Voorwoord: Communicatievezel is onderverdeeld in single-mode glasvezel en multimode-vezel, afhankelijk van het aantal transmissiemodi onder de toepassingsgolflengte. Vanwege de grote kerndiameter van de multimode-vezel kan deze worden gebruikt met goedkope lichtbronnen. Daarom heeft het een breed scala aan toepassingen in transmissiescenario's over korte afstanden, zoals datacenters en lokale netwerken. Met de snelle ontwikkeling van de datacenterconstructie in de afgelopen jaren, multimode glasvezel, de mainstream van datacenters en lokale netwerken netwerktoepassingen heeft ook het voorjaar ingeluid, wat wijdverbreide zorgen veroorzaakt. Laten we het vandaag hebben over de ontwikkeling van multimode glasvezel.
Volgens de standaard ISO/IEC 11801-specificatie is multimode glasvezel onderverdeeld in vijf hoofdcategorieën: OM1, OM2, OM3, OM4 en OM5. De overeenkomst met IEC 60792-2-10 wordt weergegeven in Tabel 1. Waaronder OM1, OM2 verwijst naar de traditionele 62,5/125 mm en 50/125 mm multimode glasvezel. OM3, OM4 en OM5 verwijzen naar de nieuwe 50/125 mm 10 Gigabit multimode glasvezel.
Eerst:de traditionele multimode glasvezel
De ontwikkeling van multimode glasvezel begon in de jaren zeventig en tachtig. Vroege multimode vezels omvatten vele maten, en vier soorten maten opgenomen in de normen van de International Electrotechnical Commission (IEC) omvatten er vier. De diameter van de kernbekleding is verdeeld in 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm en 100/100/m. 140 μm. Vanwege de grote omvang van de kernbekleding zijn de productiekosten hoog, is de buigweerstand slecht, wordt het aantal transmissiemodi vergroot en wordt de bandbreedte verkleind. Daarom wordt het type grote kernbekleding geleidelijk geëlimineerd en worden er geleidelijk twee hoofdkernbekledingsafmetingen gevormd. Ze zijn respectievelijk 50/125 μm en 62,5/125 μm.
In het vroege lokale netwerk werd, om de systeemkosten van het lokale netwerk zoveel mogelijk te verlagen, over het algemeen een goedkope LED als lichtbron gebruikt. Vanwege het lage LED-uitgangsvermogen is de divergentiehoek relatief groot . De kerndiameter en numerieke apertuur van de 50/125 mm multi-mode glasvezel zijn echter relatief klein, wat niet bevorderlijk is voor een efficiënte koppeling met LED. Wat de 62,5/125 mm multimode glasvezel met grote kerndiameter en numerieke opening betreft, kan meer optisch vermogen aan de optische link worden gekoppeld. Daarom werd 50/125 mm multimode glasvezel niet zo veel gebruikt als de 62,5/125 mm multimode glasvezel vóór de midden jaren negentig.
Met de voortdurende toename van de LAN-transmissiesnelheid sinds het einde van de 20e eeuw, is het LAN ontwikkeld boven de lGb/s-snelheid. De bandbreedte van 62,5/125 μm multimode glasvezel met LED als lichtbron kan slechts geleidelijk aan niet aan de eisen voldoen. De 50/125 mm multimode glasvezel heeft daarentegen een kleinere numerieke opening en kerndiameter, en minder geleidingsmodi. Daarom is de modus de verspreiding van multi-mode glasvezel wordt effectief verminderd en de bandbreedte wordt aanzienlijk vergroot. Door de kleine kerndiameter zijn de productiekosten van 50/125 mm multimode glasvezel ook lager, waardoor het weer veel wordt gebruikt.
De IEEE 802.3z Gigabit Ethernet-standaard specificeert dat 50/125 mm multimode en 62,5/125 mm multimode vezels kunnen worden gebruikt als transmissiemedia voor Gigabit Ethernet. Voor nieuwe netwerken wordt echter doorgaans de voorkeur gegeven aan multimode glasvezel van 50/125 mm.
Seconde:lasergeoptimaliseerde multimode glasvezel
Met de ontwikkeling van de technologie verscheen 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). VCSEL-lasers worden veel gebruikt omdat ze goedkoper zijn dan lasers met lange golflengte en de netwerksnelheden kunnen verhogen. VCSEL-lasers worden veel gebruikt omdat ze goedkoper zijn dan langgolvige lasers. golflengtelasers en kunnen de netwerksnelheden verhogen. Vanwege het verschil tussen de twee soorten lichtgevende apparaten moet de vezel zelf worden aangepast om veranderingen in de lichtbron op te vangen.
Voor de behoeften van VCSEL-lasers hebben de Internationale Organisatie voor Standaardisatie/Internationale Elektrotechnische Commissie (ISO/IEC) en de Telecommunications Industry Alliance (TIA) gezamenlijk een nieuwe standaard opgesteld voor multimode glasvezel met een kern van 50 mm. ISO/IEC classificeert een nieuwe generatie van multimode glasvezel in de OM3-categorie (IEC-standaard A1a.2) in zijn nieuwe multimode glasvezelkwaliteit, een lasergeoptimaliseerde multimode glasvezel.
