Эволюция многомодового волокна: от OM1 к OM5 и далее

Эволюция многомодового оптического волокна (MMF) — это непрерывная борьба с его главным врагом: модовой дисперсией. Разработка новых стандартов была направлена на увеличение пропускной способности и дальности передачи для удовлетворения растущих требований центров обработки данных и локальных сетей.

1. Эра светодиодов (LED): OM1 и OM2

• OM1 (Optical Multimode 1):

  • Параметры: Сердечник 62.5 мкм, оболочка 125 мкм. Часто оранжевая оболочка.

  • Источник света: Светоизлучающие диоды (LED).

  • Ограничение: LED-источники излучают свет в широком угловом спектре, возбуждая множество мод. Это приводит к сильной модовой дисперсии.

  • Применение: Использовалось для стандартов Ethernet 10Base-F и 100Base-FX (Fast Ethernet). Максимальная дистанция для 1 Гбит/с — всего до 275 метров.

• OM2:

  • Параметры: Сердечник 50 мкм, оболочка 125 мкм. Часто оранжевая оболочка.

  • Улучшение: Был усовершенствован профиль показателя преломления сердечника (градиентный профиль), чтобы уменьшить модовую дисперсию по сравнению с OM1.

  • Применение: Поддерживало 1 Гбит/с на дистанциях до 550 метров. Однако всё ещё оптимизировано под LED-источники.

2. Лазерная революция: OM3 и OM4

Переход на лазерные источники света (VCSEL — вертикальные резонаторные лазеры с поверхностным излучением) стал переломным моментом. VCSEL работают на длине волны 850 нм, имеют маленькую площадь излучения и узкий спектр, что позволяет возбуждать меньше мод.

Проблема: стандартное волокно OM2 имело неоднородности в центре сердечника, что вызывало дифференциальную модовую задержку (DMD) — искажение импульса при использовании точечного лазерного источника.

Решение: Было разработано оптимизированное для лазеров (Laser-Optimized) многомодовое волокно.

• OM3:

  • Параметры: 50/125 мкм. Оболочка часто голубая (Aqua).

  • Технология: DMD-оптимизация. Производители тщательно контролируют градиентный профиль сердечника, чтобы минимизировать задержки между модами при использовании VCSEL.

  • Пропускная способность: Поддерживает 10 Gigabit Ethernet на дистанции до 300 метров на длине волны 850 нм.

  • Название: Часто маркируется как "10GbE fiber".

• OM4:

  • Параметры: 50/125 мкм. Оболочка также голубая (Aqua). Является эволюционным развитием OM3.

  • Улучшение: Ещё более строгий контроль профиля сердечника, что приводит к меньшим потерям и ещё более низкой модовой дисперсии.

  • Пропускная способность: Поддерживает 10GbE до 400 метров и 40/100GbE до 150 метров (с использованием MPO-коннекторов).

  • Применение: Стало де-факто стандартом для новых высокоскоростных соединений в ЦОДах.

3. Эра мультиплексирования: OM5 (Широкополосное WB-MMF)

С ростом скоростей до 40G, 100G и выше стало ясно, что потенциал одной длины волны (850 нм) в многомодовом волокне практически исчерпан.

• OM5:

  • Параметры: 50/125 мкм. Оболочка лимонно-зелёная (Lime Green).

  • Ключевая инновация: Предназначено для коротковолнового волнового мультиплексирования (SWDM). Оно позволяет одновременно передавать несколько каналов на разных длинах волн в диапазоне 850-953 нм (например, 850, 880, 910 и 940 нм) по одному волокну.

  • Преимущество: Увеличивает пропускную способность в 4 раза без необходимости прокладки дополнительных волокон. Например, 4 канала по 25 Гбит/с дают агрегированные 100 Гбит/с.

  • Совместимость: Полностью обратно совместимо с OM3 и OM4. Все существующие приложения (10/40/100G на 850 нм) будут работать на OM5.

  • Название: "Широкополосное многомодовое волокно" (WB-MMF).

4. Сравнительная таблица эволюции MMF

5. Взгляд в будущее

Эволюция многомода не остановилась на OM5. Ведутся исследования для поддержки ещё более высоких скоростей (200G, 400G) на многомодовой платформе. Однако доминирование одномодового волокна (SMF) в магистральных сетях и снижение стоимости одномодных трансиверов создают серьёзную конкуренцию. Ниша MMF остается неизменной: экономичные, высокоскоростные соединения на короткие дистанции (до 500м) внутри ЦОДов и зданий, где его преимущество в общей стоимости системы (оборудование + монтаж) остается значительным.