WikiDer > Многомодовое оптическое волокно - Википедия
Многомодовое оптическое волокно это тип оптоволокно в основном используется для связи на небольших расстояниях, например внутри здания или на территории кампуса. Многорежимные каналы могут использоваться для скоростей передачи данных до 100 Гбит / с. Многомодовое волокно имеет довольно большой диаметр сердечника что позволяет использовать несколько источников света режимы для распространения и ограничивает максимальную длину линии передачи из-за модальная дисперсия.
Приложения
Оборудование, используемое для связи по многомодовому оптическому волокну, дешевле, чем оборудование для одномодовое оптическое волокно.[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 приближаются к преимуществам оптоволокна, проводя оптоволокно к рабочему столу или к зоне. Соответствующие стандартам архитектуры, такие как централизованная кабельная разводка и оптоволокно к телекоммуникационному шкафу предлагают пользователям возможность использовать возможности оптоволокна на расстоянии путем централизации электроники в телекоммуникационных комнатах, вместо того, чтобы размещать 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, и оно сыграло важную роль в разработке первого портативного спектрометра.
Многомодовое волокно также используется, когда по оптическому волокну должна передаваться большая оптическая мощность, например, в лазерная сварка.
Сравнение с одномодовым волокном
Основное отличие мультирежима от одномодовое оптическое волокно состоит в том, что первый имеет гораздо больший диаметр сердечника, обычно 50–100 мкм; намного больше, чем длина волны переносимого в нем света. Из-за большого сердечника, а также возможности большого числовая апертура, многомодовое волокно имеет более высокую светосилу, чем одномодовое волокно. На практике чем больше основной размер упрощает соединения, а также позволяет использовать более дешевую электронику, такую как светодиоды (Светодиоды) и Лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которые работают на 850нм и длиной волны 1300 нм (одномодовые волокна, используемые в телекоммуникациях, обычно работают на длине волны 1310 или 1550 нм.[3]). Однако по сравнению с одномодовыми волокнами многомодовое волокно произведение ширины полосы на расстояние предел ниже. Поскольку многомодовое волокно имеет больший размер сердцевины, чем одномодовое волокно, оно поддерживает более одного режим распространения; следовательно, он ограничен модальная дисперсия, а одиночного режима нет.
Источники света СИД, иногда используемые с многомодовым волокном, создают волны разных длин, и каждая из них распространяется с разной скоростью. Этот хроматическая дисперсия это еще один предел полезной длины многомодового оптоволоконного кабеля. Напротив, лазеры, используемые для возбуждения одномодовых волокон, производят когерентный свет одной длины 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, потому что ограничение света только одной модой распространения позволяет ему фокусироваться до интенсивного, дифракционно ограниченный место.
Цвет куртки иногда используется для обозначения мультирежима. кабели 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 коммуникационное волокно OM4 от других типов.[5]
Типы
Многомодовые волокна характеризуются сердцевиной и облицовка диаметры. 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 ступенчатый профиль, или постепенный переход, который называется профиль с градуированным индексом. Эти два типа имеют разные дисперсионные характеристики и, следовательно, различное эффективное расстояние распространения.[6] Многомодовые волокна могут быть построены с оцененный или же ступенчатый профиль.[7]
Кроме того, многомодовые волокна описываются с использованием системы классификации, определяемой ISO 11801 стандарт - OM1, OM2 и OM3, основанный на модальная полоса пропускания многомодового волокна. OM4 (определенный в TIA-492-AAAD) был доработан в августе 2009 г.[8] и был опубликован в конце 2009 г. TIA.[9] Кабель OM4 поддерживает каналы длиной 125 м со скоростью 40 и 100 Гбит / с. Буквы "ОМ" означают оптический многомодовый.
