Cáp quang đa mode là gì?

cáp quang đa mode

Cáp quang đa mode (sợi đa mode hoặc cáp MM hoặc cáp quang) là loại cáp quang được sử dụng chủ yếu cho liên lạc khoảng cách ngắn, chẳng hạn như trong các tòa nhà hoặc trong khuôn viên trường. Các liên kết đa chế độ điển hình có tốc độ dữ liệu từ 10 Mbit/s đến 10 Gbit/s trên chiều dài liên kết lên tới 600 mét, quá đủ cho hầu hết các ứng dụng tại cơ sở.

Lĩnh vực ứng dụng

Thiết bị sử dụng cho truyền thông cáp quang đa chế độ có giá thành rẻ hơn thiết bị sử dụng cho truyền thông cáp quang đơn mode. Giới hạn khoảng cách và tốc độ truyền thông thường là 100 Mbit/s lên tới 2 km (100BASE-FX), 1 Gbit/s lên tới 220-550 m (1000BASE-SX) và 10 Gbit/s lên tới 300 m (10GBASE-SX) -SR )), chẳng hạn như mô-đun quang SR 10G SFP+, mô-đun quang 10G XFP, mô-đun quang 10G X2 và các mô-đun 10G khác.

Sợi đa mode thường được sử dụng trong việc xây dựng các ứng dụng đường trục do dung lượng và độ tin cậy cao. Ngày càng có nhiều người dùng tận dụng cáp quang gần gũi hơn với người dùng bằng cách kết nối nó với máy tính để bàn hoặc khu vực của họ. Các kiến ​​trúc tuân thủ tiêu chuẩn như hệ thống cáp tập trung và tủ cáp quang đến viễn thông cho phép người dùng tận dụng khả năng khoảng cách của cáp quang bằng cách tập trung các thiết bị điện tử trong phòng viễn thông, thay vì có các thiết bị điện tử hoạt động ở mọi tầng.

So sánh với sợi quang đơn mode

Sự khác biệt chính giữa sợi quang đa mode và sợi đơn mode là đường kính lõi của sợi quang đơn mode lớn hơn nhiều, thường là 50-100 micron; lớn hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng mang trong nó. Sợi đa mode có khả năng “thu thập ánh sáng” cao hơn sợi đơn mode. Trong thực tế, kích thước lõi lớn hơn giúp đơn giản hóa kết nối và cũng cho phép sử dụng các thiết bị điện tử chi phí thấp hơn như điốt phát sáng (LED) và laser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng (VCSEL) hoạt động ở bước sóng 850 nm và 1300 nm (trong viễn thông). Sợi quang đơn mode được sử dụng hoạt động ở bước sóng 1310 hoặc 1550 nm và yêu cầu nguồn laser đắt tiền hơn (sợi quang đơn mode phù hợp với hầu hết các bước sóng ánh sáng khả kiến). Sợi đa mode có giới hạn sản phẩm về khoảng cách băng thông thấp hơn so với sợi đơn mode. Bởi vì sợi đa mode có kích thước lõi lớn hơn sợi đơn mode, nên nó hỗ trợ nhiều chế độ truyền do đó bị hạn chế bởi sự phân tán phương thức, trong khi sợi quang đơn mode thì bị hạn chế. thì không. Các nguồn sáng LED, đôi khi được sử dụng với sợi quang đa mode, tạo ra nhiều bước sóng, mỗi bước sóng truyền đi với tốc độ khác nhau. Ngược lại, tia laser được sử dụng để điều khiển sợi quang đơn mode tạo ra ánh sáng kết hợp ở một bước sóng duy nhất. Sự phân tán này là một hạn chế khác. chiều dài hữu ích của cáp quang đa mode cáp. Do kích thước lõi lớn hơn, sợi đa mode có khẩu độ số cao hơn, nghĩa là chúng có thể thu được nhiều ánh sáng hơn sợi đơn mode. Do sự phân tán phương thức trong sợi quang, sợi đa mode có tốc độ mở rộng xung cao hơn sợi đơn mode, điều này hạn chế khả năng truyền thông tin của sợi đa mode. Sợi quang đơn mode được sử dụng phổ biến nhất cho nghiên cứu khoa học có độ chính xác cao vì chỉ cho phép một chế độ truyền ánh sáng giúp ánh sáng tập trung chính xác dễ dàng hơn. Màu vỏ đôi khi được sử dụng để phân biệt dây/cáp quang đa mode với singlemode, nhưng không phải lúc nào cũng có thể dựa vào nó để phân biệt các loại cáp. Đối với các ứng dụng dân sự, tiêu chuẩn TIA{22}}C khuyến nghị lớp vỏ màu vàng cho sợi đơn mode và lớp vỏ màu cam cho sợi đa mode 50/125 µm (OM2) và 62,5/125 µm (OM1). Aqua được khuyến nghị sử dụng với sợi OM3 "được tối ưu hóa bằng laser" 50/125 µm.

