Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полное многомодовое волокно

Многомодовое оптическое волокно - это тип оптического волокна, которое в основном используется для связи на небольших расстояниях, например, внутри здания или в университетском городке. Многорежимные каналы могут использоваться для скоростей передачи данных до 100 Гбит / с. Многомодовое волокно имеет довольно большой диаметр сердцевины, что позволяет распространять несколько световых мод и ограничивает максимальную длину линии передачи из-за модовой дисперсии .

Приложения [ править ]

Оборудование, используемое для связи по многомодовому оптическому волокну, дешевле, чем оборудование для одномодового оптического волокна . [1] Типичные ограничения скорости передачи и расстояния составляют 100 Мбит / с для расстояний до 2 км ( 100BASE-FX ), 1 Гбит / с до 1000 м и 10 Гбит / с до 550 м. [2]

Из-за своей высокой пропускной способности и надежности многомодовое оптическое волокно обычно используется для магистральных сетей в зданиях. Все большее число пользователей используют преимущества оптоволокна ближе к пользователю, проводя оптоволокно к рабочему столу или к зоне. Соответствующие стандартам архитектуры, такие как централизованная кабельная разводка и оптоволокно, ведущее к телекоммуникационному шкафу, предлагают пользователям возможность использовать дистанционные возможности оптоволокна за счет централизации электроники в телекоммуникационных комнатах, вместо того, чтобы иметь активную электронику на каждом этаже.

Многомодовое волокно используется для передачи световых сигналов к миниатюрному волоконно-оптическому спектрометрическому оборудованию (спектрометры, источники и принадлежности для отбора проб) и от него, что сыграло важную роль в разработке первого портативного спектрометра.

Многомодовое волокно также используется, когда по оптическому волокну должна передаваться большая оптическая мощность, например, при лазерной сварке .

Сравнение с одномодовым волокном [ править ]

При фиксированном радиусе и показателе преломления количество мод, разрешенных в оптическом волокне, зависит от используемой длины волны (для простоты показано только распределение энергии TE-мод).

Основное различие между многомодовым и одномодовым оптическим волокном состоит в том, что первое имеет гораздо больший диаметр сердцевины, обычно 50–100 микрометров; намного больше, чем длина волны переносимого им света. Из-за большой сердцевины, а также возможности большой числовой апертуры , многомодовое волокно имеет более высокую светосилу, чем одномодовое волокно. На практике больший размер сердечника упрощает соединения, а также позволяет использовать более дешевую электронику, такую ​​как светоизлучающие диоды (LED) и лазеры с поверхностным излучением с вертикальным резонатором (VCSEL), которые работают на длине волны 850  нм.и длина волны 1300 нм (одномодовые волокна, используемые в телекоммуникациях, обычно работают на длине волны 1310 или 1550 нм [3] ). Однако по сравнению с одномодовыми волокнами предел произведения ширины полосы на расстояние многомодового волокна ниже. Поскольку многомодовое волокно имеет больший размер сердцевины, чем одномодовое волокно, оно поддерживает более одного режима распространения ; следовательно, он ограничен модальной дисперсией , в то время как одиночный режим - нет.

Светодиодные источники света, иногда используемые с многомодовым волокном, создают волны разных длин, и каждая из них распространяется с разной скоростью. Эта хроматическая дисперсия является еще одним ограничением полезной длины многомодового оптоволоконного кабеля. Напротив, лазеры, используемые для возбуждения одномодовых волокон, производят когерентный свет с одной длиной волны. Из-за модовой дисперсии многомодовое волокно имеет более высокую скорость расширения импульсов, чем одномодовое волокно, что ограничивает пропускную способность многомодового волокна по передаче информации.

Одномодовые волокна часто используются в высокоточных научных исследованиях, поскольку ограничение света только одной модой распространения позволяет ему фокусироваться в интенсивное, ограниченное дифракцией пятно.

