はじめに: 通信ファイバは、使用波長における伝送モードの数に応じてシングルモードファイバとマルチモードファイバに分けられます。マルチモードファイバはコア径が大きいため、低コストの光源で使用できます。したがって、データセンターやローカルエリアネットワークなどの短距離伝送シナリオで幅広い用途に使用できます。近年のデータセンター建設の急速な発展に伴い、データセンターおよびローカルエリアネットワークの主流となっているマルチモードファイバーネットワーク アプリケーションも春を迎え、広く懸念を引き起こしています。今日は、マルチモード ファイバーの開発についてお話しましょう。
標準 ISO/IEC 11801 仕様によれば、マルチモード ファイバは OM1、OM2、OM3、OM4、OM5 の 5 つの主要カテゴリに分類されます。IEC 60792-2-10 との対応関係を表 1 に示します。その中で、OM1、OM2従来の 62.5/125mm および 50/125mm マルチモード ファイバーを指します。 OM3、OM4、および OM5 は、新しい 50/125mm 10 ギガビット マルチモード ファイバーを指します。
初め:従来のマルチモードファイバー
マルチモード ファイバーの開発は 1970 年代から 1980 年代に始まりました。初期のマルチモードファイバには多くのサイズがあり、国際電気標準会議 (IEC) 規格に含まれるサイズは 4 種類あります。コアのクラッド径は 50/125 μm、62.5/125 μm、85/125 μm、100/100 に分かれています。コアクラッドのサイズが大きいため、製造コストが高く、耐屈曲性が悪く、伝送モードの数が増加し、帯域幅が減少します。したがって、大きなコアクラッドサイズのタイプは徐々に排除され、2つの主要なコアクラッドサイズが徐々に形成されます。それぞれ50/125μm、62.5/125μmです。
初期のローカル エリア ネットワークでは、ローカル エリア ネットワークのシステム コストをできる限り削減するために、光源として低コストの LED が一般的に使用されていました。LED の出力電力が低いため、発散角は比較的大きくなっています。 。ただし、50/125mm マルチモード ファイバのコア直径と開口数は比較的小さいため、LED との効率的な結合には役立ちません。大きなコア直径と開口数を備えた 62.5/125mm マルチモード ファイバに関しては、より多くの光パワーを光リンクに結合できます。そのため、50/125mm マルチモード ファイバは、50/125mm マルチモード ファイバほど普及していませんでした。 1990年代半ば。
20 世紀の終わり以来、LAN の伝送速度が継続的に増加するにつれて、LAN は 1Gb/s を超える速度に開発されました。 LED を光源とした 62.5/125μm マルチモード ファイバの帯域幅は、徐々に要件を満たすことができなくなります。対照的に、50/125mm マルチモード ファイバは開口数とコア直径が小さく、伝導モードが少なくなります。マルチモードファイバーの分散が効果的に低減され、帯域幅が大幅に増加します。 50/125mm マルチモードファイバはコア径が小さいため製造コストも低くなり、再び広く使用されています。
IEEE 802.3z ギガビット イーサネット規格では、50/125mm マルチモード ファイバおよび 62.5/125mm マルチモード ファイバをギガビット イーサネットの伝送メディアとして使用できることが規定されています。ただし、新しいネットワークの場合は、一般に 50/125mm マルチモード ファイバーが推奨されます。
2番:レーザーに最適化されたマルチモードファイバー
技術の発展に伴い、850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) が登場しました。VCSEL レーザーは、長波長レーザーよりも安価で、ネットワーク速度を向上できるため、広く使用されています。VCSEL レーザーは、長波長レーザーよりも安価であるため、広く使用されています。 2 種類の発光デバイスの違いにより、光源の変化に対応するためにファイバー自体を変更する必要があります。
VCSEL レーザーのニーズに対応するため、国際標準化機構/国際電気標準会議 (ISO/IEC) と電気通信産業同盟 (TIA) は共同で、50mm コアのマルチモード ファイバーの新しい規格を起草しました。ISO/IEC は新世代を分類しています。レーザー最適化マルチモード ファイバーである新しいマルチモード ファイバー グレードで、マルチモード ファイバーを OM3 カテゴリー (IEC 規格 A1a.2) に追加しました。
