Predgovor: Komunikaciono vlakno je podijeljeno na jednomodno vlakno i višemodno vlakno prema broju modova prijenosa pod njegovom primjenom talasne dužine. Zbog velikog prečnika jezgre multimodnog vlakna, može se koristiti sa jeftinim izvorima svjetlosti. Stoga ima širok spektar primjena u scenarijima prijenosa na kratke udaljenosti, kao što su podatkovni centri i lokalne mreže. Uz brzi razvoj izgradnje podatkovnih centara u posljednjih nekoliko godina, multimode vlakno, koje je glavna struja podatkovnih centara i lokalnog područja mrežne aplikacije, također je ušlo u proljeće, što je izazvalo široku zabrinutost. Hajdemo danas razgovarati o razvoju multimodnih vlakana.
Prema standardnoj specifikaciji ISO/IEC 11801, višemodno vlakno je podijeljeno u pet glavnih kategorija: OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5. Njegova korespondencija sa IEC 60792-2-10 prikazana je u Tabeli 1. Među njima OM1, OM2 odnosi se na tradicionalno 62,5/125 mm i 50/125 mm višemodno vlakno. OM3, OM4 i OM5 se odnose na novo 50/125mm 10 Gigabit multimode vlakno.
Prvo:tradicionalno višemodno vlakno
Razvoj multimodnih vlakana započeo je 1970-ih i 1980-ih. Rana multimodna vlakna uključivala su mnoge veličine, a četiri tipa veličina uključene u standarde Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) uključivale su četiri. Prečnik omotača jezgre podijeljen je na 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm i 100/ 140 μm. Zbog velike veličine omotača jezgre, troškovi proizvodnje su visoki, otpornost na savijanje je loša, broj načina prijenosa je povećan, a propusni opseg je smanjen. Stoga se postupno eliminira tip velike veličine omotača jezgre, a postupno se formiraju dvije glavne veličine omotača jezgre. One su 50/125 μm i 62,5/125 μm, respektivno.
U ranoj lokalnoj mreži, kako bi se što više smanjio sistemski trošak lokalne mreže, jeftina LED dioda se općenito koristila kao izvor svjetlosti. Zbog niske izlazne snage LED diode, ugao divergencije je relativno velik . Međutim, prečnik jezgre i numerički otvor 50/125 mm multimodnog vlakna su relativno mali, što nije pogodno za efikasno spajanje sa LED diodama. Što se tiče multimodnog vlakna od 62,5/125 mm sa velikim prečnikom jezgre i numeričkim otvorom, više optičke snage se može spojiti na optičku vezu. Zbog toga, 50/125 mm višemodno vlakno nije bilo tako široko korišćeno kao 62,5/125 mm višemodno vlakno prije sredinom 1990-ih.
Uz kontinuirano povećanje brzine LAN prijenosa, od kraja 20. stoljeća, LAN je razvijen iznad brzine lGb/s. Propusnost multimodnog vlakna od 62,5/125 μm sa LED-om kao izvorom svjetlosti tek postepeno nije u stanju da ispuni zahtjeve. Nasuprot tome, 50/125 mm multimodno vlakno ima manji numerički otvor i prečnik jezgre, i manje načina provodljivosti. disperzija multimodnog vlakna je efektivno smanjena, a propusni opseg je značajno povećan. Zbog malog prečnika jezgre, cena proizvodnje 50/125 mm multimodnog vlakna je takođe niža, tako da se ponovo široko koristi.
IEEE 802.3z Gigabit Ethernet standard navodi da se 50/125 mm multimodna vlakna i 62,5/125 mm višemodna vlakna mogu koristiti kao prijenosni medij za Gigabit Ethernet. Međutim, za nove mreže, općenito se preferira višemodna vlakna od 50/125 mm.
Drugo:laserski optimizovano multimodno vlakno
Razvojem tehnologije pojavio se 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). VCSEL laseri se široko koriste jer su jeftiniji od dugovalnih lasera i mogu povećati brzinu mreže. VCSEL laseri se široko koriste jer su jeftiniji od dugovalnih lasera. laseri talasne dužine i mogu povećati brzinu mreže. Zbog razlike između dva tipa uređaja koji emituju svetlost, samo vlakno mora biti modifikovano kako bi se prilagodilo promenama u izvoru svetlosti.
Za potrebe VCSEL lasera, Međunarodna organizacija za standardizaciju/Međunarodna elektrotehnička komisija (ISO/IEC) i Alijansa telekomunikacijske industrije (TIA) zajednički su izradili novi standard za višemodna vlakna sa jezgrom od 50 mm. ISO/IEC klasificira novu generaciju višemodnih vlakana u kategoriju OM3 (IEC standard A1a.2) u svom novom višemodnom razredu vlakana, koji je laserski optimizirano višemodno vlakno.
Sledeće OM4 vlakno je zapravo nadograđena verzija OM3 multimodnog vlakna. U poređenju sa OM3 vlaknom, OM4 standard samo poboljšava indeks propusnog opsega. (OFL) na 850 nm u poređenju sa OM3 vlaknom. Kao što je prikazano u tabeli 2 ispod.
