Eessõna: Sidekiud jagatakse ühemoodilisteks ja mitmemoodilisteks kiududeks vastavalt selle rakenduse lainepikkuse edastusrežiimide arvule. Mitmemoodilise kiu suure südamiku läbimõõdu tõttu saab seda kasutada madala hinnaga valgusallikatega.Seetõttu on sellel lai valik rakendusi lähimaa edastamise stsenaariumides, näiteks andmekeskustes ja kohtvõrkudes. Andmekeskuste ehituse kiire arenguga viimastel aastatel on mitmemoodiline kiudvõrk, mis on andmekeskuste ja kohalike piirkondade põhivool. võrgurakendused, on ka kevadel avanud, põhjustades laialdast muret. Täna räägime mitmemoodilise kiu arendamisest.
Vastavalt standardile ISO/IEC 11801 spetsifikatsioonile on mitmemoodilised kiud jagatud viide põhikategooriasse: OM1, OM2, OM3, OM4 ja OM5. Selle vastavus standardile IEC 60792-2-10 on näidatud tabelis 1. Nende hulgas on OM1, OM2 viitab traditsioonilisele 62,5/125mm ja 50/125mm mitmemoodilisele kiule.OM3, OM4 ja OM5 viitavad uuele 50/125 mm 10 gigabitisele mitmemoodilisele kiule.
Esiteks:traditsiooniline mitmemoodiline kiud
Mitmemoodilise kiu arendamine algas 1970. ja 1980. aastatel.Varased mitmemoodilised kiud sisaldasid paljusid suurusi ja nelja tüüpi Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC) standardites sisalduvat suurust oli neli. Südamiku katte läbimõõt on jagatud 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm ja 100/ 140 μm.Südamiku katte suure suuruse tõttu on tootmiskulud kõrged, paindetakistus halb, edastusrežiimide arv suureneb ja ribalaius väheneb.Seetõttu kaotatakse järk-järgult suure südamiku katte tüüp ja järk-järgult moodustatakse kaks peamist südamiku katte suurust.Need on vastavalt 50/125 μm ja 62,5/125 μm.
Varases kohtvõrgus kasutati kohtvõrgu süsteemi maksumuse võimalikult vähendamiseks valgusallikana üldiselt odavat LED-i. LED-i väikese väljundvõimsuse tõttu on lahknemisnurk suhteliselt suur. .Kuid 50/125 mm mitmemoodilise kiu südamiku läbimõõt ja arvuline ava on suhteliselt väikesed, mis ei soodusta LED-iga tõhusat ühendamist.Mis puudutab suure südamiku läbimõõdu ja arvulise avaga 62,5/125 mm mitmemoodilist kiudu, siis saab optilise lingiga ühendada rohkem optilist võimsust. Seetõttu ei kasutatud 50/125 mm mitmemoodilist kiudu enne 62,5/125 mm mitmemoodilist kiudu nii laialdaselt. 1990ndate keskpaik.
LAN-i edastuskiiruse pideva kasvuga, alates 20. sajandi lõpust, on kohtvõrku arendatud üle lGb/s kiiruse.62,5/125 μm mitmemoodilise kiu ribalaius, mille valgusallikaks on LED, ei suuda ainult järk-järgult nõudeid täita. Seevastu 50/125 mm mitmemoodilisel kiul on väiksem arvuline ava ja südamiku läbimõõt ning vähem juhtivusrežiime. mitmemoodilise kiu hajuvust vähendatakse tõhusalt ja ribalaiust suureneb oluliselt.Tänu väikesele südamiku läbimõõdule on ka 50/125mm mitmemoodilise kiu tootmiskulu madalam, mistõttu kasutatakse seda taas laialdaselt.
IEEE 802.3z Gigabit Etherneti standard määrab, et Gigabit Etherneti edastuskandjatena saab kasutada 50/125 mm mitmemoodilisi ja 62,5/125 mm mitmemoodilisi kiude.Uute võrkude puhul on aga üldiselt eelistatud 50/125 mm multimoodkiud.
Teiseks:laseriga optimeeritud mitmemoodiline kiud
Tehnoloogia arenguga tekkis 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).VCSEL-lasereid kasutatakse laialdaselt, kuna need on odavamad kui pikalainelised laserid ja võivad suurendada võrgu kiirust.VCSEL-lasereid kasutatakse laialdaselt, kuna need on odavamad kui pikalainelised laserid. lainepikkusega lasereid ja võib suurendada võrgu kiirust.Kahte tüüpi valgust kiirgavate seadmete erinevuse tõttu tuleb kiudu ennast valgusallika muutustele kohandada.
VCSEL-laserite vajadusteks on Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon/Rahvusvaheline Elektrotehnikakomisjon (ISO/IEC) ja Telekommunikatsioonitööstuse Liit (TIA) ühiselt koostanud uue 50 mm südamikuga mitmemoodilise kiu standardi. ISO/IEC klassifitseerib uue põlvkonna. mitmemoodilise kiu OM3 kategooriasse (IEC standard A1a.2) oma uues mitmemoodilises kiuklassis, mis on laseriga optimeeritud mitmemoodiline kiud.
Hilisem OM4 kiud on tegelikult OM3 mitmemoodilise kiu täiendatud versioon.Võrreldes OM3 kiududega parandab OM4 standard ainult kiu ribalaiuse indeksit. See tähendab, et OM4 kiudstandard on parandanud efektiivse režiimi ribalaiust (EMB) ja kogu sissepritse ribalaiust. (OFL) 850 nm juures võrreldes OM3 kiuga.Nagu on näidatud allolevas tabelis 2.
