Предисловие: Волокно связи делится на одномодовое и многомодовое волокно в зависимости от количества режимов передачи в зависимости от длины волны его применения. Благодаря большому диаметру сердцевины многомодового волокна его можно использовать с недорогими источниками света. Таким образом, он имеет широкий спектр применений в сценариях передачи на короткие расстояния, таких как центры обработки данных и локальные сети. В связи с быстрым развитием строительства центров обработки данных в последние годы многомодовое волокно, которое является основным направлением центров обработки данных и локальных сетей. сетевых приложений, также началась весной, вызвав всеобщее беспокойство. Сегодня давайте поговорим о развитии многомодового волокна.
Согласно стандартной спецификации ISO/IEC 11801, многомодовое волокно разделено на пять основных категорий: OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5. Его соответствие стандарту IEC 60792-2-10 показано в таблице 1. Среди них OM1, OM2. относится к традиционному многомодовому волокну 62,5/125 мм и 50/125 мм. OM3, OM4 и OM5 относятся к новому 10-гигабитному многомодовому оптоволокну диаметром 50/125 мм.
Первый:традиционное многомодовое волокно
Разработка многомодового волокна началась в 1970-х и 1980-х годах. Ранние многомодовые волокна включали множество размеров, а четыре типа размеров, включенные в стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК), включали четыре. Диаметр оболочки сердцевины делится на 50/125 мкм, 62,5/125 мкм, 85/125 мкм и 100/100 мкм. 140 мкм. Из-за большого размера оболочки жилы стоимость изготовления высока, сопротивление изгибу низкое, количество режимов передачи увеличивается, а полоса пропускания уменьшается. Таким образом, тип оболочки активной зоны с большим размером постепенно устраняется, и постепенно формируются два основных размера оболочки активной зоны. Они составляют 50/125 мкм и 62,5/125 мкм соответственно.
В ранних локальных сетях, чтобы максимально снизить системную стоимость локальной сети, в качестве источника света обычно использовался недорогой светодиод. Из-за низкой выходной мощности светодиода угол расхождения относительно велик. . Однако диаметр сердцевины и числовая апертура многомодового волокна 50/125 мм относительно малы, что не способствует эффективному соединению со светодиодами. Что касается многомодового волокна 62,5/125 мм с большим диаметром сердцевины и числовой апертурой, то к оптической линии можно подключить большую оптическую мощность. Поэтому до появления многомодового волокна 50/125 мм многомодовое волокно не использовалось так широко, как многомодовое волокно 62,5/125 мм. середина 1990-х годов.
С постоянным увеличением скорости передачи данных по локальной сети, начиная с конца 20-го века, скорость передачи данных в локальной сети превысила lGb/s. Полоса пропускания многомодового волокна 62,5/125 мкм со светодиодом в качестве источника света постепенно перестает соответствовать требованиям. Напротив, многомодовое волокно 50/125 мм имеет меньшую числовую апертуру и диаметр сердцевины, а также меньше мод проводимости. дисперсия многомодового волокна эффективно снижается, а полоса пропускания значительно увеличивается. Из-за небольшого диаметра сердцевины стоимость производства многомодового волокна 50/125 мм также ниже, поэтому оно снова широко используется.
Стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet определяет, что в качестве среды передачи для Gigabit Ethernet можно использовать многомодовые волокна 50/125 мм и многомодовые волокна 62,5/125 мм. Однако для новых сетей обычно предпочтительнее использовать многомодовое волокно диаметром 50/125 мм.
Второй:оптимизированное лазером многомодовое волокно
С развитием технологии появился VCSEL (лазер с вертикальной резонацией) с длиной волны 850 нм. Лазеры VCSEL широко используются, поскольку они дешевле, чем длинноволновые лазеры, и могут увеличить скорость сети. Лазеры VCSEL широко используются, потому что они дешевле, чем длинноволновые лазеры. лазеры с длиной волны и могут увеличить скорость сети. Из-за разницы между двумя типами светоизлучающих устройств само волокно должно быть модифицировано, чтобы приспособиться к изменениям в источнике света.
Для нужд лазеров VCSEL Международная организация по стандартизации/Международная электротехническая комиссия (ISO/IEC) и Альянс телекоммуникационной индустрии (TIA) совместно разработали новый стандарт для многомодового волокна с сердцевиной 50 мм. ISO/IEC классифицирует новое поколение многомодового волокна в категорию OM3 (стандарт IEC A1a.2) в новом классе многомодового волокна, которое представляет собой многомодовое волокно, оптимизированное для лазерного излучения.
