Многомодовое волокно: особенности, типы и применение

1. Особенности и преимущества многомодового волокна.

Многомодовое волокно имеет ряд преимуществ по сравнению с другими альтернативами, такими как медное и одномодовое оптическое волокно:

• обеспечивает наиболее экономически выгодную линию связи
• высокая пропускная способность на коротких расстояниях
• недорогая оптика на основе VCSEL, которая не предназначена для гораздо меньшей сердцевины в одномодовом волокне

Многомодовые оптоволоконные линии продолжают оставаться более экономичными, чем одномодовые, для решений на короткие расстояния из-за стоимости оптики.

Одномодовое волокно 9/125, Simplex		Многомодовое волокно 50/125, OM3
Затухание на 1310 нм	0,36 дБ/км	Затухание при 850 нм	3,0 дБ/км
Затухание на 1550 нм	0,22 дБ/км	Затухание на 1300 нм	1,0 дБ/км

Многомодовое волокно позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной и той же линии. Самое главное, что общая мощность внутри сигналов почти не несет потерь. Таким образом, пользователь сети может отправить более одного пакета по кабелю одновременно, и вся информация будет доставлена ​​в пункт назначения без каких-либо помех и останется неизменной.

2. Одномодовое или многомодовое?

1. Расстояние — свет проходит большее расстояние внутри одномодового кабеля, чем внутри многомодового. Таким образом, многомодовое волокно подходит для применения на коротких расстояниях, обеспечивая передачу на расстояние до 550 м со скоростью 10 Гбит/с. Если расстояние превышает 550 м, предпочтение отдается одномодовому волокну.
2. Цена. Многомодовое волокно обычно стоит меньше, чем одномодовое волокно.
3. Полоса пропускания — пропускная способность одномодового режима выше, чем у многомодового, на целых 100 000 ГГц.

3. Типы многомодового волокна и их отличительные особенности.

Физические отличия связаны с диаметром, цветом оболочки, источником оптического излучения, а также пропускной способностью.

       

Тип MMF кабеля	Диаметр(сердцевина/оболочка)	Цвет внешней оболочки	Источник опт. излучения	Пропускная способность
OM1	62.5/125 мкм	Оранжевый	LED	200МГц*км
OM2	50/125 мкм	Оранжевый	LED	500МГц*км
OM3	50/125 мкм	Морская волна	VSCEL	2000МГц*км
OM4	50/125 мкм	Маджента/Морская волна	VSCEL	4700МГц*км
OM5	50/125 мкм	Лаймовый	VSCEL	28000МГц*км

Внешняя оболочка – один из способов отличить OM1, OM2 от OM3, OM4 и OM5. Общий цвет оболочки для OM1 и OM2 - оранжевый, OM3 – бирюзовый (морская волна), OM4 - маджента или бирюзовый (морская волна), а OM5 – зеленый (лаймовый). Кроме того, OM1 и OM2 используют оптический источник на светодиодах (LED), а OM3, OM4 и OM5 используют источник с поверхностно-излучающим лазером с вертикальным резонатором (VCSEL).

Размер сердцевины и оболочки. Многомодовое волокно имеет диаметр сердцевины от 50 мкм до 100 мкм. Помимо OM1 с размером сердцевины 62,5 мкм, все остальные четыре типа используют диаметр 50 мкм. Это связано с показателем преломления относительно оболочки. Для более раннего OM1 – это 2%, для OM2, OM3, OM4, OM5 – 1%. Большой размер сердевины позволяет им переносить различные световые волны по многочисленным путям без ограничения модовой дисперсии. Тем не менее, при большом расстоянии кабеля несколько длин волн могут вызвать искажение сигнала на приемном конце, что приведет к нечеткой и неполной передаче данных. Вот почему все типы многомодового волокна можно использовать только на короткие расстояния (до 550 м).

Отличия в скорости и расстоянии – немаловажный момент, связанный уже с практическими решениями. OM1 и OM2 поддерживают стандарты Ethernet от 100BASE до 10GBASE. Стоит отметить, что при стандарте 10GBASE максимальное расстояние ОМ1 не превышает 33 м, а ОМ2 - 82 м. Именно здесь и требуется волокна OM3, OM4, OM5. По сравнению с OM1 и OM2, они поддерживают гораздо более высокие скорости передачи данных 40 Гбит/с и 100 Гбит/с в 40G и 100G Ethernet на расстоянии до 150 м. Подробнее в таблице ниже.

 

Тип MMF кабеля	Fast Ethernet	1GbE	10GbE	40GbE	100GbE
OM1	2000м	275м	33м
OM2	2000м	550м	82м
OM3	2000м		300м	100м	70м
OM4	2000м		550м	150м	150м
OM5			550м	150м	150м

4. Применение разных типов многомодового волокна.

Тип волокна	Применение
ОМ1	Чаще всего он используется для 100-мегабитных приложений Ethernet. Этот тип обычно использует светодиодный источник света.
ОМ2	Чаще используется для решений 1GbE.
ОМ3	Поддерживает 40GbE- и 100Gbe на расстоянии до 100 м, однако чаще всего используется 10GbE.
ОМ4	Полностью обратно совместимо с волокном OM3, а также может передавать 40/100 ГБ на расстояние до 150 м с использованием разъема MPO.
ОМ5	Является новейшим типом многомодового волокна и обратно совместим с OM4. Разработан и рассчитан на поддержку как минимум четырех каналов WDM с минимальной скоростью 28 Гбит/с на канал в диапазоне 850–953 нм.

Итоги

Во-первых, выбирая между одномодовым и многомодовым оптоволоконным кабелем, в первую очередь следует учитывать длину кабеля, которая вам действительно нужна. Например, для дата-центра, где расстояние не превышает 300-400 метров, достаточно многомодового оптоволокна. В то время как в проектах, требующих расстояния до нескольких тысяч метров, одномодовое волокно является лучшим выбором. А в проектах, которые могут использовать как одномодовое, так и многомодовое волокно, уже следует учитывать другие факторы, такие как стоимость и требования к будущему обновлению.

Во-вторых, выбирая между типами многомодовых волокон стоит учитывать их физические различия, так как это является определяющим фактором, влияющим на скорость и расстояние передачи данных.