kiểu

Sợi đa mode được mô tả bằng đường kính lõi và lớp bọc của nó. Do đó, sợi quang đa mode 62,5/125 µm có kích thước lõi là 62,5 micromet (µm) và đường kính lớp bọc là 125 µm. Sự chuyển đổi giữa lõi và lớp bọc có thể rõ ràng, được gọi là cấu hình chỉ số bước hoặc có thể là sự chuyển đổi dần dần, được gọi là cấu hình chỉ số được phân loại. Hai loại này có đặc tính phân tán khác nhau và do đó khoảng cách truyền hiệu quả khác nhau. Hơn nữa, sợi đa mode được mô tả bằng hệ thống phân loại (OM1, OM2 và OM3) được thiết lập theo tiêu chuẩn ISO 11801, dựa trên sợi đa mode băng thông phương thức. OM4 (được định nghĩa trong TIA{11}}AAAD) đã được hoàn thiện vào tháng 8 năm 2009 và được TIA xuất bản vào cuối năm 2009. Cáp OM4 sẽ hỗ trợ liên kết 125m ở tốc độ 40 và 100 Gbit/s.

Trong nhiều năm, sợi quang đa mode 62,5/125 µm (OM1) và 50/125 µm thông thường (OM2) đã được triển khai rộng rãi trong các ứng dụng tại cơ sở. Những sợi này có thể dễ dàng hỗ trợ các ứng dụng từ Ethernet (10 Mbit/s) đến Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) và lý tưởng để sử dụng với bộ phát LED do kích thước lõi tương đối lớn của chúng. Các triển khai mới hơn thường sử dụng sợi đa mode 50/125 µm được tối ưu hóa bằng laser (OM3). Cáp quang đáp ứng chỉ định này cung cấp đủ băng thông để hỗ trợ 10 Gigabit Ethernet trong phạm vi 300 mét. Kể từ khi phát hành tiêu chuẩn này, các nhà sản xuất cáp quang đã cải thiện đáng kể quy trình sản xuất của họ và có thể tạo ra các loại cáp hỗ trợ 10 GbE lên đến 550 mét. Sợi đa chế độ được tối ưu hóa bằng Laser (LOMMF) được thiết kế để sử dụng với VCSEL 850nm và được sử dụng rộng rãi trong các bộ thu phát MM SFP bao gồm SPT-P851G-S5D, SPT-P854G-S3xD và các loại khác.

Quá trình di chuyển sang LOMMF/OM3 đã diễn ra khi người dùng nâng cấp lên mạng tốc độ cao hơn. Đèn LED có tốc độ điều chế tối đa là 622 Mbit/s vì chúng không thể bật/tắt đủ nhanh để hỗ trợ các ứng dụng băng thông cao hơn. VCSEL có khả năng điều chế vượt quá 10 Gbit/s và được sử dụng trong nhiều mạng tốc độ cao.

Các biến thể trong phân phối nguồn VCSEL cũng như tính đồng nhất của sợi có thể gây ra sự phân tán phương thức, có thể được đo bằng độ trễ phương thức vi sai (DMD). Phân tán phương thức là hiệu ứng gây ra bởi tốc độ khác nhau của từng phương thức trong một xung ánh sáng. Hiệu ứng thực sự là làm cho các xung ánh sáng tách ra hoặc truyền đi một khoảng cách khiến máy thu khó xác định được các số 1 và 0 riêng lẻ (điều này được gọi là nhiễu giữa các ký hiệu). Độ dài càng lớn thì độ phân tán phương thức càng lớn. Để chống lại sự phân tán phương thức, LOMMF được sản xuất theo cách loại bỏ những thay đổi trong sợi có thể ảnh hưởng đến tốc độ truyền xung ánh sáng. Cấu hình chỉ số khúc xạ được tăng cường để cho phép truyền VCSEL và ngăn chặn sự lan truyền xung. Kết quả là, sợi quang có thể duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu trong khoảng cách xa hơn, tối đa hóa băng thông.

Các loại đầu nối cáp quang đa mode

Các loại đầu nối cáp quang đa chế độ đang lưu hành trên thị trường bao gồm ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN và MTP&MPO. Các loại đầu nối cáp quang được sử dụng phổ biến nhất là ST, SC, FC và LC. Mỗi người đều có điểm mạnh, điểm yếu và khả năng riêng. Vậy sự khác biệt là gì và chúng có ý nghĩa gì trong việc thực hiện? Bảng các đầu nối cáp quang đa mode phổ biến này nêu ra những ưu và nhược điểm.