Premessa: la fibra di comunicazione è suddivisa in fibra monomodale e fibra multimodale in base al numero di modalità di trasmissione sotto la sua lunghezza d'onda di applicazione. A causa dell'ampio diametro del nucleo della fibra multimodale, può essere utilizzata con sorgenti luminose a basso costo.Pertanto, ha un'ampia gamma di applicazioni in scenari di trasmissione a breve distanza, come data center e reti locali. Con il rapido sviluppo della costruzione di data center negli ultimi anni, la fibra multimodale, che è la corrente principale di data center e area locale applicazioni di rete, ha anche inaugurato la primavera, causando una diffusa preoccupazione. Oggi parliamo dello sviluppo della fibra multimodale.
Secondo la specifica standard ISO/IEC 11801, la fibra multimodale è suddivisa in cinque categorie principali: OM1, OM2, OM3, OM4 e OM5. La sua corrispondenza con la norma IEC 60792-2-10 è mostrata nella Tabella 1. Tra queste OM1, OM2 si riferisce alla tradizionale fibra multimodale da 62,5/125 mm e 50/125 mm.OM3, OM4 e OM5 si riferiscono alla nuova fibra multimodale 50/125mm 10 Gigabit.
Primo:la tradizionale fibra multimodale
Lo sviluppo della fibra multimodale è iniziato negli anni '70 e '80.Le prime fibre multimodali includevano molte dimensioni e quattro tipi di dimensioni inclusi negli standard della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) ne includevano quattro. Il diametro del rivestimento del nucleo è diviso in 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm e 100/ 140 μm. A causa delle grandi dimensioni del rivestimento del nucleo, il costo di produzione è elevato, la resistenza alla flessione è scarsa, il numero di modalità di trasmissione è aumentato e la larghezza di banda è ridotta.Pertanto, il tipo di grande dimensione del rivestimento dell'anima viene gradualmente eliminato e vengono gradualmente formate due dimensioni principali del rivestimento dell'anima.Sono rispettivamente 50/125 μm e 62,5/125 μm.
Nella prima rete locale, al fine di ridurre il più possibile il costo del sistema della rete locale, veniva generalmente utilizzato un LED a basso costo come sorgente luminosa. A causa della bassa potenza di uscita del LED, l'angolo di divergenza è relativamente ampio .Tuttavia, il diametro del nucleo e l'apertura numerica della fibra multimodale da 50/125 mm sono relativamente piccoli, il che non favorisce un accoppiamento efficiente con i LED.Per quanto riguarda la fibra multimodale da 62,5/125 mm con nucleo di grande diametro e apertura numerica, è possibile accoppiare più potenza ottica al collegamento ottico. Pertanto, la fibra multimodale da 50/125 mm non era ampiamente utilizzata come la fibra multimodale da 62,5/125 mm prima del metà degli anni '90.
Con il continuo aumento della velocità di trasmissione LAN, dalla fine del 20° secolo, la LAN si è sviluppata al di sopra della velocità lGb/s.La larghezza di banda della fibra multimodale da 62,5/125 μm con LED come sorgente luminosa non è in grado di soddisfare i requisiti solo gradualmente. Al contrario, la fibra multimodale da 50/125 mm ha un'apertura numerica e un diametro del nucleo più piccoli e meno modalità di conduzione. Pertanto, la modalità la dispersione della fibra multimodale viene effettivamente ridotta e la larghezza di banda viene notevolmente aumentata.A causa del piccolo diametro del nucleo, anche il costo di produzione della fibra multimodale da 50/125 mm è inferiore, quindi è ampiamente utilizzato di nuovo.
Lo standard IEEE 802.3z Gigabit Ethernet specifica che le fibre multimodali 50/125 mm e multimodali 62,5/125 mm possono essere utilizzate come mezzi di trasmissione per Gigabit Ethernet.Tuttavia, per le nuove reti, è generalmente preferibile la fibra multimodale 50/125 mm.
Secondo:fibra multimodale ottimizzata per il laser
Con lo sviluppo della tecnologia, è apparso VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) a 850 nm. I laser VCSEL sono ampiamente utilizzati perché sono più economici dei laser a lunghezza d'onda lunga e possono aumentare la velocità della rete. I laser VCSEL sono ampiamente utilizzati perché sono più economici di quelli a lunga durata. laser a lunghezza d'onda e possono aumentare la velocità della rete. A causa della differenza tra i due tipi di dispositivi emettitori di luce, la fibra stessa deve essere modificata per adattarsi ai cambiamenti nella sorgente luminosa.
Per le esigenze dei laser VCSEL, l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione/Commissione elettrotecnica internazionale (ISO/IEC) e la Telecommunications Industry Alliance (TIA) hanno elaborato insieme un nuovo standard per la fibra multimodale con un'anima da 50 mm.ISO/IEC classifica una nuova generazione di fibra multimodale nella categoria OM3 (standard IEC A1a.2) nel suo nuovo grado di fibra multimodale, che è una fibra multimodale ottimizzata per il laser.
