Предговор: Комуникационното влакно е разделено на едномодово влакно и многомодово влакно според броя на режимите на предаване под дължината на вълната на приложението. Поради големия диаметър на сърцевината на многомодовото влакно, то може да се използва с евтини източници на светлина.Поради това има широк спектър от приложения в сценарии за предаване на къси разстояния, като центрове за данни и локални мрежи. С бързото развитие на изграждането на центрове за данни през последните години, многомодовото влакно, което е основният поток на центровете за данни и локалната област мрежови приложения, също постави началото на пролетта, причинявайки широко разпространено безпокойство. Днес нека поговорим за развитието на многомодови влакна.
Съгласно стандартната спецификация ISO/IEC 11801 многомодовото влакно е разделено на пет основни категории: OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5. Съответствието му с IEC 60792-2-10 е показано в таблица 1. Сред тях OM1, OM2 се отнася до традиционното многомодово влакно 62,5/125 mm и 50/125 mm.OM3, OM4 и OM5 се отнасят за новото 50/125 mm 10 Gigabit многомодово влакно.
Първо:традиционното многомодово влакно
Развитието на многомодовото влакно започва през 70-те и 80-те години на миналия век.Ранните многомодови влакна включват много размери и четири вида размери, включени в стандартите на Международната електротехническа комисия (IEC), включват четири. Диаметърът на обвивката на сърцевината е разделен на 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm и 100/ 140 μm. Поради големия размер на обвивката на сърцевината, производствените разходи са високи, устойчивостта на огъване е лоша, броят на режимите на предаване е увеличен и честотната лента е намалена.Следователно, типът на големия размер на обвивката на ядрото постепенно се елиминира и постепенно се формират два основни размера на обвивката на ядрото.Те са съответно 50/125 μm и 62,5/125 μm.
В ранната локална мрежа, за да се намалят възможно най-много системните разходи за локалната мрежа, като източник на светлина обикновено се използва евтин светодиод. Поради ниската изходна мощност на светодиода, ъгълът на отклонение е сравнително голям .Въпреки това, диаметърът на сърцевината и цифровата апертура на 50/125 mm многомодовото влакно са сравнително малки, което не е благоприятно за ефективно свързване с LED.Що се отнася до 62,5/125 mm многомодово влакно с голям диаметър на сърцевината и цифрова апертура, повече оптична мощност може да бъде свързана към оптичната връзка. Следователно 50/125 mm многомодово влакно не е било толкова широко използвано като 62,5/125 mm многомодово влакно преди средата на 90-те години.
С непрекъснатото увеличаване на скоростта на предаване в LAN от края на 20-ти век, LAN се развива над скоростта на lGb/s.Ширината на честотната лента на 62,5/125 μm многомодово влакно с LED като източник на светлина само постепенно не може да отговори на изискванията. За разлика от това, 50/125 mm многомодово влакно има по-малка цифрова апертура и диаметър на сърцевината и по-малко режими на проводимост. Следователно, режимът дисперсията на многомодовото влакно е ефективно намалена и честотната лента е значително увеличена.Поради малкия диаметър на сърцевината, производствените разходи за 50/125 mm многомодово влакно също са по-ниски, така че отново се използва широко.
Стандартът IEEE 802.3z Gigabit Ethernet уточнява, че 50/125 mm многомодови и 62.5/125 mm многомодови влакна могат да се използват като среда за предаване на Gigabit Ethernet.Въпреки това, за нови мрежи обикновено се предпочитат 50/125 mm многомодови влакна.
Второ:лазерно оптимизирано многомодово влакно
С развитието на технологията се появи 850 nm VCSEL (повърхностно излъчващ лазер с вертикална кухина). Лазерите VCSEL се използват широко, защото са по-евтини от лазерите с дълга дължина на вълната и могат да увеличат скоростта на мрежата. Лазерите VCSEL се използват широко, защото са по-евтини от дълговълновите лазери с дължина на вълната и могат да увеличат скоростта на мрежата. Поради разликата между двата типа светоизлъчващи устройства, самото влакно трябва да бъде модифицирано, за да се адаптира към промените в източника на светлина.
За нуждите на лазерите VCSEL, Международната организация по стандартизация/Международната електротехническа комисия (ISO/IEC) и Алиансът на телекомуникационната индустрия (TIA) съвместно изготвиха нов стандарт за многомодово влакно с 50 mm сърцевина. ISO/IEC класифицира ново поколение на многомодово влакно в категорията OM3 (IEC стандарт A1a.2) в неговия нов клас многомодово влакно, което е лазерно оптимизирано многомодово влакно.
