멀티 모드 광섬유

Multi-mode optical fiber
멀티 모드 파이버 제거

멀티 모드 광섬유는 주로 건물 내부나 캠퍼스 등 단거리 통신에 사용되는 광섬유의 일종입니다.멀티 모드 링크는 최대 100 Gbit/s의 데이터 레이트에 사용할 수 있습니다.멀티 모드 파이버는 코어 직경이 상당히 커서 여러 광모드를 전파할 수 있으며 모달 분산으로 인해 전송 링크의 최대 길이를 제한합니다.표준 G.651.1에서는 가장 널리 사용되는 형태의 멀티 모드 광섬유가 정의되어 있습니다.

적용들

멀티 모드 광섬유 경유 통신에 사용되는 기기는 싱글 모드 광섬유보다 [1]저렴합니다.표준 전송 속도 및 거리 제한은 최대 2km(100BASE-FX)의 경우 100 Mbit/s, 최대 1000m의 경우 1 Gbit/s, 최대 550m의 [2]경우 10 Gbit/s입니다.

멀티 모드 광섬유는 대용량과 신뢰성 때문에 일반적으로 건물 내 백본애플리케이션에 사용됩니다.데스크톱 또는 존에 파이버를 실행함으로써 사용자와 가까운 곳에서 파이버의 이점을 활용하는 사용자가 늘고 있습니다.집중형 케이블 접속이나 통신 인클로저에의 파이버등의 표준 준거 아키텍처에 의해, 각 층에 액티브한 전자 기기를 설치하는 것이 아니라, 통신실에 전자 기기를 집중 관리해, 파이버의 거리 기능을 활용할 수 있습니다.

멀티 모드 파이버는 미니어처 광섬유 분광기(분광계, 소스 및 샘플링 액세서리)에서 광신호를 전송하기 위해 사용되며 최초의 휴대용 분광계 개발에 중요한 역할을 했습니다.

멀티 모드 파이버는 레이저 용접 등 광섬유를 통해 높은 광파워를 전달할 때도 사용됩니다.

싱글 모드 파이버와의 비교

고정 반지름 및 굴절률에서는 광섬유에서 허용되는 모드의 수는 사용되는 파장에 따라 달라집니다(간단함을 위해 TE 모드의 에너지 분포만 표시).

멀티 모드 광섬유와 싱글 모드 광섬유의 주요 차이점은 전자의 코어 직경이 훨씬 더 크다는 것입니다(일반적으로 50~100 마이크로미터). 이는 전달되는 빛의 파장보다 훨씬 더 크다는 것입니다.멀티 모드 파이버는, 코어가 크고, 개구수가 클 가능성도 있기 때문에, 싱글 모드 파이버보다 「광채집」능력이 높아집니다.실질적으로 코어 사이즈가 클수록 접속이 심플해지고 850 nm 및 1300 nm 파장(통상 통신에 사용되는 싱글모드 파이버는 1310 nm 또는[3] 1550 nm에서 동작)으로 동작하는 발광 다이오드(LED)나 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)등의 저비용 전자 장치를 사용할 수 있습니다.단, 싱글 모드파이버에 비해 멀티 모드파이버 대역폭-디스턴스 제품 제한은 낮습니다.멀티 모드 파이버는 싱글 모드파이버보다 코어 사이즈가 크기 때문에 여러 전파 모드를 지원합니다.따라서 모드 분산에 의해 제한되지만 싱글모드는 그렇지 않습니다.

멀티 모드 파이버와 함께 사용되는 LED 광원은 다양한 파장을 생성하며 각각 다른 속도로 전파됩니다.이 색분산은 멀티모드 광케이블의 유용한 길이의 또 다른 제한입니다.반면 싱글 모드 파이버를 구동하기 위해 사용되는 레이저는 단일 파장의 간섭성 빛을 생성합니다.모드 분산에 의해 멀티 모드파이버는 싱글 모드파이버보다 펄스 확산 레이트가 높아 멀티 모드파이버의 정보 전송 용량이 제한됩니다.

단일 모드 섬유는 빛을 하나의 전파 모드로만 제한하면 강한 회절 제한 지점에 초점을 맞출 수 있기 때문에 고정밀 과학 연구에 자주 사용됩니다.

멀티 모드 케이블과 싱글 모드 케이블을 구별하기 위해 재킷 색상이 사용되는 경우가 있습니다.표준 TIA-598C에서는 타입에 [4]따라 싱글모드 파이버에는 옐로우 재킷, 멀티모드 파이버에는 오렌지색 또는 아쿠아색을 사용할 것을 권장합니다.일부 벤더는 고성능 OM4 통신 파이버를 다른 [5]타입과 구별하기 위해 바이올렛을 사용하고 있습니다.

종류들

멀티 모드 파이버는 코어 및 클래딩 직경으로 나타납니다.따라서 62.5/125 μm 멀티모드 파이버는 코어크기가 62.5마이크로미터(μm), 클래드 직경이 125 μm이다.코어 및 클래딩 간의 이행은 스텝 인덱스 프로파일이라고 하는 첨예할 수도 있고 그레이드 인덱스 프로파일이라고 하는 단계적 이행이라고 하는 단계적 이행은 그레이드 인덱스 프로파일이라고 불립니다.두 유형은 분산 특성이 다르기 때문에 유효 전파 [6]거리가 다릅니다.멀티 모드 파이버는 그레이드 또는 스텝인덱스 [7]프로파일 중 하나로 구성할 수 있습니다.