Mitmemoodilises kius on palju edastusviise, samuti on kaasatud kiu paindetakistuse probleem.Kui kiud on painutatud, lekib kõrge järgu režiim kergesti, mille tulemuseks on signaali kadu, st kiu paindekadu. Sisetingimustes kasutatavate rakenduste arvu suurenemise tõttu on mitmemoodilise kiu juhtmestik kitsas keskkonnas asetanud esitama kõrgemaid nõudeid selle paindekindlusele.
Erinevalt ühemoodilise kiu lihtsast murdumisnäitaja profiilist on mitmemoodilise kiu murdumisnäitaja profiil väga keeruline, nõudes äärmiselt peent murdumisnäitaja profiili kujundamist ja valmistamisprotsessi. Praeguse rahvusvahelise peavoolu nelja peamise eelvalmistamisprotsessi käigus on kõige täpsem mitmemoodilise kiu valmistamine on plasma keemilise ilmastikuga sadestamise (PCVD) protsess, mida esindab Changfei Company. See protsess erineb teistest protsessidest selle poolest, et sellel on mitmest tuhandest kihist koosnev sadestuskiht ja selle paksus on ainult umbes 1 mikron kihi kohta. sadestamine, mis võimaldab ülipeent murdumisnäitaja kõvera juhtimist suure ribalaiuse saavutamiseks.
Optimeerides mitmemoodilise kiu murdumisnäitaja profiili, on paindetundlikul mitmemoodilisel kiul märkimisväärselt paranenud paindetakistus, nagu on näidatud alloleval joonisel 1.
Joonis 1 Paindekindla mitmemoodilise kiu ja tavapärase mitmemoodilise kiu makropainde jõudluse võrdlus
Kolmandaks:uus mitmemoodiline kiud (OM5)
OM3 kiud ja OM4 kiud on mitmemoodilised kiud, mida kasutatakse peamiselt 850 nm sagedusalas. Kuna edastuskiirus kasvab jätkuvalt, põhjustab ainult ühe kanaliga ribalahendus üha intensiivsemaid juhtmestikukulusid ning sellega seotud haldus- ja hoolduskulud suurenevad vastavalt .Seetõttu püüavad tehnikud mitmemoodilises edastussüsteemis juurutada lainepikkusjaotusega multipleksimise kontseptsiooni.Kui ühel kiul on võimalik edastada mitut lainepikkust, saab vastavat paralleelkiudude arvu ning paigaldus- ja hoolduskulusid oluliselt vähendada.Selles kontekstis tekkis kiud OM5.
OM5 mitmemoodiline kiud põhineb OM4 kiududel, mis laiendab suure ribalaiusega kanalit ja toetab edastusrakendusi vahemikus 850 nm kuni 950 nm. Praegused põhirakendused on SWDM4 ja SR4.2 kujundused.SWDM4 on nelja lühilaine lainepikkusjaotusega multipleksimine, mis on vastavalt 850 nm, 880 nm, 910 nm ja 940 nm. Sel viisil saab optiline kiud toetada eelmise nelja paralleelse optilise kiu teenuseid.SR4.2 on kahe lainepikkusega jaotusega multipleksimine, mida kasutatakse peamiselt ühekiulise kahesuunalise tehnoloogia jaoks. OM5 saab sobitada madala jõudlusega ja madala hinnaga VCSEL-laseritega, et paremini rahuldada lähiside, näiteks andmekeskused. Allpool olev tabel 3 on OM4 ja OM5 kiudude peamiste ribalaiuse spetsifikatsioonide võrdlus.
Praegu on kiudoptilist OM5 kasutatud uut tüüpi tipptasemel mitmemoodilise kiuduna. Üks suurimaid ärijuhtumeid on Changfei ja China Railways Corporationi peamise andmekeskuse OM5 kommertskast.Andmekeskuse eesmärk on saavutada rakenduse eelised OM5 kiud SR4.2 lainepikkuste jaotussüsteemis.See saavutab maksimaalse võimsusega side madalaima kuluga ja valmistub edasiseks uuendamise määraks tulevikus.Tuleviku kiirust suurendatakse 100 Gb/s või isegi 400 Gb peale./s ehk lairibarakendused ei saa enam kiudoptilist asendada, vähendades oluliselt tulevasi uuendamiskulusid.
Kokkuvõte: Kuna nõudlus rakenduste järele kasvab, liigub mitmemoodiline kiud väikese paindekadu, suure ribalaiuse ja mitme lainepikkusega multipleksimise poole. Nende hulgas on kõige potentsiaalsem rakendus OM5 kiud, millel on praeguse mitmemoodilise kiu optimaalne jõudlus. ja pakub tulevikus võimsat kiudlahendust mitme lainepikkusega süsteemide jaoks 100Gb/s ja 400Gb/s.Lisaks, et vastata kiire, suure ribalaiusega ja odava andmekeskuse side nõuetele, uus multirežiim Arendatakse ka kiude, näiteks ühekordseid mitmemoodilisi üldotstarbelisi kiude. Tulevikus toob Changfei koos tööstuse sarnaste ettevõtetega turule rohkem uusi mitmemoodilisi kiudlahendusi, mis toob andmekeskustesse ja fiiberoptilistesse ühendustesse uusi läbimurdeid ja madalamaid kulusid.