В течение многих лет 62,5 / 125 мкм (OM1) и обычное многомодовое волокно 50/125 мкм (OM2) широко применялись в домашних условиях. Эти волокна легко подходят для различных приложений. Ethernet (10 Мбит / с) до гигабитный Ethernet (1 Гбит / с) и из-за их относительно большого размера ядра идеально подходили для использования со светодиодными передатчиками. В более новых развертываниях часто используется многомодовое волокно 50/125 мкм (OM3), оптимизированное для лазера. Волокна, соответствующие этому обозначению, обеспечивают достаточную пропускную способность для поддержки 10 Гбит Ethernet до 300 метров. С момента выпуска этого стандарта производители оптического волокна значительно усовершенствовали свой производственный процесс, и теперь можно производить 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 высокоскоростные сети. Светодиоды имеют максимальную скорость модуляции 622 Мбит / с.[нужна цитата] потому что они не могут быть включены / выключены достаточно быстро для поддержки приложений с более высокой пропускной способностью. Модули VCSEL способны модулировать более 10 Гбит / с и используются во многих высокоскоростных сетях.
Немного 200 и 400 Gigabit Ethernet скорость использования 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 можно отличить по цвету оболочки: для 62,5 / 125 мкм (OM1) и 50/125 мкм (OM2) рекомендуются оранжевые оболочки, в то время как аква рекомендуется для волокон OM3 и OM4 50/125 мкм, «оптимизированных для лазера».[4] Некоторые поставщики волокна используют фиолетовый цвет для обозначения "OM4 +". OM5 официально окрашен 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. Общий эффект заставляет световой импульс распространяться на расстояние, вводя межсимвольная интерференция. 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. В профиль показателя преломления улучшен для передачи VCSEL и предотвращения распространения импульсов. В результате волокна поддерживают целостность сигнала на больших расстояниях, тем самым увеличивая полосу пропускания.
Сравнение
Категория | Минимум модальная полоса пропускания 850/953/1300 нм[а] | Fast Ethernet 100BASE-FX | 1 Гб (1000 Мб) Ethernet 1000BASE-SX | 1 Гб (1000 Мб) Ethernet 1000BASE-LX | 10 Гбит Ethernet 10GBASE-SR | 10 Гбит Ethernet 10GBASE-LRM (требуется EDC) | 25 Гбит Ethernet 25GBASE-SR | 40 Гбит Ethernet 40GBASE-SWDM4 | 40 Гбит Ethernet 40GBASE-SR4 | 100 Гбит Ethernet 100GBASE-SR10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
FDDI (62,5 / 125) | 160 / - / 500 МГц · км | 2000 м[10] | 220 кв.м.[11] | 550 м[12] (требуется коммутационный шнур для кондиционирования режима)[13][14] | 26 кв.м.[15] | 220 кв.м.[16] | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается |
OM1 (62,5 / 125) | 200 / - / 500 МГц · км | 275 кв.м.[11] | 33 кв.м.[10] | 220 кв.м. | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается | ||
OM2 (50/125) | 500 / - / 500 МГц · км | 550 м[2] | 82 кв.м.[2] | 220 кв.м. | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается | ||
OM3 (50/125) * Оптимизировано для лазера * | 1500 / - / 500 МГц · км | 550 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 · км | 400 м[20] | > 220 м | 100 м | 350м[18] Дуплексный ЖК | 150 м[2] (550 м QSFP + eSR4[19]) | 150 м[2] | |||
OM5 (50/125) "Широкополосный многомодовый" для коротковолнового диапазона WDM[21] | 3500/1850/500 МГц · км | > 220 м | 100 м |
- ^ OFL Over-Filled Launch для 850/953 нм / EMB Эффективная модальная полоса пропускания для 1310 нм
Окруженный поток
Стандарт IEC 61280-4-1 (теперь TIA-526-14-B) определяет окруженный поток который определяет размеры инжектируемого света (для различных диаметров волокна), чтобы убедиться, что сердцевина волокна не переполнена или недостаточно заполнена, чтобы обеспечить более воспроизводимые (и менее изменчивые) измерения потерь в канале.[22]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Ассоциация телекоммуникационной индустрии. «Многомодовое волокно для корпоративных сетей». Архивировано из оригинал 4 июня 2009 г.. Получено 4 июня, 2008.
- ^ а б c d е ж грамм Furukawa Electric North America. «OM4 - новое поколение многомодового волокна» (PDF). Архивировано из оригинал (pdf) 22 апреля 2014 г.. Получено 16 мая, 2012. Цитировать журнал требует
| журнал =
(помощь) - ^ ARC Electronics (1 октября 2007 г.). «Учебное пособие по оптоволоконному кабелю». Архивировано из оригинал 23 октября 2018 г.. Получено 4 марта, 2015.