또한 멀티 모드 파이버는 멀티 모드파이버의 모드 대역폭을 기반으로 하는 ISO 11801 표준(OM1, OM2, OM3)에 의해 결정된 분류 시스템을 사용하여 기술됩니다.OM4(TIA-492-AAAD에 정의)는 2009년 [8]8월에 완성되었으며 2009년 말까지 [9]TIA에 의해 발행되었다.OM4 케이블은 40 기가비트/초 및 100 기가비트/초의 125m 링크를 지원합니다.문자 "OM"은 옵티컬멀티 모드를 나타냅니다.

수년 동안 62.5/125μm(OM1) 및 기존의 50/125μm 멀티 모드 파이버(OM2)는 구내 애플리케이션에 널리 배치되었습니다.이러한 파이버는 이더넷(10 Mbit/s)에서 기가비트이더넷(1 Gbit/s)까지 다양한 애플리케이션을 쉽게 지원할 수 있으며, 코어 사이즈가 비교적 크기 때문에 LED 트랜스미터에서 사용하기에 이상적이었습니다.새로운 도입에서는 레이저에 최적화된50/125 μm 멀티 모드파이버(OM3)를 사용하는 경우가 많습니다.이 지정에 적합한 파이버는 최대 300m의 10기가비트이더넷을 지원하기에 충분한 대역폭을 제공합니다.광섬유 제조업체는 이 표준이 발표된 이후 제조 공정을 대폭 개선했으며 최대 400m까지 10GbE를 지원하는 케이블을 만들 수 있습니다.Laser Optimized Multi-Mode Fiber(LOMMF; 레이저 최적화 멀티 모드파이버)는 850 nm VCEL에서 사용하도록 설계되어 있습니다.

오래된 FDDI 등급, OM1 및 OM2 파이버는 10GBASE-LRM을 통해 10기가비트이더넷에 사용할 수 있습니다.단, 이를 위해서는 EDC를 지원하는 SFP+ 인터페이스가 필요합니다.따라서 모든 스위치, 라우터 및 기타 기기가 이러한 SFP+ 모듈을 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

유저가 고속 네트워크로 업그레이드 할 때에, LOMMF/OM3 로의 이행이 행해지고 있습니다.LED의 최대 변조율은 622 Mbit/s입니다[citation needed].이는 LED가 고대역폭 애플리케이션을 지원할 수 있을 정도로 빠르게 온/오프할 수 없기 때문입니다.VCSEL은 10 Gbit/s 이상의 변조가 가능하며 많은 고속 네트워크에서 사용됩니다.

200 및 400 기가비트이더넷 속도(예: 400GBASE-SR4.2)에서는 OM4 이하 사양의 멀티 모드파이버에서도[10] WDM(Wavelength-division multiplexing)을 사용합니다.2017년 OM5는 TIA 및 ISO에 의해 WDM MMF용으로 표준화되었으며 850nm의 최소 모드 대역폭뿐만 아니라 850~953nm 범위의 곡선을 지정했습니다.

케이블은 재킷 색상으로 구분할 수 있습니다.62.5/125μm(OM1) 및 50/125μm(OM2)의 경우 주황색 재킷을 권장하며, 50/125μm의 "레이저 최적화" OM3 및 OM4 [4]파이버에는 아쿠아를 권장합니다.일부 파이버 벤더는 "OM4+"에 바이올렛을 사용합니다.OM5는 공식 색상인 라임 그린입니다.

VCSEL 전원 프로파일은 광섬유 균일성의 변화와 함께 Differential Modal Delay(DMD; 차분 모달 지연)에 의해 측정되는 모달 분산을 일으킬 수 있습니다.모달 분산은 광펄스 내의 각 모드의 속도가 다르기 때문에 발생합니다.순효과는 광펄스를 거리에 걸쳐 확산시켜 심볼간 간섭을 일으킵니다.길이가 클수록 모달 분산이 커집니다.모달 분산에 대처하기 위해 LOMMF는 광펄스가 이동할 수 있는 속도에 영향을 줄 수 있는 파이버의 변동을 배제하는 방식으로 제조됩니다.굴절률 프로파일은 VCSEL 전송 및 펄스 확산을 방지하기 위해 강화되었습니다.그 결과 파이버는 장거리에 걸쳐 신호 무결성을 유지하며 대역폭을 최대화할 수 있습니다.

