Esipuhe: Viestintäkuitu jaetaan yksimuotokuituihin ja monimuotokuituihin sen sovellusaallonpituuden mukaisten lähetystilojen lukumäärän mukaan. Monimuotokuidun suuren ytimen halkaisijan ansiosta sitä voidaan käyttää edullisien valonlähteiden kanssa. Siksi sillä on laaja valikoima sovelluksia lyhyen matkan siirtoskenaarioissa, kuten datakeskuksissa ja lähiverkoissa.Palvelukeskusten rakentamisen nopean kehityksen myötä viime vuosina, monimuotokuitu, joka on valtavirta datakeskusten ja lähiverkoissa verkkosovelluksia, on myös alkanut keväällä aiheuttaen laajaa huolta. Tänään puhutaan monimuotokuidun kehityksestä.
Standardin ISO/IEC 11801 spesifikaation mukaan monimuotokuitu on jaettu viiteen pääluokkaan: OM1, OM2, OM3, OM4 ja OM5. Sen vastaavuus standardin IEC 60792-2-10 kanssa on esitetty taulukossa 1. Niiden joukossa OM1, OM2 viittaa perinteiseen 62.5/125mm ja 50/125mm monimuotokuituun. OM3, OM4 ja OM5 viittaavat uuteen 50/125mm 10 Gigabitin monimuotokuituun.
Ensimmäinen:perinteinen monimuotokuitu
Monimuotokuitujen kehitys alkoi 1970- ja 1980-luvuilla. Varhaiset monimuotokuidut sisälsivät useita kokoja, ja neljää kansainvälisen sähköteknisen komission (IEC) standardeihin sisältyvää kokotyyppiä sisälsi neljä. Sydänpäällysteen halkaisija on jaettu 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm ja 100/ 140 μm. Sydänpäällysteen suuren koon vuoksi valmistuskustannukset ovat korkeat, taivutusvastus on huono, lähetystilojen lukumäärä kasvaa ja kaistanleveys pienenee. Siksi suuren sydänverhoilukoon tyyppi poistetaan vähitellen ja kaksi pääverhoilukokoa muodostuu vähitellen. Ne ovat 50/125 μm ja 62,5/125 μm.
Varhaisessa lähiverkossa lähiverkon järjestelmäkustannusten alentamiseksi mahdollisimman paljon valonlähteenä käytettiin yleensä edullista LEDiä. LEDin alhaisen lähtötehon vuoksi poikkeamakulma on suhteellisen suuri. . 50/125 mm:n monimuotokuidun sydämen halkaisija ja numeerinen aukko ovat kuitenkin suhteellisen pieniä, mikä ei edistä tehokasta kytkentää LED-valon kanssa. Mitä tulee 62,5/125 mm:n monimuotokuituun, jolla on suuri ytimen halkaisija ja numeerinen aukko, optiseen linkkiin voidaan kytkeä enemmän optista tehoa. Siksi 50/125 mm:n monimuotokuitua ei käytetty niin laajasti kuin 62,5/125 mm:n monimuotokuitua ennen 1990-luvun puolivälissä.
LAN-lähetysnopeuden jatkuvan kasvun myötä 1900-luvun lopusta lähtien lähiverkkoa on kehitetty yli lGb/s-nopeuden. 62,5/125 μm:n monimuotokuidun kaistanleveys LED-valonlähteenä ei vain vähitellen pysty täyttämään vaatimuksia. Sitä vastoin 50/125 mm:n monimuotokuidulla on pienempi numeerinen aukko ja sydämen halkaisija sekä vähemmän johtavuustiloja. monimuotokuidun dispersio vähenee tehokkaasti ja kaistanleveys kasvaa merkittävästi. Pienen ytimen halkaisijan vuoksi 50/125 mm monimuotokuidun tuotantokustannukset ovat myös alhaisemmat, joten sitä käytetään jälleen laajasti.
IEEE 802.3z Gigabit Ethernet -standardi määrittelee, että 50/125 mm monimuoto- ja 62.5/125 mm monimuotokuituja voidaan käyttää Gigabit Ethernetin siirtovälineinä. Uusissa verkoissa 50/125 mm monimuotokuitu on kuitenkin yleensä suositeltavampi.
Toinen:laseroptimoitu monimuotokuitu
Teknologian kehittyessä ilmaantui 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). VCSEL-lasereita käytetään laajalti, koska ne ovat halvempia kuin pitkän aallonpituiset laserit ja voivat lisätä verkon nopeuksia.VCSEL-lasereita käytetään laajalti, koska ne ovat halvempia kuin pitkän aallon laserit. aallonpituuslaserit ja voivat lisätä verkon nopeuksia.Kahden tyyppisten valoa emittoivien laitteiden välisen eron vuoksi itse kuitua on muutettava valonlähteen muutosten mukaiseksi.
VCSEL-laserien tarpeita varten Kansainvälinen standardointijärjestö/International Electrotechnical Commission (ISO/IEC) ja Telecommunications Industry Alliance (TIA) ovat yhdessä laatineet uuden standardin 50 mm:n ytimen monimuotokuidulle.ISO/IEC luokittelee uuden sukupolven. monimuotokuitua OM3-luokkaan (IEC-standardi A1a.2) uudessa monimuotokuitulaadussa, joka on laseroptimoitu monimuotokuitu.
Myöhempi OM4-kuitu on itse asiassa päivitetty versio OM3-monimuotokuidusta.Verrattuna OM3-kuituun, OM4-standardi vain parantaa kuidun kaistanleveysindeksiä.Toisin sanoen OM4-kuitustandardi on parantanut tehokkaan tilan kaistanleveyttä (EMB) ja koko injektiokaistanleveyttä. (OFL) 850 nm:ssä verrattuna OM3-kuituun. Kuten alla olevasta taulukosta 2 näkyy.
