Was ist eine Multimode-Glasfaser?

Multimode-Lichtwellenleiter

Multimode-Faser (Multimode-Faser oder MM-Faser oder optische Faser) ist eine Art Glasfaser, die hauptsächlich für die Kommunikation über kurze Entfernungen, beispielsweise innerhalb von Gebäuden oder auf dem Campus, verwendet wird. Typische Multimode-Verbindungen haben Datenraten von 10 Mbit/s bis 10 Gbit/s über Verbindungslängen von bis zu 600 Metern, was für die meisten Anwendungen in Gebäuden mehr als ausreichend ist.

Anwendungsgebiete

Die für die Multimode-Glasfaserkommunikation verwendete Ausrüstung ist günstiger als die für die Singlemode-Glasfaserkommunikation verwendete Ausrüstung. Typische Übertragungsgeschwindigkeits- und Entfernungsgrenzen sind 100 Mbit/s bis zu 2 km (100BASE-FX), 1 Gbit/s bis zu 220-550 m (1000BASE-SX) und 10 Gbit/s bis zu 300 m (10GBASE). -SR )), wie das optische Modul SR 10G SFP+, das optische Modul 10G XFP, das optische Modul 10G X2 und andere 10G-Module.

Multimode-Fasern werden aufgrund ihrer hohen Kapazität und Zuverlässigkeit häufig in Gebäude-Backbone-Anwendungen verwendet. Immer mehr Benutzer nutzen die Vorteile von Glasfasern, die näher am Benutzer liegen, indem sie diese an ihren Desktop oder Bereich anschließen. Standardkonforme Architekturen wie zentralisierte Verkabelung und Glasfaser-zu-Telekommunikations-Schränke ermöglichen es Benutzern, die Entfernungsmöglichkeiten von Glasfasern zu nutzen, indem sie die Elektronik im Telekommunikationsraum zentralisieren, anstatt aktive Elektronik auf jeder Etage zu haben.

Vergleich mit Singlemode-Faser

Der Hauptunterschied zwischen Multimode-Fasern und Singlemode-Fasern besteht darin, dass der Kerndurchmesser der ersteren viel größer ist, typischerweise 50-100 Mikrometer; viel größer als die Wellenlänge des darin transportierten Lichts. Multimode-Fasern haben eine höhere Lichtsammelfähigkeit als Singlemode-Fasern. In der Praxis vereinfacht die größere Kerngröße die Konnektivität und ermöglicht auch die Verwendung kostengünstigerer Elektronik wie Leuchtdioden (LEDs) und oberflächenemittierender Laser mit vertikalem Hohlraum (VCSELs), die bei Wellenlängen von 850 nm und 1300 nm (in der Telekommunikation) arbeiten Die verwendete Singlemode-Faser arbeitet bei 1310 oder 1550 nm und erfordert eine teurere Laserquelle (Singlemode-Faser ist jedoch für fast alle sichtbaren Lichtwellenlängen geeignet). Multimode-Fasern haben geringere Bandbreitenentfernungsproduktbeschränkungen als Singlemode-Fasern. Da Multimode-Fasern eine größere Kerngröße als Singlemode-Fasern haben, sind sie durch die Modaldispersion begrenzt Nicht. LED-Lichtquellen, die manchmal mit Multimode-Fasern verwendet werden, erzeugen eine Reihe von Wellenlängen, die sich jeweils mit einer anderen Geschwindigkeit ausbreiten. Im Gegensatz dazu erzeugen Laser, die zum Antrieb von Singlemode-Fasern verwendet werden, kohärentes Licht bei einer einzigen Wellenlänge die nutzbare Länge von Multimode Glasfaserkabel. Aufgrund ihrer größeren Kerngröße haben Multimode-Fasern eine höhere numerische Apertur, was bedeutet, dass sie mehr Licht sammeln können als Singlemode-Fasern. Aufgrund der Modendispersion in der Faser weist Multimode-Faser eine höhere Impulsausdehnungsrate auf als Singlemode-Faser, was die Informationsübertragungskapazität von Multimode-Fasern einschränkt. Singlemode-Fasern werden am häufigsten für hochpräzise wissenschaftliche Forschung verwendet, da sie nur einen Ausbreitungsmodus des Lichts zulassen und so die korrekte Fokussierung des Lichts erleichtern. Manchmal wird die Mantelfarbe verwendet, um Multimode-Glasfaser-Patchkabel/-Kabel von Singlemode-Patchkabeln zu unterscheiden. Zur Unterscheidung von Kabeltypen kann man sich jedoch nicht immer darauf verlassen. Für zivile Anwendungen empfiehlt die Norm TIA-598C eine gelbe Ummantelung für Singlemode-Fasern und eine orange Ummantelung für 50/125 µm (OM2) und 62,5/125 µm (OM1) Multimode-Fasern. Aqua wird für die Verwendung mit 50/125 µm „laseroptimierten“ OM3-Fasern empfohlen.