Следващото влакно OM4 всъщност е подобрена версия на многомодово влакно OM3. В сравнение с влакното OM3, стандартът OM4 подобрява само индекса на честотната лента на влакното. Това означава, че стандартът за влакно OM4 е подобрил честотната лента на ефективния режим (EMB) и пълната честотна лента на инжектиране (OFL) при 850 nm в сравнение с влакното OM3.Както е показано в таблица 2 по-долу.
Има много начини на предаване в многомодовото влакно и проблемът с устойчивостта на огъване на влакното също възниква.Когато влакното е огънато, режимът от висок ред лесно пропуска, което води до загуба на сигнал, тоест загуба на огъване на влакното. С нарастващия брой сценарии за приложение на закрито, окабеляването на многомодово влакно в тясна среда постави напредват по-високи изисквания за неговата устойчивост на огъване.
За разлика от простия профил на индекса на пречупване на едномодовото влакно, профилът на индекса на пречупване на многомодовото влакно е много сложен и изисква изключително фин профил на индекса на пречупване и процес на производство. В настоящите четири основни процеса на сглобяване на международния мейнстрийм, най-прецизната подготовка на многомодово влакно е процесът на плазмено химично отлагане при атмосферни влияния (PCVD), представен от Changfei Company. Този процес се различава от другите процеси по това, че има слой отлагане от няколко хиляди слоя и дебелина само около 1 микрон на слой по време на отлагане, което позволява ултра фин контрол на кривата на индекса на пречупване за постигане на висока честотна лента.
Чрез оптимизиране на профила на индекса на пречупване на многомодовото влакно, нечувствителното на огъване многомодово влакно има значително подобрение в устойчивостта на огъване, както е показано на фигура 1 по-долу.
Фиг.1 Сравнение на производителността на макроогъване между устойчиво на огъване многомодово влакно и конвенционално многомодово влакно
трето:новото многомодово влакно (OM5)
OM3 влакна и OM4 влакна са многомодови влакна, използвани главно в обхвата 850nm. Тъй като скоростта на предаване продължава да се увеличава, само едноканален дизайн на лентата ще доведе до все по-интензивни разходи за окабеляване и свързаните с това разходи за управление и поддръжка ще се увеличат съответно Следователно, техниците се опитват да въведат концепцията за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната в многомодовата система за предаване.Ако по едно влакно могат да се предават множество дължини на вълните, съответният брой паралелни влакна и разходите за полагане и поддръжка могат да бъдат значително намалени. В този контекст се появи влакното OM5.
Многомодовото влакно OM5 е базирано на влакно OM4, което разширява канала с висока честотна лента и поддържа приложения за предаване от 850nm до 950nm. Текущите масови приложения са дизайни SWDM4 и SR4.2.SWDM4 е мултиплексиране с разделяне на дължина на вълната на четири къси вълни, които са съответно 850 nm, 880 nm, 910 nm и 940 nm. По този начин едно оптично влакно може да поддържа услугите на предишните четири паралелни оптични влакна.SR4.2 е мултиплексиране с две дължини на вълната, използвано главно за двупосочна технология с едно влакно. OM5 може да бъде съчетан с VCSEL лазери с ниска производителност и ниска цена, за да отговарят по-добре на комуникация на къси разстояния, като центрове за данни. Таблица 3 по-долу е сравнение на основните спецификации на честотната лента за OM4 и OM5 влакна.
В момента влакното OM5 се използва като нов тип многомодово влакно от висок клас. Един от най-големите бизнес случаи е търговският случай OM5 на главния център за данни на Changfei и China Railways Corporation. Центърът за данни се стреми към предимствата на приложението на OM5 влакно в системата за разделяне на дължината на вълната на SR4.2.Той постига комуникация с максимален капацитет при най-ниски разходи и се подготвя за по-нататъшно надграждане в бъдеще.Бъдещата скорост ще бъде увеличена до 100Gb/s или дори 400Gb./s, или широколентови приложения, вече не могат да заменят влакното, което значително намалява бъдещите разходи за надграждане.
Резюме: Тъй като търсенето на приложения продължава да нараства, многомодовото влакно се движи към ниски загуби при огъване, висока честотна лента и мултиплексиране с много дължини на вълната. Сред тях най-потенциалното приложение е OM5 влакно, което има оптималната производителност на настоящите многомодови влакна, и осигурява мощно оптично решение за системи с много дължини на вълните от 100Gb/s и 400Gb/s в бъдеще. В допълнение, за да се изпълнят изискванията за високоскоростна, широколентова, евтина комуникация в центъра за данни, нов многомодов влакна, като единични многомодови влакна с общо предназначение, също се разработват. В бъдеще Changfei ще пусне повече нови решения за многомодови влакна с връстници в индустрията, носейки нови пробиви и по-ниски разходи за центрове за данни и оптични връзки.