U multimodnom vlaknu postoji mnogo načina prijenosa, a također se javlja i problem otpornosti vlakna na savijanje. Kada je vlakno savijeno, režim visokog reda lako propušta, što rezultira gubitkom signala, odnosno gubitkom savijanja vlakna. Sa sve većim brojem scenarija primjene u zatvorenom prostoru, ožičenje multimodnog vlakna u uskom okruženju je dovelo naprijed veće zahtjeve za njegovu otpornost na savijanje.
Za razliku od jednostavnog profila indeksa loma jednomodnog vlakna, profil indeksa prelamanja multimodnog vlakna je vrlo složen, zahtijevajući izuzetno fin dizajn profila indeksa prelamanja i proces proizvodnje. Najpreciznija priprema multimodnog vlakna je proces plazma hemijskog vremenskog taloženja (PCVD), koji predstavlja kompanija Changfei. Ovaj proces se razlikuje od ostalih procesa po tome što ima sloj taloženja od nekoliko hiljada slojeva i debljinu od samo oko 1 mikron po sloju tokom taloženje, omogućavajući ultra-finu kontrolu krivulje indeksa prelamanja radi postizanja visokog propusnog opsega.
Optimiziranjem profila indeksa prelamanja multimodnog vlakna, multimodno vlakno neosjetljivo na savijanje ima značajno poboljšanje otpornosti na savijanje, kao što je prikazano na slici 1 ispod.
Slika 1 Poređenje performansi makro savijanja između multimodnog vlakna otpornog na savijanje i konvencionalnog multimodnog vlakna
Treće:novo multimodsko vlakno (OM5)
OM3 vlakna i OM4 vlakna su višemodna vlakna koja se uglavnom koriste u opsegu od 850 nm. Kako brzina prijenosa nastavlja rasti, samo jednokanalni dizajn pojasa rezultirat će sve intenzivnijim troškovima ožičenja, a povezani troškovi upravljanja i održavanja će se u skladu s tim povećati .Stoga tehničari pokušavaju da uvedu koncept multipleksiranja s podjelom talasnih dužina u višemodni sistem prijenosa. Ako se više talasnih dužina može prenijeti na jedno vlakno, odgovarajući broj paralelnih vlakana i troškovi polaganja i održavanja mogu se znatno smanjiti. U tom kontekstu, nastalo je OM5 vlakno.
OM5 multimode vlakno je bazirano na OM4 vlaknu, koje proširuje kanal velikog propusnog opsega i podržava aplikacije za prijenos od 850nm do 950nm. Trenutne glavne aplikacije su SWDM4 i SR4.2 dizajn. SWDM4 je multipleksiranje po talasnim dužinama od četiri kratka talasa, koji su 850 nm, 880 nm, 910 nm i 940 nm, respektivno. Na ovaj način, optičko vlakno može podržati usluge prethodna četiri paralelna optička vlakna. SR4.2 je multipleksiranje dvovalne dužine, uglavnom se koristi za dvosmjernu tehnologiju s jednim vlaknom. OM5 se može upariti s VCSEL laserima s niskim performansama i niskom cijenom kako bi se bolje zadovoljile komunikacije na kratkim udaljenostima kao što su podatkovni centri. Tabela 3 ispod je poređenje glavnih specifikacija propusnog opsega za OM4 i OM5 vlakna.
Trenutno se OM5 vlakno koristi kao nova vrsta visokokvalitetnog multimodnog vlakna. Jedan od najvećih poslovnih slučajeva je komercijalni slučaj OM5 glavnog podatkovnog centra Changfei i China Railways Corporation. Data centar ima za cilj primjenu prednosti OM5 vlakno u sistemu podjele talasnih dužina SR4.2. Postiže maksimalan kapacitet komunikacije uz najnižu cijenu i priprema se za dalju stopu nadogradnje u budućnosti. Buduća brzina će biti povećana na 100Gb/s ili čak 400Gb. /s, ili širokopojasne aplikacije, više ne mogu zamijeniti vlakna, značajno smanjujući buduće troškove nadogradnje.
Sažetak: Kako potražnja za aplikacijama i dalje raste, višemodna vlakna se kreću prema niskom gubitku savijanja, velikom propusnom opsegu i multipleksiranju sa više talasnih dužina. Među njima, najpotencijalna primjena je OM5 vlakno, koje ima optimalne performanse trenutnih multimodnih vlakana, i pruža moćno optičko rješenje za sisteme sa više talasnih dužina od 100Gb/s i 400Gb/s u budućnosti. Osim toga, kako bi se ispunili zahtjevi za brzu, propusnu širinu i nisku cijenu komunikacije u podatkovnom centru, novi multimode vlakna, kao što su jednostruka višemodna vlakna opće namjene, također se razvijaju. U budućnosti, Changfei će lansirati više novih multimodnih optičkih rješenja s kolegama iz industrije, donoseći nova otkrića i niže troškove podatkovnim centrima i optičkim interkonekcijama.