- ^ а б «Цветовые коды оптоволоконного кабеля». Технические темы. Волоконно-оптическая ассоциация. Получено 17 сен, 2009.
- ^ Кроуфорд, Дуэйн (11 сентября 2013 г.). «Кто такая Эрика Вайолет и что она делает в моем дата-центре?». Технические темы. Belden. Получено 12 февраля, 2014.
- ^ Британская ассоциация волоконно-оптической промышленности. «Объяснение оптических волокон» (PDF). Получено 9 апреля, 2011.
- ^ «Обзор волоконной оптики». Получено 2012-11-23.
- ^ «Отчет о заседании №14» (PDF). Ассоциация телекоммуникационной индустрии.
- ^ Киш, Пол (01.01.2010). «Появляется волокно нового поколения». # Кабельные сетевые системы. Группа деловой информации.
- ^ а б c Компания Hewlett-Packard Development, L.P. (2007). "Техническое описание 100BASE-FX" (PDF). Архивировано из оригинал (pdf) на 2012-10-09. Получено 20 ноя, 2012.
- ^ а б IEEE 802.3-2012 пункт 38.3
- ^ IEEE 802.3 38.4 Оптические характеристики PMD в MDI для 1000BASE-LX
- ^ Cisco Systems, Inc (2009 г.). «Примечание по установке коммутационного шнура Cisco Mode-Conditioning». Получено 20 февраля, 2015.
- ^ Как и в случае со всеми многомодовыми оптоволоконными соединениями, сегмент MMF патч-корда должен соответствовать типу волокна в кабельной системе (пункт 38.11.4).
- ^ "Спецификация модулей Cisco 10GBASE X2". Cisco. Получено 23 июня, 2015.
- ^ «Что такое трансивер 10GBASE-LRM и зачем он мне нужен?». CBO GmbH. Получено 3 декабря, 2019.
- ^ «Патч-корд для согласования мод никогда не должен использоваться для применений поверх OM3 и более поздних типов волокна». Cisco. Получено 2018-03-07.
- ^ а б "Оптический трансивер 40GE SWDM4 QSFP + | Finisar Corporation". www.finisar.com. Получено 2018-02-06.
- ^ а б «Расширенный радиус действия 40G с подключением Corning Cable Systems OM3 / OM4 с приемопередатчиком Avago 40G QSFP + eSR4» (pdf). Corning. 2013. Получено 14 августа 2013.
- ^ «IEEE 802.3». Получено 31 октября 2014.
- ^ «TIA обновляет стандарт кабелей для центров обработки данных, чтобы идти в ногу с быстрым развитием технологий». TIA. 2017-08-09. Получено 2018-08-27.
- ^ Гольдштейн, Сеймур. «Encircled flux улучшает измерения потерь в испытательном оборудовании». Монтаж и обслуживание кабелей. Получено 1 июня 2017.
- Force, Inc. (14 апреля 2005 г.). «Типы оптического волокна». Архивировано из оригинал 12 октября 2007 г.. Получено 17 апреля, 2008.
- Хейс, Джим; Карен Хейс (22 марта 2008 г.). "Руководство Ленни Лайтвейва по волоконной оптике". Получено 4 июня, 2008.
- Международный инженерный консорциум. «Волоконно-оптическая технология». Архивировано из оригинал 13 февраля 2009 г.. Получено 4 июня, 2008.
- Ассоциация телекоммуникационной индустрии. «Многомодовое волокно для корпоративных сетей». Архивировано из оригинал 4 июня 2009 г.. Получено 4 июня, 2008.
- Ассоциация телекоммуникационной индустрии (сентябрь 2008 г.). «Выбор правильного многомодового волокна для передачи данных» (PDF). Архивировано из оригинал (pdf) 6 января 2009 г.. Получено 17 ноя, 2008. Цитировать журнал требует
| журнал =
(помощь) - Компания Hewlett-Packard Development, L.P. (2007). "Техническое описание 100BASE-FX" (PDF). Архивировано из оригинал (pdf) на 2012-10-09. Получено 20 ноя, 2012.