後続の OM4 ファイバは、実際には OM3 マルチモード ファイバのアップグレード バージョンです。OM3 ファイバと比較して、OM4 標準はファイバ帯域幅指数のみを向上させます。つまり、OM4 ファイバ標準は実効モード帯域幅 (EMB) とフル インジェクション帯域幅を向上させています。 (OFL) 850 nm での OM3 ファイバーとの比較。以下の表 2 に示すとおりです。
マルチモードファイバには多くの伝送モードがあり、ファイバの耐屈曲性の問題も生じます。ファイバを曲げると、高次モードが漏洩しやすくなり、信号の損失、つまりファイバの曲げ損失が発生します。屋内での使用シナリオが増加するにつれて、狭い環境でのマルチモードファイバの配線は、曲げ耐性に対するより高い要求を前進させます。
シングルモード ファイバの単純な屈折率プロファイルとは異なり、マルチモード ファイバの屈折率プロファイルは非常に複雑であり、非常に微細な屈折率プロファイルの設計と製造プロセスが必要です。現在、国際的に主流となっている 4 つの主要なプレファブリケーション プロセスでは、マルチモードファイバーの最も正確な製造は、Changfei Company に代表されるプラズマ化学ウェザーデポジション (PCVD) プロセスです。このプロセスは、数千層の堆積層があり、製造中に 1 層あたりの厚さがわずか約 1 ミクロンである点で他のプロセスとは異なります。蒸着により、超微細な屈折率曲線制御が可能になり、高帯域幅を実現します。
以下の図 1 に示すように、マルチモード ファイバーの屈折率プロファイルを最適化することにより、曲げの影響を受けないマルチモード ファイバーの曲げ耐性が大幅に向上しました。
図1 耐屈曲マルチモードファイバと従来のマルチモードファイバのマクロベンド性能の比較
三番目:新しいマルチモードファイバー (OM5)
OM3 ファイバと OM4 ファイバは、主に 850nm 帯域で使用されるマルチモード ファイバです。伝送速度が増加し続けるにつれて、単一チャネルの帯域設計だけでは配線コストがますます集中し、それに伴う管理および保守コストも増加します。したがって、技術者は波長分割多重の概念をマルチモード伝送システムに導入しようと試みています。 1 本のファイバで複数の波長を伝送できれば、それに対応する並列ファイバの数と、敷設およびメンテナンスのコストを大幅に削減できます。これに関連して、OM5 ファイバが登場しました。
OM5 マルチモード ファイバーは OM4 ファイバーをベースにしており、高帯域幅チャネルを拡張し、850nm から 950nm までの伝送アプリケーションをサポートします。現在の主流のアプリケーションは SWDM4 および SR4.2 設計です。 SWDM4 は、それぞれ 850 nm、880 nm、910 nm、940 nm の 4 つの短波の波長分割多重です。このようにして、光ファイバーは、前の 4 つの並列光ファイバーのサービスをサポートできます。 SR4.2 は 2 波長分割多重であり、主にシングル ファイバ双方向技術に使用されます。OM5 は、低性能かつ低コストの VCSEL レーザと組み合わせることができ、データ センターなどの短距離通信に適しています。以下の表 3 は次のとおりです。 OM4 ファイバーと OM5 ファイバーの主な帯域幅仕様の比較。
現在、OM5 ファイバーは新しいタイプのハイエンド マルチモード ファイバーとして使用されています。最大のビジネス ケースの 1 つは、長飛と中国鉄路総公司のメイン データ センターの OM5 商用ケースです。このデータ センターは、アプリケーションの利点を目指しています。 SR4.2の波長分割方式のOM5ファイバ。最小限のコストで最大容量の通信を実現し、将来のさらなるアップグレードレートにも備えます。将来の速度は 100Gb/s、さらには 400Gb まで増加する予定です。 /s (広帯域アプリケーション) はファイバーに代わることができなくなり、将来のアップグレード コストが大幅に削減されます。
概要: アプリケーションの需要が増加し続けるにつれて、マルチモード ファイバは、低曲げ損失、高帯域幅、および多波長多重化に向かって進んでいます。その中で、最も潜在的なアプリケーションは、現在のマルチモード ファイバの最適なパフォーマンスを備えた OM5 ファイバです。将来的には 100Gb/s および 400Gb/s のマルチ波長システム向けの強力なファイバー ソリューションを提供します。さらに、高速、高帯域幅、低コストのデータセンター通信の要件を満たすために、新しいマルチモードシングルマルチモード汎用ファイバーなどのファイバーも開発されています。将来的に、Changfei は同業他社とさらに新しいマルチモードファイバーソリューションを発売し、データセンターや光ファイバー相互接続に新たなブレークスルーとコスト削減をもたらす予定です。