Следующее волокно OM4 фактически является обновленной версией многомодового волокна OM3. По сравнению с волокном OM3 стандарт OM4 только улучшает индекс пропускной способности волокна. То есть стандарт волокна OM4 улучшил эффективную полосу пропускания моды (EMB) и полную полосу пропускания инжекции. (OFL) при 850 нм по сравнению с волокном OM3. Как показано в Таблице 2 ниже.
В многомодовом волокне существует множество режимов передачи, и также возникает проблема сопротивления волокна изгибу. Когда волокно изогнуто, мода высокого порядка легко просачивается, что приводит к потере сигнала, то есть к потерям волокна на изгибе. С увеличением числа сценариев применения внутри помещений проводка многомодового волокна в узкой среде ставит выдвигают более высокие требования к его сопротивлению изгибу.
В отличие от простого профиля показателя преломления одномодового волокна, профиль показателя преломления многомодового волокна очень сложен и требует чрезвычайно точного проектирования и процесса изготовления профиля показателя преломления. Наиболее точной подготовкой многомодового волокна является процесс плазмохимического атмосферного осаждения (PCVD), представленный компанией Changfei. Этот процесс отличается от других процессов тем, что он имеет слой осаждения из нескольких тысяч слоев и толщину всего около 1 микрона на каждый слой во время процесса. напыление, позволяющее сверхточно контролировать кривую показателя преломления для достижения широкой полосы пропускания.
За счет оптимизации профиля показателя преломления многомодового волокна нечувствительное к изгибу многомодовое волокно имеет значительное улучшение сопротивления изгибу, как показано на рисунке 1 ниже.
Рис.1 Сравнение характеристик на макроизгибах устойчивого к изгибу многомодового волокна и обычного многомодового волокна
Третий:новое многомодовое волокно (OM5)
Волокно OM3 и OM4 — это многомодовое волокно, которое в основном используется в диапазоне 850 нм. Поскольку скорость передачи продолжает расти, только одноканальная конструкция диапазона приведет к все более и более интенсивным затратам на проводку, и соответствующие затраты на управление и техническое обслуживание будут соответственно увеличиваться. Поэтому технические специалисты пытаются внедрить концепцию мультиплексирования с разделением по длине волны в многомодовую систему передачи. Если по одному волокну можно передавать несколько длин волн, соответствующее количество параллельных волокон, а также стоимость прокладки и обслуживания могут быть значительно снижены. В этом контексте появилось волокно OM5.
Многомодовое волокно OM5 основано на волокне OM4, которое расширяет канал с высокой пропускной способностью и поддерживает приложения передачи от 850 до 950 нм. В настоящее время основными приложениями являются конструкции SWDM4 и SR4.2. SWDM4 представляет собой мультиплексирование с разделением по длине волны четырех коротких волн, которые составляют 850 нм, 880 нм, 910 нм и 940 нм соответственно. Таким образом, оптическое волокно может поддерживать услуги предыдущих четырех параллельных оптических волокон. SR4.2 — это двухволновое мультиплексирование с разделением, в основном используемое для одноволоконной двунаправленной технологии. OM5 можно сочетать с лазерами VCSEL с низкой производительностью и низкой стоимостью, чтобы лучше обеспечить связь на коротких расстояниях, например, в центрах обработки данных. Таблица 3 ниже: сравнение основных характеристик полосы пропускания для волокон OM4 и OM5.
В настоящее время волокно OM5 используется в качестве нового типа высококачественного многомодового волокна. Одним из крупнейших бизнес-кейсов является коммерческий проект OM5 главного центра обработки данных Чанфэя и China Railways Corporation. Центр обработки данных нацелен на преимущества применения Волокно OM5 в системе разделения длин волн SR4.2. Он обеспечивает максимальную пропускную способность связи при минимальных затратах и готов к дальнейшему обновлению в будущем. В будущем скорость будет увеличена до 100 Гбит/с или даже до 400 Гбит/с. /s, или широкополосные приложения, больше не могут заменить оптоволокно, что значительно снижает затраты на будущую модернизацию.
Резюме: Поскольку спрос на приложения продолжает расти, многомодовое волокно движется к низким потерям на изгибе, высокой пропускной способности и многоволновому мультиплексированию. Среди них наиболее потенциальным применением является волокно OM5, которое имеет оптимальные характеристики современного многомодового волокна, и обеспечит мощное оптоволоконное решение для многоволновых систем со скоростью 100 Гбит/с и 400 Гбит/с в будущем. Кроме того, для удовлетворения требований высокоскоростной, широкополосной и недорогой связи в центрах обработки данных, новый многомодовый Также разрабатываются волокна, такие как одиночные многомодовые волокна общего назначения. В будущем Changfei вместе с коллегами по отрасли запустит больше новых многомодовых оптоволоконных решений, что принесет новые прорывы и снизит затраты для центров обработки данных и оптоволоконных межсоединений.