Kata Pengantar: Gentian komunikasi dibahagikan kepada gentian mod tunggal dan gentian multimod mengikut bilangan mod penghantaran di bawah panjang gelombang aplikasinya. Disebabkan diameter teras yang besar gentian multimod, ia boleh digunakan dengan sumber cahaya kos rendah.Oleh itu, ia mempunyai pelbagai aplikasi dalam senario penghantaran jarak dekat, seperti pusat data dan rangkaian kawasan setempat. Dengan perkembangan pesat pembinaan pusat data dalam beberapa tahun kebelakangan ini, gentian multimode, yang merupakan arus perdana pusat data dan kawasan tempatan aplikasi rangkaian, juga telah memulakan musim bunga, menyebabkan kebimbangan meluas.Hari ini, mari kita bercakap tentang pembangunan gentian berbilang mod.
Menurut spesifikasi standard ISO/IEC 11801, gentian berbilang mod dibahagikan kepada lima kategori utama: OM1, OM2, OM3, OM4, dan OM5. Korespondensinya dengan IEC 60792-2-10 ditunjukkan dalam Jadual 1. Antaranya OM1, OM2 merujuk kepada gentian berbilang mod tradisional 62.5/125mm dan 50/125mm.OM3, OM4 dan OM5 merujuk kepada gentian berbilang mod 50/125mm 10 Gigabit baharu.
Pertama:gentian berbilang mod tradisional
Pembangunan gentian pelbagai mod bermula pada tahun 1970-an dan 1980-an.Gentian berbilang mod awal termasuk banyak saiz, dan empat jenis saiz termasuk dalam piawaian Suruhanjaya Elektroteknikal Antarabangsa (IEC) termasuk empat. Diameter pelapisan teras dibahagikan kepada 50/125 μm, 62.5/125 μm, 85/125 μm, dan 100/ 140 μm. Oleh kerana saiz pelapisan teras yang besar, kos pembuatan adalah tinggi, rintangan lenturan adalah lemah, bilangan mod penghantaran meningkat, dan lebar jalur dikurangkan.Oleh itu, jenis saiz pelapisan teras besar secara beransur-ansur dihapuskan, dan dua saiz pelapisan teras utama terbentuk secara beransur-ansur.Mereka adalah 50/125 μm dan 62.5/125 μm, masing-masing.
Dalam rangkaian kawasan tempatan awal, untuk mengurangkan kos sistem rangkaian kawasan setempat sebanyak mungkin, LED kos rendah biasanya digunakan sebagai sumber cahaya. Oleh kerana kuasa output LED rendah, Sudut perbezaan adalah agak besar. .Walau bagaimanapun, diameter teras dan apertur berangka gentian berbilang mod 50/125mm agak kecil, yang tidak kondusif untuk gandingan yang cekap dengan LED.Bagi gentian berbilang mod 62.5/125mm dengan diameter teras besar dan apertur berangka, lebih banyak kuasa optik boleh digandingkan pada pautan optik.Oleh itu, gentian berbilang mod 50/125mm tidak digunakan secara meluas seperti gentian berbilang mod 62.5/125mm sebelum pertengahan 1990-an.
Dengan peningkatan berterusan kadar penghantaran LAN, sejak akhir abad ke-20, LAN telah dibangunkan melebihi kadar lGb/s.Lebar lebar gentian berbilang mod 62.5/125μm dengan LED sebagai sumber cahaya hanya secara beransur-ansur tidak dapat memenuhi keperluan. Sebaliknya, gentian berbilang mod 50/125mm mempunyai apertur berangka dan diameter teras yang lebih kecil, dan mod pengaliran yang lebih sedikit. Oleh itu, mod penyebaran gentian berbilang mod dikurangkan dengan berkesan, dan lebar jalur meningkat dengan ketara.Oleh kerana diameter teras yang kecil, kos pengeluaran gentian berbilang mod 50/125mm juga lebih rendah, jadi ia digunakan secara meluas lagi.
Piawaian IEEE 802.3z Gigabit Ethernet menentukan bahawa gentian berbilang mod 50/125mm dan 62.5/125mm berbilang mod boleh digunakan sebagai media penghantaran untuk Gigabit Ethernet.Walau bagaimanapun, untuk rangkaian baharu, gentian berbilang mod 50/125mm biasanya lebih disukai.
Kedua:gentian berbilang mod yang dioptimumkan laser
Dengan perkembangan teknologi, 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) muncul.Laser VCSEL digunakan secara meluas kerana ia lebih murah daripada laser panjang gelombang panjang dan boleh meningkatkan kelajuan rangkaian.Laser VCSEL digunakan secara meluas kerana ia lebih murah daripada panjang- laser panjang gelombang dan boleh meningkatkan kelajuan rangkaian. Disebabkan oleh perbezaan antara dua jenis peranti pemancar cahaya, gentian itu sendiri mesti diubah suai untuk menampung perubahan dalam sumber cahaya.
Untuk keperluan laser VCSEL, International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission (ISO/IEC) dan Telecommunications Industry Alliance (TIA) telah bersama-sama merangka standard baharu untuk gentian berbilang mod dengan teras 50mm.ISO/IEC mengklasifikasikan generasi baharu gentian berbilang mod ke dalam kategori OM3 (standard IEC A1a.2) dalam gred gentian berbilang mod baharunya, iaitu gentian berbilang mod yang dioptimumkan laser.
