Передмова: комунікаційне волокно поділяється на одномодове волокно та багатомодове волокно відповідно до кількості режимів передачі під довжиною хвилі його застосування. Завдяки великому діаметру серцевини багатомодового волокна його можна використовувати з недорогими джерелами світла. Таким чином, він має широкий спектр застосувань у сценаріях передачі даних на короткі відстані, таких як центри обробки даних і локальні мережі. Зі швидким розвитком будівництва центрів обробки даних в останні роки, багатомодове волокно, яке є основним потоком центрів обробки даних і локальних мереж мережевих додатків, також відкрила весну, викликаючи широке занепокоєння. Сьогодні давайте поговоримо про розробку багатомодового волокна.
Відповідно до специфікації стандарту ISO/IEC 11801 багатомодове волокно поділяється на п’ять основних категорій: OM1, OM2, OM3, OM4 та OM5. Його відповідність стандарту IEC 60792-2-10 наведена в таблиці 1. Серед них OM1, OM2 відноситься до традиційного багатомодового волокна 62,5/125 мм і 50/125 мм. OM3, OM4 і OM5 стосуються нового багатомодового волокна 50/125 мм 10 Gigabit.
перше:традиційне багатомодове волокно
Розробка багатомодового волокна почалася в 1970-1980-х роках. Ранні багатомодові волокна включали багато розмірів, і чотири типи розмірів, включених до стандартів Міжнародної електротехнічної комісії (IEC), включали чотири. Діаметр оболонки сердечника поділяється на 50/125 мкм, 62,5/125 мкм, 85/125 мкм і 100/ 140 мкм. Через великий розмір оболонки серцевини висока вартість виробництва, низька стійкість до вигину, кількість режимів передачі збільшена, а пропускна здатність зменшена. Таким чином, тип великого розміру сердечника поступово усувається, і поступово утворюються два основних розміри сердечника. Вони складають 50/125 мкм і 62,5/125 мкм відповідно.
У ранній локальній мережі, щоб максимально знизити вартість системи локальної мережі, як джерело світла зазвичай використовувався недорогий світлодіод. Через низьку вихідну потужність світлодіода кут розбіжності є відносно великим . Однак діаметр серцевини та числова апертура багатомодового волокна 50/125 мм відносно малі, що не сприяє ефективному з’єднанню зі світлодіодом. Що стосується багатомодового волокна 62,5/125 мм із великим діаметром серцевини та числовою апертурою, до оптичного каналу можна підключити більшу оптичну потужність. Тому багатомодове волокно 50/125 мм не використовувалося так широко, як багатомодове волокно 62,5/125 мм до появи. середина 1990-х років.
З постійним збільшенням швидкості передачі в локальній мережі з кінця 20-го століття швидкість локальної мережі перевищувала lGb/s. Пропускна здатність багатомодового волокна 62,5/125 мкм із світлодіодним джерелом світла лише поступово перестає відповідати вимогам. Навпаки, багатомодове волокно 50/125 мм має меншу числову апертуру та діаметр серцевини, а також менше мод провідності. Тому режим дисперсія багатомодового волокна ефективно зменшується, а пропускна здатність значно збільшується. Завдяки малому діаметру серцевини вартість виробництва багатомодового волокна 50/125 мм також нижча, тому воно знову широко використовується.
Стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet визначає, що багатомодові волокна 50/125 мм і 62,5/125 мм можна використовувати як середовище передачі для Gigabit Ethernet. Однак, для нових мереж, як правило, краще використовувати багатомодове волокно 50/125 мм.
друге:оптимізоване лазером багатомодове волокно
З розвитком технології з’явився VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) з довжиною хвилі 850 нм. Лазери VCSEL широко використовуються, оскільки вони дешевші за довгохвильові та можуть збільшити швидкість мережі. Лазери VCSEL широко використовуються, оскільки вони дешевші за довгохвильові. лазери з довжиною хвилі та можуть збільшити швидкість мережі. Через різницю між двома типами світловипромінювальних пристроїв саме волокно має бути модифіковане відповідно до змін у джерелі світла.
Для потреб лазерів VCSEL Міжнародна організація зі стандартизації/Міжнародна електротехнічна комісія (ISO/IEC) і Альянс телекомунікаційної промисловості (TIA) спільно розробили новий стандарт для багатомодового волокна з 50-мм серцевиною. ISO/IEC класифікує нове покоління багатомодового волокна в категорію OM3 (стандарт IEC A1a.2) у своєму новому класі багатомодового волокна, яке є оптимізованим для лазера багатомодовим волокном.
