die in einem 2 × 2-Quadrat angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Kernen beträgt 40 ± 1 Mikrometer, während der Mantel einen Nenndurchmesser von 125 Mikrometern aufweist.
Diese Konfiguration ermöglicht mehrere unabhängige optische Pfade innerhalb der üblichen äußeren Abmessungen einer Faser.
Dieser Ansatz ist angesichts des Wachstums der Infrastruktur für künstliche Intelligenz besonders relevant. Die Hinzunahme weiterer Server, GPUs und Beschleuniger erhöht die Anzahl der benötigten Verbindungen sowohl innerhalb von Rechenzentren als auch zwischen verschiedenen Einrichtungen auf demselben Campus.
Multicore-Fasern werden als eine der Technologien vorgestellt, die in der Lage sind, die Dichte dieser Verbindungen zu erhöhen, ohne die Anzahl der physischen Fasern im gleichen Verhältnis zu vervielfachen.
Konzipiert für Kurzstreckenverbindungen
Die SDM4-Spezifikation legt optische Eigenschaften fest, die auf Kurzstreckenanwendungen im O-Band ausgerichtet sind, das sich ungefähr zwischen 1260 und 1360 Nanometern befindet und häufig in der Kommunikation um 1310 nm verwendet wird.
Einer der relevanten Parameter in einer Mehrkernfaser ist das Übersprechen, d. h. die Interferenz, die zwischen optischen Signalen auftreten kann, die durch verschiedene Kerne zirkulieren.
Die Spezifikation legt einen Übersprechgrenzwert von −40 dB oder weniger bei einer Entfernung von einem Kilometer und einer Wellenlänge von 1310 nm fest. Die Anforderung gilt sowohl für benachbarte als auch für diagonal angeordnete Kernpaare.
Das Dokument beschreibt außerdem die Grundsätze für die Durchführung von Messungen und enthält Richtlinien zur Kernnummerierung, Rotationsausrichtung, Polarisationsmodendispersion und Markierungskonfigurationen.
Interoperabilität zwischen Herstellern
Eines der Hauptziele eines Mehrquellenabkommens (Multi-Source Agreement, MSA) ist die Festlegung gemeinsamer technischer Merkmale, die es ermöglichen, dass kompatible Produkte von verschiedenen Lieferanten entwickelt werden.
Im Falle der SDM4-Faser bietet die gemeinsame Abmessungen, optische Leistung und Messverfahren eine Referenz für Hersteller von Fasern, Steckverbindern, Transceivern und anderen optischen Kommunikationskomponenten.
Interoperabilität gewinnt insbesondere dann an Bedeutung, wenn Rechenzentrumsarchitekturen immer größer werden und Geräte verschiedener Hersteller integriert werden müssen.
Mit der Veröffentlichung von Version 1.0 wird somit eine technische Grundlage geschaffen, auf der kommerzielle Implementierungen und nachfolgende Standardisierungsarbeiten entwickelt werden können.
Hin zu einer internationalen Standardisierung von Mehrkernfasern
Die Spezifikation kann auch als Referenz in zukünftigen internationalen Normungsprozessen verwendet werden.
Zu den Organisationen, die sich mit diesem Gebiet befassen, gehören die Internationale Fernmeldeunion (ITU-T) und die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC), während Organisationen wie das IEEE sich mit Aspekten im Zusammenhang mit Transceivern und optischen Schnittstellen befassen können.
Das langfristige Ziel ist es, die Eigenschaften dieser Faserart in Standards zu integrieren, die ihren Einsatz in Kommunikationsinfrastrukturen verschiedener Hersteller ermöglichen.
Die Veröffentlichung einer gemeinsamen Spezifikation stellt daher einen Schritt hin zur Industrialisierung von Quad-Core-Multicore-Fasern und deren potenziellen Einsatz in größerem Umfang in hochdichten Netzwerken dar.
Mehr Verbindungen für KI-Infrastrukturen
Das Wachstum von Systemen der künstlichen Intelligenz verändert die Konnektivitätsanforderungen von Rechenzentren. Die sogenannte horizontale Skalierung beinhaltet das Hinzufügen weiterer Server, Beschleuniger und GPUs, um die Arbeitslasten auf eine wachsende Anzahl von Knoten zu verteilen.
Dieses Modell erfordert eine hohe Anzahl von Kommunikationsverbindungen und erhöht die Dichte der optischen Verkabelung.
Durch die Integration von vier unabhängigen Übertragungspfaden in eine einzige Faser kann diese Dichte erhöht werden, während gleichzeitig ein Außendurchmesser von 125 Mikrometern beibehalten wird.
Multicore-Fasern erweisen sich daher als eine der Technologien, die dem Anstieg optischer Verbindungen in KI-Rechenzentren gerecht werden sollen, insbesondere bei Kurzstreckenverbindungen, wo der verfügbare Platz, die Kabeldichte und die Interoperabilität der Komponenten wichtige Faktoren sind.