Gentian OM4 seterusnya sebenarnya adalah versi gentian multimode OM3 yang dinaik taraf. Berbanding dengan gentian OM3, piawaian OM4 hanya meningkatkan indeks lebar jalur gentian. Iaitu, piawai gentian OM4 telah meningkatkan lebar jalur mod berkesan (EMB) dan lebar jalur suntikan penuh (OFL) pada 850 nm berbanding gentian OM3.Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2 di bawah.
Terdapat banyak mod penghantaran dalam gentian berbilang mod, dan masalah rintangan lentur gentian juga ditimbulkan.Apabila gentian dibengkokkan, mod pesanan tinggi mudah bocor, mengakibatkan kehilangan isyarat, iaitu kehilangan lenturan gentian. Dengan peningkatan bilangan senario aplikasi dalaman, pendawaian gentian berbilang mod dalam persekitaran yang sempit telah meletakkan ke hadapan keperluan yang lebih tinggi untuk rintangan lenturannya.
Tidak seperti profil indeks biasan mudah gentian mod tunggal, profil indeks biasan gentian berbilang mod adalah sangat kompleks, memerlukan reka bentuk profil indeks biasan yang sangat halus dan proses fabrikasi. Dalam empat proses prafabrikasi utama semasa arus perdana antarabangsa, penyediaan gentian berbilang mod yang paling tepat ialah proses pemendapan cuaca kimia plasma (PCVD), yang diwakili oleh Syarikat Changfei. Proses ini berbeza daripada proses lain kerana ia mempunyai lapisan pemendapan beberapa ribu lapisan dan ketebalan hanya kira-kira 1 mikron setiap lapisan semasa pemendapan, membolehkan kawalan lengkung indeks biasan ultra-halus untuk mencapai lebar jalur yang tinggi.
Dengan mengoptimumkan profil indeks biasan gentian multimod, gentian multimod tidak sensitif lentur mempunyai peningkatan yang ketara dalam rintangan lenturan, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1 di bawah.
Rajah.1 Perbandingan prestasi macrobend antara gentian multimod tahan lentur dan gentian multimod konvensional
Ketiga:gentian berbilang mod baharu (OM5)
Gentian OM3 dan gentian OM4 ialah gentian berbilang mod yang digunakan terutamanya dalam jalur 850nm. Memandangkan kadar penghantaran terus meningkat, hanya reka bentuk jalur satu saluran akan mengakibatkan kos pendawaian yang lebih intensif, dan kos pengurusan dan penyelenggaraan yang berkaitan akan meningkat dengan sewajarnya .Oleh itu, juruteknik cuba memperkenalkan konsep pemultipleksan pembahagian panjang gelombang ke dalam sistem penghantaran pelbagai mod.Jika berbilang panjang gelombang boleh dihantar pada satu gentian, bilangan gentian selari yang sepadan dan kos pemasangan dan penyelenggaraan boleh dikurangkan dengan banyaknya. Dalam konteks ini, gentian OM5 wujud.
Gentian berbilang mod OM5 adalah berdasarkan gentian OM4, yang meluaskan saluran lebar jalur tinggi dan menyokong aplikasi penghantaran daripada 850nm kepada 950nm. Aplikasi arus perdana semasa ialah reka bentuk SWDM4 dan SR4.2.SWDM4 ialah pemultipleksan pembahagian panjang gelombang bagi empat gelombang pendek, iaitu 850 nm, 880 nm, 910 nm dan 940 nm, masing-masing. Dengan cara ini, gentian optik boleh menyokong perkhidmatan empat gentian optik selari sebelumnya.SR4.2 ialah pemultipleksan bahagian dua panjang gelombang, terutamanya digunakan untuk teknologi dwiarah gentian tunggal. OM5 boleh dipadankan dengan laser VCSEL dengan prestasi rendah dan kos rendah untuk memenuhi komunikasi jarak dekat dengan lebih baik seperti pusat data. Jadual 3 di bawah ialah perbandingan spesifikasi lebar jalur utama untuk gentian OM4 dan OM5.
Pada masa ini, gentian OM5 telah digunakan sebagai jenis gentian berbilang mod mewah yang baharu.Salah satu kes perniagaan terbesar ialah kes komersial OM5 bagi pusat data utama Changfei dan China Railways Corporation.Pusat data menyasarkan kelebihan aplikasi Gentian OM5 dalam sistem pembahagian panjang gelombang SR4.2.Ia mencapai komunikasi kapasiti maksimum pada kos terendah, dan bersedia untuk kadar peningkatan selanjutnya pada masa hadapan.Kadar masa hadapan akan dinaikkan kepada 100Gb/s atau bahkan 400Gb./s, atau aplikasi jalur lebar, tidak lagi boleh menggantikan gentian, dengan ketara mengurangkan kos naik taraf masa hadapan.
Ringkasan: Memandangkan permintaan untuk aplikasi terus meningkat, gentian berbilang mod sedang bergerak ke arah kehilangan lenturan rendah, lebar jalur yang tinggi dan pemultipleksan berbilang panjang gelombang. Antaranya, aplikasi yang paling berpotensi ialah gentian OM5, yang mempunyai prestasi optimum gentian pelbagai mod semasa, dan menyediakan penyelesaian gentian berkuasa untuk sistem berbilang panjang gelombang 100Gb/s dan 400Gb/s pada masa hadapan. Selain itu, untuk memenuhi keperluan komunikasi pusat data berkelajuan tinggi, lebar jalur tinggi, kos rendah, multimod baharu gentian, seperti gentian guna am berbilang mod tunggal, juga sedang dibangunkan. Pada masa hadapan, Changfei akan melancarkan lebih banyak penyelesaian gentian berbilang mod baharu dengan rakan industri, membawa penemuan baharu dan kos yang lebih rendah kepada pusat data dan sambungan gentian optik.