Цвет оболочки иногда используется для отличия многомодовых кабелей от одномодовых. Стандарт TIA-598C рекомендует для невоенного применения использовать желтую оболочку для одномодового волокна и оранжевый или голубой цвет для многомодового волокна, в зависимости от типа. [4] Некоторые производители используют фиолетовый цвет, чтобы отличить более производительное оптоволокно OM4 от других типов. [5]

Типы [ править ]

Многомодовые волокна характеризуются диаметром сердцевины и оболочки . Таким образом, многомодовое волокно 62,5 / 125 мкм имеет размер сердцевины 62,5 мкм (мкм) и диаметр оболочки 125 мкм. Переход между сердцевиной и оболочкой может быть резким, что называется ступенчатым профилем показателя преломления , или постепенным переходом, который называется профилем со ступенчатым показателем преломления . Эти два типа имеют разные дисперсионные характеристики и, следовательно, различное эффективное расстояние распространения. [6] Многомодовые волокна могут быть сконструированы с градиентным или ступенчатым профилем показателя преломления . [7]

Кроме того, многомодовые волокна описываются с использованием системы классификации, определенной стандартом ISO 11801 - OM1, OM2 и OM3, которая основана на модальной полосе пропускания многомодового волокна. OM4 (определенный в TIA-492-AAAD) был доработан в августе 2009 года [8] и был опубликован TIA к концу 2009 года . [9] Кабель OM4 поддерживает каналы длиной 125 м со скоростью 40 и 100 Гбит / с. Буквы «ОМ» обозначают оптический многомодовый режим .

В течение многих лет 62,5 / 125 мкм (OM1) и обычное многомодовое волокно 50/125 мкм (OM2) широко использовались в домашних условиях. Эти волокна легко поддерживают приложения от Ethernet (10 Мбит / с) до гигабитного Ethernet (1 Гбит / с) и из-за их относительно большого размера ядра идеально подходят для использования со светодиодными передатчиками. В более новых развертываниях часто используется многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для лазера (OM3). Волокна, соответствующие этому обозначению, обеспечивают достаточную пропускную способность для поддержки 10 Gigabit Ethernet на расстоянии до 300 метров. С момента выпуска этого стандарта производители оптического волокна значительно усовершенствовали свой производственный процесс, и теперь можно изготавливать кабели, поддерживающие 10 GbE на расстоянии до 400 метров. Оптимизированное для лазера многомодовое волокно (LOMMF) предназначено для использования с лазерами VCSEL с длиной волны 850 нм.

Волокно более старых марок FDDI, OM1 и OM2 можно использовать для 10 Gigabit Ethernet через 10GBASE-LRM. Однако для этого требуется, чтобы интерфейс SFP + поддерживал электронную компенсацию дисперсии (EDC), поэтому не все коммутаторы, маршрутизаторы и другое оборудование могут использовать эти модули SFP +.

Переход на LOMMF / OM3 произошел по мере того, как пользователи переходили на более высокоскоростные сети. Светодиоды имеют максимальную скорость модуляции 622 Мбит / с [ необходима цитата ], потому что их нельзя включать / выключать достаточно быстро для поддержки приложений с более высокой пропускной способностью. Модули VCSEL способны к модуляции со скоростью более 10 Гбит / с и используются во многих высокоскоростных сетях.

На некоторых скоростях 200 и 400 Gigabit Ethernet используется мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) даже для многомодового волокна, которое не определено до OM4 включительно. В 2017 году OM5 был стандартизирован TIA и ISO для WDM MMF, указав не только минимальную модальную полосу пропускания для 850 нм, но и кривую, охватывающую от 850 до 953 нм.

Кабели иногда могут быть выделены с помощью рубашки цвета: 62,5 / 125 мкм (OM1) и 50/125 мкм (ОМ2), рекомендуются оранжевые куртки, в то время как вода рекомендуется для 50/125 мкм «лазерный оптимизировано» ОМ3 и ОМ4 волокна. [4] Некоторые поставщики оптоволокна используют фиолетовый цвет для обозначения «OM4 +». OM5 официально окрашен в зеленый лайм .