Monimuotokuidussa on monia siirtotapoja, ja myös kuidun taivutuskestävyyden ongelma tuodaan esiin. Kun kuitua taivutetaan, korkean asteen tila vuotaa helposti, mikä johtaa signaalin menetykseen eli kuidun taivutushäviöön. Sisäkäyttöskenaarioiden lisääntyessä monimuotokuidun johdotus ahtaassa ympäristössä on aiheuttanut asettaa korkeammat vaatimukset sen taivutuskestävyydelle.
Toisin kuin yksimuotokuidun yksinkertainen taitekerroinprofiili, monimuotokuidun taitekerroinprofiili on erittäin monimutkainen ja vaatii erittäin hienon taitekerroinprofiilin suunnittelu- ja valmistusprosessin. Kansainvälisen valtavirran nykyisessä neljässä suuressa esivalmistusprosessissa tarkin monimuotokuidun valmistus on plasmakemiallinen sääpinnoitusprosessi (PCVD), jota edustaa Changfei Company. Tämä prosessi eroaa muista prosesseista siinä, että sen kerroskerros on useita tuhansia kerroksia ja sen paksuus on vain noin 1 mikroni kerrosta kohden. pinnoitus, joka mahdollistaa erittäin hienon taitekerroinkäyrän ohjauksen suuren kaistanleveyden saavuttamiseksi.
Optimoimalla monimuotokuidun taitekerroinprofiili, taivutukselle epäherkän monimuotokuidun taivutuskestävyys paranee merkittävästi, kuten alla olevasta kuvasta 1 näkyy.
Kuva 1 Taivutusta kestävän monimuotokuidun ja tavanomaisen monimuotokuidun makrotaivutuksen suorituskyvyn vertailu
Kolmas:uusi monimuotokuitu (OM5)
OM3-kuitu ja OM4-kuitu ovat monimuotokuituja, joita käytetään pääasiassa 850 nm:n kaistalla. Lähetysnopeuden kasvaessa vain yksikanavainen kaistan suunnittelu johtaa yhä intensiivisempiin johdotuskustannuksiin, ja niihin liittyvät hallinta- ja ylläpitokustannukset kasvavat vastaavasti. .Siksi teknikot yrittävät tuoda aallonpituusjakoisen multipleksointikonseptin monimuotoiseen siirtojärjestelmään. Jos yhdellä kuidulla voidaan siirtää useita aallonpituuksia, vastaava määrä rinnakkaisia kuituja sekä asennus- ja ylläpitokustannuksia voidaan vähentää huomattavasti. Tässä yhteydessä syntyi OM5-kuitu.
OM5-monimuotokuitu perustuu OM4-kuituun, joka laajentaa suuren kaistanleveyden kanavaa ja tukee lähetyssovelluksia 850 nm:stä 950 nm:iin. Nykyiset pääsovellukset ovat SWDM4- ja SR4.2-malleja. SWDM4 on neljän lyhyen aallon aallonpituusjakomultipleksointi, jotka ovat 850 nm, 880 nm, 910 nm ja 940 nm. Tällä tavalla optinen kuitu voi tukea neljän edellisen rinnakkaisen optisen kuidun palveluita. SR4.2 on kahden aallonpituuden jakomultipleksointi, jota käytetään pääasiassa yksikuituisessa kaksisuuntaisessa tekniikassa. OM5 voidaan yhdistää VCSEL-laseereihin, joiden suorituskyky on alhainen ja joiden kustannukset ovat alhaiset, jotta se vastaa paremmin lyhyen matkan viestintää, kuten datakeskuksia. Alla oleva taulukko 3 on OM4- ja OM5-kuitujen tärkeimpien kaistanleveysvaatimusten vertailu.
Tällä hetkellä OM5-kuitua on käytetty uudenlaisena huippuluokan monimuotokuituina.Yksi suurimmista liiketoimintatapauksista on Changfein ja China Railways Corporationin pääpalvelinkeskuksen OM5-kaupallinen kotelo.Palvelukeskus tähtää sovellusetuihin OM5-kuitu SR4.2:n aallonpituusjakojärjestelmässä. Se saavuttaa suurimman kapasiteetin tiedonsiirron alhaisin kustannuksin ja valmistautuu lisäpäivitysasteeseen tulevaisuudessa. Tuleva nopeus nostetaan 100 Gb/s tai jopa 400 Gb:iin. /s tai laajakaistasovellukset eivät voi enää korvata kuitua, mikä vähentää merkittävästi tulevia päivityskustannuksia.
Yhteenveto: Sovellusten kysynnän kasvaessa monimuotokuitu on siirtymässä kohti pientä taivutushäviötä, suurta kaistanleveyttä ja moniaallonpituista multipleksointia. Näistä potentiaalisin sovellus on OM5-kuitu, jolla on nykyisen monimuotokuidun optimaalinen suorituskyky, ja tarjoaa tehokkaan kuituratkaisun moniaaltoisille 100 Gb/s ja 400 Gb/s järjestelmille tulevaisuudessa.Lisäksi nopean, suuren kaistanleveyden ja edullisen datakeskusviestinnän vaatimusten täyttämiseksi uusi monimuoto kuituja, kuten yksimuotoisia yleiskäyttöisiä kuituja, myös kehitetään. Tulevaisuudessa Changfei tuo markkinoille enemmän uusia monimuotokuituratkaisuja alan vertaisten kanssa, mikä tuo uusia läpimurtoja ja alentaa kustannuksia datakeskuksiin ja valokuituliitäntöihin.