La successiva fibra OM4 è in realtà una versione aggiornata della fibra multimodale OM3. Rispetto alla fibra OM3, lo standard OM4 migliora solo l'indice di larghezza di banda della fibra. Cioè, lo standard per fibra OM4 ha migliorato la larghezza di banda in modalità effettiva (EMB) e la larghezza di banda di iniezione completa (OFL) a 850 nm rispetto alla fibra OM3.Come mostrato nella tabella 2 di seguito.
Esistono molte modalità di trasmissione nella fibra multimodale e si pone anche il problema della resistenza alla flessione della fibra.Quando la fibra viene piegata, la modalità di ordine superiore perde facilmente, con conseguente perdita di segnale, ovvero perdita di flessione della fibra. Con il numero crescente di scenari applicativi interni, il cablaggio della fibra multimodale in un ambiente ristretto ha messo in avanti requisiti più elevati per la sua resistenza alla flessione.
A differenza del semplice profilo dell'indice di rifrazione di una fibra monomodale, il profilo dell'indice di rifrazione di una fibra multimodale è molto complesso e richiede un processo di progettazione e fabbricazione del profilo dell'indice di rifrazione estremamente fine. Nell'attuale processo di prefabbricazione dei quattro principali del mainstream internazionale, il la preparazione più precisa della fibra multimodale è il processo di deposizione chimica al plasma (PCVD), rappresentato da Changfei Company. Questo processo differisce da altri processi in quanto ha uno strato di deposizione di diverse migliaia di strati e uno spessore di solo circa 1 micron per strato durante deposizione, consentendo un controllo ultra-fine della curva dell'indice di rifrazione per ottenere un'elevata larghezza di banda.
Ottimizzando il profilo dell'indice di rifrazione della fibra multimodale, la fibra multimodale insensibile alla flessione presenta un miglioramento significativo della resistenza alla flessione, come mostrato nella Figura 1 di seguito.
Fig.1 Confronto delle prestazioni di macroflessione tra fibra multimodale resistente alla flessione e fibra multimodale convenzionale
Terzo:la nuova fibra multimodale (OM5)
La fibra OM3 e la fibra OM4 sono fibre multimodali utilizzate principalmente nella banda 850 nm. Poiché la velocità di trasmissione continua ad aumentare, solo una progettazione di banda a canale singolo comporterà costi di cablaggio sempre più intensi e i relativi costi di gestione e manutenzione aumenteranno di conseguenza .Pertanto, i tecnici cercano di introdurre il concetto di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda nel sistema di trasmissione multimodale.Se si possono trasmettere più lunghezze d'onda su una fibra, il corrispondente numero di fibre parallele e il costo di posa e manutenzione possono essere notevolmente ridotti. In questo contesto è nata la fibra OM5.
La fibra multimodale OM5 si basa sulla fibra OM4, che amplia il canale a larghezza di banda elevata e supporta applicazioni di trasmissione da 850 nm a 950 nm. Le attuali applicazioni tradizionali sono i modelli SWDM4 e SR4.2.SWDM4 è un multiplexing a divisione di lunghezza d'onda di quattro onde corte, rispettivamente di 850 nm, 880 nm, 910 nm e 940 nm. In questo modo, una fibra ottica può supportare i servizi delle precedenti quattro fibre ottiche parallele.SR4.2 è un multiplexing a divisione di due lunghezze d'onda, utilizzato principalmente per la tecnologia bidirezionale a fibra singola. L'OM5 può essere abbinato a laser VCSEL con basse prestazioni e basso costo per soddisfare meglio le comunicazioni a breve distanza come i data center. La tabella 3 di seguito è un confronto delle principali specifiche di larghezza di banda per le fibre OM4 e OM5.
Attualmente, la fibra OM5 è stata utilizzata come un nuovo tipo di fibra multimodale di fascia alta. Uno dei casi aziendali più grandi è il caso commerciale OM5 del centro dati principale di Changfei e China Railways Corporation. Il centro dati punta ai vantaggi applicativi di Fibra OM5 nel sistema di divisione della lunghezza d'onda di SR4.2.Raggiunge la massima capacità di comunicazione al minor costo e si prepara per ulteriori aggiornamenti futuri.La velocità futura verrà aumentata a 100 Gb/s o addirittura a 400 Gb./s, o le applicazioni a banda larga, non possono più sostituire la fibra, riducendo significativamente i costi di aggiornamento futuro.
Riepilogo: poiché la domanda di applicazioni continua ad aumentare, la fibra multimodale si sta muovendo verso una bassa perdita di curvatura, un'elevata larghezza di banda e il multiplexing multi-lunghezza d'onda. Tra queste, l'applicazione più potenziale è la fibra OM5, che ha le prestazioni ottimali dell'attuale fibra multimodale, e fornisce una potente soluzione in fibra per sistemi a lunghezza d'onda multipla di 100 Gb/s e 400 Gb/s in futuro. Sono in fase di sviluppo anche fibre, come le fibre multimodali per uso generale.