Наступне волокно OM4 фактично є оновленою версією багатомодового волокна OM3. У порівнянні з волокном OM3, стандарт OM4 лише покращує індекс пропускної здатності волокна. Тобто стандарт волокна OM4 покращив ефективну пропускну здатність режиму (EMB) і повну пропускну здатність ін’єкції. (OFL) при 850 нм порівняно з волокном OM3. Як показано в таблиці 2 нижче.
У багатомодовому волокні існує багато режимів передачі, а також виникає проблема опору волокна на вигин. Коли волокно згинається, мода високого порядку легко пропускається, що призводить до втрати сигналу, тобто втрати волокна на вигині. Зі збільшенням кількості сценаріїв застосування всередині приміщень проводка багатомодового волокна у вузькому середовищі поставила передбачають підвищені вимоги до його опору на вигин.
На відміну від простого профілю показника заломлення одномодового волокна, профіль показника заломлення багатомодового волокна є дуже складним, що потребує надзвичайно тонкої конструкції профілю показника заломлення та процесу виготовлення. найточнішим процесом підготовки багатомодового волокна є процес плазмохімічного осадження (PCVD), представлений компанією Changfei. Цей процес відрізняється від інших процесів тим, що він має шар осадження з кількох тисяч шарів і товщину лише близько 1 мікрона на шар під час осадження, що забезпечує ультратонкий контроль кривої показника заломлення для досягнення високої смуги пропускання.
Завдяки оптимізації профілю показника заломлення багатомодового волокна, нечутливе до вигину багатомодове волокно має значне покращення опору на вигин, як показано на малюнку 1 нижче.
Рис.1 Порівняння показників макровигину між стійким до вигину багатомодовим волокном і звичайним багатомодовим волокном
По-третє:нове багатомодове волокно (OM5)
Оптоволокно OM3 і OM4 є багатомодовим волокном, яке в основному використовується в діапазоні 850 нм. Оскільки швидкість передачі продовжує зростати, лише одноканальна конструкція смуги призведе до все більш інтенсивних витрат на проводку, а пов’язані витрати на управління та обслуговування зростуть відповідно Таким чином, технічні спеціалісти намагаються запровадити концепцію мультиплексування за довжиною хвилі в багатомодову систему передачі. Якщо по одному волокну можна передати кілька довжин хвиль, відповідна кількість паралельних волокон і вартість прокладки та обслуговування можуть бути значно зменшені. У цьому контексті з’явилося волокно OM5.
Багатомодове волокно OM5 базується на волокні OM4, яке розширює канал із високою пропускною здатністю та підтримує додатки передачі від 850 нм до 950 нм. Поточні основні додатки – це дизайни SWDM4 та SR4.2. SWDM4 — це мультиплексування за довжиною хвилі чотирьох коротких хвиль, які становлять 850 нм, 880 нм, 910 нм і 940 нм відповідно. Таким чином, оптичне волокно може підтримувати послуги чотирьох попередніх паралельних оптичних волокон. SR4.2 — це двохвильове мультиплексування, яке в основному використовується для двонаправленої технології з одним волокном. OM5 можна поєднати з лазерами VCSEL із низькою продуктивністю та низькою вартістю, щоб краще відповідати зв’язку на короткій відстані, наприклад у центрах обробки даних. Таблиця 3 нижче наведена порівняння основних характеристик пропускної здатності для волокон OM4 і OM5.
В даний час волокно OM5 використовується як новий тип багатомодового волокна високого класу. Одним із найбільших бізнес-кейсів є комерційний кейс OM5 для головного центру обробки даних Changfei та China Railways Corporation. Центр обробки даних спрямований на переваги застосування Волокно OM5 у системі поділу довжин хвиль SR4.2. Він забезпечує максимальну пропускну здатність зв’язку за найменших витрат і готує до подальшої швидкості оновлення в майбутньому. У майбутньому швидкість буде збільшена до 100 Гбіт/с або навіть 400 Гбіт. /s, або широкосмугові програми, більше не можуть замінити оптоволокно, що значно скорочує майбутні витрати на оновлення.
Резюме: Оскільки попит на програми продовжує зростати, багатомодове волокно рухається до низьких втрат на вигині, високої пропускної здатності та багатохвильового мультиплексування. Серед них найбільш потенційним застосуванням є волокно OM5, яке має оптимальну продуктивність поточного багатомодового волокна, і забезпечує потужне оптоволоконне рішення для багатохвильових систем 100 Гбіт/с і 400 Гбіт/с у майбутньому. Крім того, щоб відповідати вимогам високошвидкісного, широкосмугового, недорогого зв’язку в центрі обробки даних, новий багатомодовий волокна, такі як одномодові багатомодові волокна загального призначення, також розробляються. У майбутньому Changfei випустить більше нових багатомодових волоконних рішень з аналогами в галузі, приносячи нові прориви та знижуючи витрати для центрів обробки даних і волоконно-оптичних з’єднань.