De daaropvolgende OM4-vezel is eigenlijk een verbeterde versie van OM3 multimode-vezel. Vergeleken met OM3-vezel verbetert de OM4-standaard alleen de vezelbandbreedte-index. Dat wil zeggen dat de OM4-vezelstandaard de effectieve modusbandbreedte (EMB) en de volledige injectiebandbreedte heeft verbeterd (OFL) bij 850 nm vergeleken met de OM3-vezel. Zoals weergegeven in Tabel 2 hieronder.
Er zijn veel transmissiemodi in multimode-vezels, en het probleem van de buigweerstand van de vezel wordt ook veroorzaakt. Wanneer de vezel wordt gebogen, lekt de hoge-ordemodus gemakkelijk, wat resulteert in signaalverlies, dat wil zeggen buigverlies van de vezel. Met het toenemende aantal toepassingsscenario's binnenshuis heeft de bedrading van multimode glasvezel in een smalle omgeving ervoor gezorgd dat stellen hogere eisen aan de buigweerstand.
In tegenstelling tot het eenvoudige brekingsindexprofiel van een single-mode vezel, is het brekingsindexprofiel van een multimode vezel zeer complex, waardoor een uiterst fijn ontwerp- en fabricageproces voor het brekingsindexprofiel vereist is. In de huidige vier grote prefabricageprocessen van de internationale mainstream, de De meest nauwkeurige bereiding van multimode vezels is het plasma-chemical-weather-deposition (PCVD)-proces, vertegenwoordigd door Changfei Company. Dit proces verschilt van andere processen doordat het een afzettingslaag heeft van enkele duizenden lagen en een dikte van slechts ongeveer 1 micron per laag tijdens afzetting, waardoor ultrafijne controle van de brekingsindexcurve mogelijk is om een hoge bandbreedte te bereiken.
Door het optimaliseren van het brekingsindexprofiel van multimode glasvezel heeft de buigongevoelige multimode vezel een significante verbetering in buigweerstand, zoals weergegeven in figuur 1 hieronder.
Fig.1 Vergelijking van macrobuigprestaties tussen buigbestendige multimode-vezel en conventionele multimode-vezel
Derde:de nieuwe multimode glasvezel (OM5)
OM3-vezel en OM4-vezel zijn multimode-vezels die voornamelijk worden gebruikt in de 850 nm-band. Naarmate de transmissiesnelheid blijft stijgen, zal alleen een enkelkanaals bandontwerp resulteren in steeds intensievere bedradingskosten, en de bijbehorende beheer- en onderhoudskosten zullen dienovereenkomstig stijgen. Daarom proberen de technici het golflengteverdelingsmultiplexconcept te introduceren in het multimode transmissiesysteem. Als meerdere golflengten op één vezel kunnen worden verzonden, kunnen het overeenkomstige aantal parallelle vezels en de kosten voor aanleg en onderhoud aanzienlijk worden verminderd. In deze context ontstond OM5-vezel.
OM5 multimode glasvezel is gebaseerd op OM4-vezel, die het kanaal met hoge bandbreedte verbreedt en transmissietoepassingen ondersteunt van 850 nm tot 950 nm. De huidige mainstream-toepassingen zijn SWDM4- en SR4.2-ontwerpen. SWDM4 is een multiplexing met golflengteverdeling van vier korte golven, respectievelijk 850 nm, 880 nm, 910 nm en 940 nm. Op deze manier kan een optische vezel de diensten van de voorgaande vier parallelle optische vezels ondersteunen. SR4.2 is een multiplexing met twee golflengten, voornamelijk gebruikt voor bidirectionele technologie met één vezel. De OM5 kan worden gekoppeld aan VCSEL-lasers met lage prestaties en lage kosten om beter te kunnen voldoen aan korteafstandscommunicatie, zoals datacenters. Tabel 3 hieronder is een vergelijking van de belangrijkste bandbreedtespecificaties voor OM4- en OM5-vezels.
Momenteel wordt OM5-glasvezel gebruikt als een nieuw type hoogwaardige multimode-vezel. Een van de grootste businesscases is de commerciële OM5-case van het belangrijkste datacenter van Changfei en China Railways Corporation. Het datacenter richt zich op de toepassingsvoordelen van OM5-vezel in het golflengteverdelingssysteem van SR4.2. Het bereikt communicatie met maximale capaciteit tegen de laagste kosten en bereidt zich voor op verdere upgrades in de toekomst. Het toekomstige tarief zal worden verhoogd naar 100Gb/s of zelfs 400Gb. /s, oftewel breedbandtoepassingen, kunnen glasvezel niet langer vervangen, waardoor toekomstige upgradekosten aanzienlijk worden verlaagd.
Samenvatting: Naarmate de vraag naar toepassingen blijft toenemen, evolueert multimode glasvezel in de richting van laag buigverlies, hoge bandbreedte en multiplexing met meerdere golflengten. Hiervan is de meest potentiële toepassing OM5-glasvezel, die de optimale prestaties levert van de huidige multimode glasvezel. en biedt in de toekomst een krachtige glasvezeloplossing voor systemen met meerdere golflengten van 100 Gb/s en 400 Gb/s. Bovendien, om te voldoen aan de eisen van snelle, hoge bandbreedte en goedkope datacentercommunicatie, is er een nieuwe multimode Er worden ook vezels ontwikkeld, zoals single multimode vezels voor algemeen gebruik. In de toekomst zal Changfei samen met branchegenoten meer nieuwe multimode glasvezeloplossingen lanceren, wat nieuwe doorbraken en lagere kosten zal opleveren voor datacenters en glasvezelverbindingen.