Профили мощности VCSEL, наряду с вариациями в однородности волокна, могут вызывать модальную дисперсию, которая измеряется дифференциальной модальной задержкой (DMD). Модальная дисперсия вызвана разной скоростью отдельных мод светового импульса. Суммарный эффект заставляет световой импульс распространяться на расстояние, создавая межсимвольные помехи . Чем больше длина, тем больше модальная дисперсия. Для борьбы с модальной дисперсией LOMMF изготавливается таким образом, чтобы исключить изменения в волокне, которые могут повлиять на скорость распространения светового импульса. Профиль показателя преломления усиливается для передачи VCSEL и предотвратить распространение импульса. В результате волокна сохраняют целостность сигнала на больших расстояниях, тем самым максимально увеличивая полосу пропускания.

Сравнение [ править ]

Минимальная досягаемость вариантов Ethernet по многомодовому оптоволокну
КатегорияМинимальная модальная полоса пропускания
850/953/1300 нм [a]		Fast Ethernet 100BASE-FX1 Гб (1000 Мб) Ethernet 1000BASE-SX1 Гб (1000 Мб) Ethernet 1000BASE-LX10 Гбит Ethernet 10GBASE-SR10 Гбит Ethernet 10GBASE-LRM (требуется EDC)25 Гбит Ethernet 25GBASE-SR40 Гбит Ethernet

40GBASE-SWDM4

40 Гбит Ethernet 40GBASE-SR4100 Гбит Ethernet 100GBASE-SR10
FDDI (62,5 / 125)160 / - / 500 МГц · км2000 м [10]220 м [11]550 м [12] (требуется коммутационный шнур для согласования режима) [13] [14]26 м [15]220 м [16]Не поддерживаетсяНе поддерживаетсяНе поддерживаетсяНе поддерживается
OM1 (62,5 / 125)200 / - / 500 МГц · км275 м [11]33 м [10]220 кв.м.Не поддерживаетсяНе поддерживаетсяНе поддерживаетсяНе поддерживается
OM2 (50/125)500 / - / 500 МГц · км550 м [2]82 м [2]220 кв.м.Не поддерживаетсяНе поддерживаетсяНе поддерживаетсяНе поддерживается
OM3 (50/125) * Оптимизировано для лазера *1500 / - / 500 МГц · км550 м (не следует использовать коммутационный шнур для согласования режима) [17]300 м [10]220 кв.м.70 кв.м.240 м [18]

Дуплексный ЖК

100 м [2]

(330 м QSFP + eSR4 [19] )

100 м [2]
OM4 (50/125) * Оптимизировано для лазера *3500 / - / 500 МГц · км400 м [20]> 220 м100 м350м [18]

Дуплексный ЖК

150 м [2]

(550 м QSFP + eSR4 [19] )

150 м [2]
OM5 (50/125) «Широкополосный многомодовый» для коротковолнового WDM [21]3500/1850/500 МГц · км> 220 м100 м
  1. ^ OFL Over-Filled Launch для 850/953 нм / EMB Эффективная модальная полоса пропускания для 1310 нм

Encircled flux [ править ]

Стандарт IEC 61280-4-1 (теперь TIA-526-14-B) определяет окруженный поток, который определяет размеры инжектируемого тестового света (для различных диаметров волокна), чтобы убедиться, что сердцевина волокна не переполнена или не заполнена недостаточно, чтобы позволить более воспроизводимые (и менее изменчивые) измерения потерь в канале связи. [22]

См. Также [ править ]

  • Волоконно-оптическая связь
  • Волокно с градиентным индексом
  • ISO / IEC 11801
  • IEEE 802.3