Typ

Multimode-Fasern werden durch ihre Kern- und Manteldurchmesser beschrieben. Daher hat eine 62,5/125 µm Multimode-Faser eine Kerngröße von 62,5 Mikrometer (µm) und einen Manteldurchmesser von 125 µm. Der Übergang zwischen Kern und Mantel kann scharf sein, was als Stufenindexprofil bezeichnet wird, oder es kann ein allmählicher Übergang sein, was als abgestuftes Indexprofil bezeichnet wird. Die beiden Typen haben unterschiedliche Ausbreitungseigenschaften und daher unterschiedliche effektive Ausbreitungsentfernungen. Darüber hinaus werden Multimode-Fasern mithilfe des Klassifizierungssystems (OM1, OM2 und OM3) beschrieben, das in der Norm ISO 11801 festgelegt ist und auf Multimode-Fasern mit modaler Bandbreite basiert. OM4 (definiert in TIA-492-AAAD) wurde im August 2009 fertiggestellt und Ende 2009 von TIA veröffentlicht. OM4-Kabel unterstützen 125-m-Verbindungen mit 40 und 100 Gbit/s.

Seit vielen Jahren werden 62,5/125 µm (OM1) und herkömmliche 50/125 µm Multimode-Fasern (OM2) in großem Umfang in Gebäudeanwendungen eingesetzt. Diese Fasern können problemlos Anwendungen von Ethernet (10 Mbit/s) bis Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) unterstützen und sind aufgrund ihrer relativ großen Kerngröße ideal für den Einsatz mit LED-Strahlern. Neuere Implementierungen verwenden typischerweise laseroptimierte 50/125 µm Multimode-Fasern (OM3). Glasfasern, die dieser Bezeichnung entsprechen, bieten ausreichend Bandbreite, um 10 Gigabit Ethernet bis zu 300 Meter zu unterstützen. Seit der Veröffentlichung des Standards haben Glasfaserhersteller ihre Herstellungsprozesse erheblich verbessert und können Kabel herstellen, die 10 GbE bis zu 550 Meter unterstützen. Laseroptimierte Multimode-Faser (LOMMF) ist für die Verwendung mit 850-nm-VCSELs konzipiert und wird häufig in MM-SFP-Transceivern einschließlich SPT-P851G-S5D, SPT-P854G-S3xD und anderen verwendet.

Die Migration zu LOMMF/OM3 hat bereits stattgefunden, da Benutzer auf Netzwerke mit höherer Geschwindigkeit umsteigen. LEDs haben eine maximale Modulationsrate von 622 Mbit/s, da sie sich nicht schnell genug ein- und ausschalten können, um Anwendungen mit höherer Bandbreite zu unterstützen. VCSELs sind zu einer Modulation von mehr als 10 Gbit/s fähig und werden in vielen Hochgeschwindigkeitsnetzwerken verwendet.

Schwankungen in der VCSEL-Leistungsverteilung sowie der Fasergleichmäßigkeit können zu einer Modendispersion führen, die durch differenzielle Modalverzögerung (DMD) gemessen werden kann. Modale Dispersion ist ein Effekt, der durch die unterschiedliche Geschwindigkeit einzelner Moden in einem Lichtimpuls verursacht wird. Der Nettoeffekt besteht darin, dass sich die Lichtimpulse trennen oder eine Distanz zurücklegen, die es für den Empfänger schwierig macht, die einzelnen Einsen und 0s zu identifizieren (dies wird als Intersymbolinterferenz bezeichnet). Je größer die Länge, desto größer die Modaldispersion. Um die Modendispersion zu bekämpfen, wird LOMMF so hergestellt, dass Veränderungen in der Faser vermieden werden, die sich auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Lichtimpulsen auswirken könnten. Das Brechungsindexprofil wurde verbessert, um die VCSEL-Übertragung zu ermöglichen und eine Impulsausbreitung zu verhindern. Dadurch kann Glasfaser die Signalintegrität über größere Entfernungen aufrechterhalten und so die Bandbreite maximieren.

Multimode-Glasfaser-Steckertypen

Zu den auf dem Markt zirkulierenden Arten von Multimode-Glasfasersteckverbindern gehören ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN und MTP&MPO. Die am häufigsten verwendeten Arten von Glasfasersteckern sind ST, SC, FC und LC. Jeder hat seine eigenen Stärken, Schwächen und Fähigkeiten. Was sind also die Unterschiede und was bedeuten sie für die Umsetzung? In dieser Tabelle gängiger Multimode-Glasfasersteckverbinder werden die Vor- und Nachteile aufgeführt.