Prefazione: la fibra di comunicazione è divisa in fibra monomodale e fibra multimodale in base al numero di modalità di trasmissione nella lunghezza d'onda dell'applicazione. Grazie all'ampio diametro del nucleo della fibra multimodale, può essere utilizzata con sorgenti luminose a basso costo. Pertanto, ha una vasta gamma di applicazioni in scenari di trasmissione a breve distanza, come data center e reti locali. Con il rapido sviluppo della costruzione di data center negli ultimi anni, la fibra multimodale, che è la corrente principale dei data center e delle aree locali applicazioni di rete, ha inaugurato anche la primavera, suscitando una diffusa preoccupazione. Oggi parliamo dello sviluppo della fibra multimodale.
Secondo la specifica standard ISO/IEC 11801, la fibra multimodale è divisa in cinque categorie principali: OM1, OM2, OM3, OM4 e OM5. La sua corrispondenza con IEC 60792-2-10 è mostrata nella Tabella 1. Tra questi OM1, OM2 si riferisce alla tradizionale fibra multimodale 62,5/125 mm e 50/125 mm. OM3, OM4 e OM5 si riferiscono alla nuova fibra multimodale 50/125mm 10 Gigabit.
Primo:la tradizionale fibra multimodale
Lo sviluppo della fibra multimodale è iniziato negli anni '70 e '80. Le prime fibre multimodali includevano molte dimensioni e quattro tipi di dimensioni inclusi negli standard della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) ne includevano quattro. Il diametro del rivestimento del nucleo è diviso in 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm e 100/ 140 μm. A causa delle grandi dimensioni del rivestimento del nucleo, il costo di produzione è elevato, la resistenza alla flessione è scarsa, il numero di modalità di trasmissione aumenta e la larghezza di banda viene ridotta. Pertanto, il tipo di grande dimensione del rivestimento del nucleo viene gradualmente eliminato e vengono gradualmente formate due dimensioni principali del rivestimento del nucleo. Sono rispettivamente 50/125 μm e 62,5/125 μm.
Nelle prime reti locali, al fine di ridurre il più possibile i costi di sistema della rete locale, veniva generalmente utilizzato un LED a basso costo come sorgente luminosa. A causa della bassa potenza di uscita del LED, l'angolo di divergenza è relativamente ampio . Tuttavia, il diametro del nucleo e l'apertura numerica della fibra multimodale da 50/125 mm sono relativamente piccoli, il che non favorisce un accoppiamento efficiente con il LED. Per quanto riguarda la fibra multimodale da 62,5/125 mm con diametro del nucleo ampio e apertura numerica, è possibile accoppiare una maggiore potenza ottica al collegamento ottico. Pertanto, la fibra multimodale da 50/125 mm non era così ampiamente utilizzata come la fibra multimodale da 62,5/125 mm prima dell'introduzione sul mercato. metà degli anni '90.
Con il continuo aumento della velocità di trasmissione della LAN, dalla fine del 20° secolo, la LAN si è sviluppata al di sopra della velocità lGb/s. La larghezza di banda della fibra multimodale da 62,5/125 μm con LED come sorgente luminosa solo gradualmente non riesce a soddisfare i requisiti. Al contrario, la fibra multimodale da 50/125 mm ha un'apertura numerica e un diametro del nucleo più piccoli e meno modalità di conduzione. Pertanto, la modalità la dispersione della fibra multimodale viene effettivamente ridotta e la larghezza di banda viene notevolmente aumentata. A causa del diametro ridotto del nucleo, anche il costo di produzione della fibra multimodale da 50/125 mm è inferiore, quindi è ampiamente utilizzata di nuovo.
Lo standard IEEE 802.3z Gigabit Ethernet specifica che le fibre multimodali da 50/125 mm e multimodali da 62,5/125 mm possono essere utilizzate come mezzo di trasmissione per Gigabit Ethernet. Tuttavia, per le nuove reti, generalmente è preferibile la fibra multimodale 50/125 mm.
Secondo:fibra multimodale ottimizzata per laser
Con lo sviluppo della tecnologia, è apparso il VCSEL (Laser a emissione di superficie con cavità verticale) da 850 nm. I laser VCSEL sono ampiamente utilizzati perché sono più economici dei laser a lunghezza d'onda lunga e possono aumentare la velocità della rete. I laser VCSEL sono ampiamente utilizzati perché sono più economici dei laser a lunga lunghezza d'onda. laser a lunghezza d'onda e possono aumentare la velocità della rete. A causa della differenza tra i due tipi di dispositivi che emettono luce, la fibra stessa deve essere modificata per adattarsi ai cambiamenti nella sorgente luminosa.
Per le esigenze dei laser VCSEL, l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione/Commissione elettrotecnica internazionale (ISO/IEC) e la Telecommunications Industry Alliance (TIA) hanno redatto congiuntamente un nuovo standard per la fibra multimodale con nucleo da 50 mm. ISO/IEC classifica una nuova generazione di fibra multimodale nella categoria OM3 (standard IEC A1a.2) nel suo nuovo grado di fibra multimodale, che è una fibra multimodale ottimizzata per il laser.