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ассоциация телекоммуникационной индустрии. «Многомодовое волокно для корпоративных сетей» . Архивировано из оригинала на 4 июня 2009 года . Проверено 4 июня 2008 года .
  2. ^ a b c d e f g Furukawa Electric North America. «OM4 - многомодовое волокно нового поколения» (PDF) . Архивировано из оригинала (pdf) 22 апреля 2014 года . Проверено 16 мая 2012 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  3. ↑ ARC Electronics (1 октября 2007 г.). "Учебное пособие по оптоволоконному кабелю" . Архивировано из оригинального 23 октября 2018 года . Проверено 4 марта 2015 года .
  4. ^ a b «Цветовые коды оптоволоконного кабеля» . Технические темы . Волоконно-оптическая ассоциация . Проверено 17 сентября 2009 года .
  5. ↑ Кроуфорд, Дуэйн (11 сентября 2013 г.). «Кто такая Эрика Вайолет и что она делает в моем дата-центре?» . Технические темы . Belden . Проверено 12 февраля 2014 года .
  6. ^ Британская ассоциация волоконно-оптической промышленности. «Объяснение оптических волокон» (PDF) . Проверено 9 апреля 2011 года .
  7. ^ «Обзор волоконной оптики» . Проверено 23 ноября 2012 .
  8. ^ «Отчет о встрече №14» (PDF) . Ассоциация телекоммуникационной индустрии.
  9. ↑ Киш, Пол (01.01.2010). «Появляется волокно нового поколения» . # Кабельные сетевые системы . Группа деловой информации.
  10. ^ a b c Hewlett-Packard Development Company, LP (2007). «Техническое описание 100BASE-FX» (PDF) . Архивировано из оригинала (pdf) 09.10.2012 . Проверено 20 ноября 2012 года .
  11. ^ a b IEEE 802.3-2012, пункт 38.3
  12. ^ IEEE 802.3 38.4 PMD to MDI оптические спецификации для 1000BASE-LX
  13. ^ Cisco Systems, Inc (2009). «Примечание по установке коммутационного шнура Cisco Mode-Conditioning» . Проверено 20 февраля 2015 года .
  14. ^ Как и все многомодовые оптоволоконные соединения, сегмент MMF патч-корда должен соответствовать типу волокна в кабельной системе (пункт 38.11.4).
  15. ^ "Спецификация модулей Cisco 10GBASE X2" . Cisco . Проверено 23 июня 2015 года .
  16. ^ "Что такое трансивер 10GBASE-LRM и зачем он мне?" . CBO GmbH . Проверено 3 декабря 2019 года .
  17. ^ «Патч-корд для согласования мод никогда не должен использоваться для приложений с оптоволоконным кабелем OM3 и более поздних типов» . Cisco . Проверено 7 марта 2018 .
  18. ^ a b "Оптический трансивер 40GE SWDM4 QSFP + | Finisar Corporation" . www.finisar.com . Проверено 6 февраля 2018 .
  19. ^ a b «Расширенный радиус действия 40G с подключением OM3 / OM4 компании Corning Cable Systems с приемопередатчиком Avago 40G QSFP + eSR4» (pdf) . Corning. 2013 . Проверено 14 августа 2013 года .
  20. ^ "IEEE 802.3" . Проверено 31 октября 2014 года .
  21. ^ «TIA обновляет стандарт кабелей для центров обработки данных, чтобы идти в ногу с быстрым развитием технологий» . TIA. 2017-08-09 . Проверено 27 августа 2018 .
  22. ^ Гольдштейн, Сеймур. «Encircled flux улучшает измерения потерь в испытательном оборудовании» . Монтаж и обслуживание кабелей . Дата обращения 1 июня 2017 .
  • Force, Inc. (14 апреля 2005 г.). «Типы оптического волокна» . Архивировано из оригинального 12 октября 2007 года . Проверено 17 апреля 2008 года .
  • Хейс, Джим; Карен Хейс (22 марта 2008 г.). "Руководство Ленни Лайтвейва по волоконной оптике" . Проверено 4 июня 2008 года .
  • Международный инженерный консорциум. «Волоконно-оптическая технология» . Архивировано из оригинального 13 февраля 2009 года . Проверено 4 июня 2008 года .
  • Ассоциация телекоммуникационной индустрии. «Многомодовое волокно для корпоративных сетей» . Архивировано из оригинала на 4 июня 2009 года . Проверено 4 июня 2008 года .
  • Ассоциация телекоммуникационной индустрии (сентябрь 2008 г.). «Выбор подходящего многомодового волокна для передачи данных» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 января 2009 года . Проверено 17 ноября 2008 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  • Компания Hewlett-Packard Development, LP (2007 г.). «Техническое описание 100BASE-FX» (PDF) . Архивировано из оригинала (pdf) 09.10.2012 . Проверено 20 ноября 2012 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Оптика: одномодовое волокно | Видеодемонстрации MIT в области лазеров и оптики
  • Оптика: многомодовое волокно | Видеодемонстрации MIT в области лазеров и оптики