La successiva fibra OM4 è in realtà una versione aggiornata della fibra multimodale OM3. Rispetto alla fibra OM3, lo standard OM4 migliora solo l'indice di larghezza di banda della fibra. Cioè, lo standard della fibra OM4 ha migliorato la larghezza di banda in modalità effettiva (EMB) e la larghezza di banda di iniezione completa (OFL) a 850 nm rispetto alla fibra OM3. Come mostrato nella Tabella 2 di seguito.
Esistono molte modalità di trasmissione nella fibra multimodale e si presenta anche il problema della resistenza alla flessione della fibra. Quando la fibra viene piegata, la modalità di ordine superiore perde facilmente, con conseguente perdita di segnale, ovvero perdita di piegatura della fibra. Con il crescente numero di scenari applicativi interni, il cablaggio della fibra multimodale in un ambiente ristretto ha messo a dura prova avanzare requisiti più elevati per la sua resistenza alla flessione.
A differenza del semplice profilo dell'indice di rifrazione di una fibra monomodale, il profilo dell'indice di rifrazione di una fibra multimodale è molto complesso e richiede un processo di progettazione e fabbricazione del profilo di indice di rifrazione estremamente fine. Negli attuali quattro principali processi di prefabbricazione del mainstream internazionale, il La preparazione più precisa della fibra multimodale è il processo di deposizione chimica al plasma (PCVD), rappresentato dalla Changfei Company. Questo processo differisce dagli altri processi in quanto ha uno strato di deposizione di diverse migliaia di strati e uno spessore di solo circa 1 micron per strato durante deposizione, consentendo il controllo ultrafine della curva dell'indice di rifrazione per ottenere un'elevata larghezza di banda.
Ottimizzando il profilo dell'indice di rifrazione della fibra multimodale, la fibra multimodale insensibile alla flessione presenta un miglioramento significativo nella resistenza alla flessione, come mostrato nella Figura 1 di seguito.
Fig.1 Confronto delle prestazioni di macropiegatura tra fibra multimodale resistente alla flessione e fibra multimodale convenzionale
Terzo:la nuova fibra multimodale (OM5)
La fibra OM3 e la fibra OM4 sono fibre multimodali utilizzate principalmente nella banda 850 nm. Poiché la velocità di trasmissione continua ad aumentare, solo un design di banda a canale singolo comporterà costi di cablaggio sempre più intensi e i costi di gestione e manutenzione associati aumenteranno di conseguenza .Pertanto, i tecnici cercano di introdurre il concetto di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda nel sistema di trasmissione multimodale. Se su una fibra possono essere trasmesse più lunghezze d'onda, il numero corrispondente di fibre parallele e i costi di posa e manutenzione possono essere notevolmente ridotti. In questo contesto è nata la fibra OM5.
La fibra multimodale OM5 si basa sulla fibra OM4, che amplia il canale a larghezza di banda elevata e supporta applicazioni di trasmissione da 850 nm a 950 nm. Le attuali applicazioni tradizionali sono i design SWDM4 e SR4.2. SWDM4 è un multiplexing a divisione di lunghezza d'onda di quattro onde corte, rispettivamente 850 nm, 880 nm, 910 nm e 940 nm. In questo modo, una fibra ottica può supportare i servizi delle precedenti quattro fibre ottiche parallele. SR4.2 è un multiplexing a divisione a due lunghezze d'onda, utilizzato principalmente per la tecnologia bidirezionale a fibra singola. L'OM5 può essere abbinato a laser VCSEL a basse prestazioni e a basso costo per soddisfare meglio le comunicazioni a breve distanza come i data center. La Tabella 3 di seguito è un confronto tra le principali specifiche di larghezza di banda per le fibre OM4 e OM5.
Attualmente, la fibra OM5 è stata utilizzata come un nuovo tipo di fibra multimodale di fascia alta. Uno dei casi aziendali più grandi è il caso commerciale OM5 di Changfei e del data center principale di China Railways Corporation. Il data center mira ai vantaggi applicativi di Fibra OM5 nel sistema di divisione della lunghezza d'onda di SR4.2. Raggiunge la massima capacità di comunicazione al costo più basso e si prepara per un ulteriore tasso di aggiornamento in futuro. La velocità futura verrà aumentata a 100 Gb/s o addirittura a 400 Gb. /s, o le applicazioni a banda larga, non possono più sostituire la fibra, riducendo significativamente i futuri costi di aggiornamento.
Riepilogo: poiché la domanda di applicazioni continua ad aumentare, la fibra multimodale si sta spostando verso una bassa perdita di piegatura, un'elevata larghezza di banda e il multiplexing multi-lunghezza d'onda. Tra questi, l'applicazione più potenziale è la fibra OM5, che ha le prestazioni ottimali dell'attuale fibra multimodale, e fornisce in futuro una potente soluzione in fibra per sistemi multi-lunghezza d'onda di 100 Gb/s e 400 Gb/s. Inoltre, per soddisfare i requisiti di comunicazione per data center ad alta velocità, larghezza di banda elevata e basso costo, il nuovo multimodale sono in fase di sviluppo anche le fibre singole multimodali per uso generale. In futuro, Changfei lancerà altre nuove soluzioni in fibra multimodale con colleghi del settore, apportando nuove scoperte e riducendo i costi ai data center e alle interconnessioni in fibra ottica.