비교

멀티 모드 파이버를 통한 이더넷 베리에이션의 최소 도달 범위
카테고리 최소 모달 대역폭
850 / 953 / 1300 nm[a] 		패스트 이더넷 100BASE-FX 1 Gb(1000 Mb) 이더넷1000BASE-SX 1 Gb(1000 Mb) 이더넷1000BASE-LX 10 Gb 이더넷 10GBASE-SR 10 Gb 이더넷 10GBASE-LRM(EDC 필요) 25 Gb 이더넷 25GBASE-SR 40 Gb 이더넷

40GBASE-SWDM4

 40 Gb 이더넷 40GBASE-SR4 100 Gb 이더넷100GBASE-SR10
FDDI(62.5/125) 160 / – / 500 MHz / km 2000m[11] 220 m[12] 550[13] m (모드 컨디셔닝 패치 코드 필요)[14][15] 26미터[16] 220 m[17] 지원되지 않음 지원되지 않음 지원되지 않음 지원되지 않음
OM1(62.5/125) 200 / – / 500 MHz / km 275m[12] 33미터[11] 220 m 지원되지 않음 지원되지 않음 지원되지 않음 지원되지 않음
OM2(50/125) 500 / – / 500 MHz / km 550 m[2] 82미터[2] 220 m 지원되지 않음 지원되지 않음 지원되지 않음 지원되지 않음
OM3 (50/125) *레이저 최적화* 1500 / – / 500 MHz / km 550 m (모드 컨디셔닝 패치 코드 사용 [14]안 함) 300미터[11] 220 m 70미터 240m[18]

듀플렉스 LC

 100미터[2]

(330 m QSFP + eSR4[19])

 100미터[2]
OM4 (50/125) *레이저 최적화* 3500 / – / 500 MHz / km 400미터[20] 220m 이상 100미터 350m[18]

듀플렉스 LC

 150미터[2]

(550 m QSFP + eSR4[19])

 150미터[2]
단파 WDM용[21] OM5(50/125) '광대역 멀티 모드' 3500/1850/500MHz/km 220m 이상 100미터
  1. ^ 850/953 nm의 OFL 오버필 시작 / 1310 nm의 EMB 유효 모드 대역폭

동그라미 플럭스

IEC 61280-4-1(현재의 TIA-526-14-B) 규격에서는 동그라미로 둘러싸인 플럭스를 정의하고 있습니다.[22]이 플럭스는 (다양한 파이버 직경의 경우) 파이버코어가 과충전 또는 과소충전되지 않도록 하기 위해 테스트광 사출 크기를 지정합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Telecommunications Industry Association. "Multimode Fiber for Enterprise Networks". Archived from the original on June 4, 2009. Retrieved June 4, 2008.
  2. ^ a b c d e f g Furukawa Electric North America. "OM4 - The next generation of multimode fiber" (PDF). Archived from the original (PDF) on April 22, 2014. Retrieved May 16, 2012.
  3. ^ ARC Electronics (October 1, 2007). "Fiber Optic Cable Tutorial". Archived from the original on October 23, 2018. Retrieved March 4, 2015.
  4. ^ a b "Fiber optic cable color codes". Tech Topics. The Fiber Optic Association. Retrieved September 17, 2009.
  5. ^ Crawford, Dwayne (September 11, 2013). "Who is Erika Violet and what is she doing in my data center?". Tech Topics. Belden. Retrieved February 12, 2014.
  6. ^ British FibreOptic Industry Association. "Optical Fibers Explained" (PDF). Retrieved April 9, 2011.
  7. ^ "Fiber Optics Overview". Retrieved November 23, 2012.
  8. ^ "Meeting Report #14" (PDF). Telecommunications Industry Association.
  9. ^ Kish, Paul (January 1, 2010). "Next generation fiber arrives". # Cabling Networking Systems. Business Information Group.
  10. ^ IEEE 802.3 조항 150
  11. ^ a b c Hewlett-Packard Development Company, L.P. (2007). "100BASE-FX Technical Brief" (PDF). Archived from the original (PDF) on October 9, 2012. Retrieved November 20, 2012.
  12. ^ a b IEEE 802.3-2012 조항 38.3
  13. ^ 1000BASE-LX용 IEEE 802.3 38.4 PMD-MDI 광사양
  14. ^ a b Cisco Systems, Inc (2009). "Cisco Mode-Conditioning Patch Cord Installation Note". Retrieved February 20, 2015.
  15. ^ 모든 멀티 모드 파이버 접속과 마찬가지로 패치코드의 MMF 세그먼트는 케이블플랜트 내의 파이버타입과 일치해야 합니다(Clause 38.11.4).
  16. ^ "Cisco 10GBASE X2 Modules Data Sheet". Cisco. Retrieved June 23, 2015.
  17. ^ "What is a 10GBASE-LRM transceiver and why do I need it?". CBO GmbH. Retrieved December 3, 2019.
  18. ^ a b "40GE SWDM4 QSFP+ Optical Transceiver Finisar Corporation". www.finisar.com. Retrieved February 6, 2018.
  19. ^ a b "40G Extended Reach with Corning Cable Systems OM3/OM4 Connectivity with the Avago 40G QSFP+ eSR4 Transceiver" (PDF). Corning. 2013. Retrieved August 14, 2013.
  20. ^ "IEEE 802.3". Retrieved October 31, 2014.
  21. ^ "TIA Updates Data Center Cabling Standard to Keep Pace with Rapid Technology Advancements". TIA. August 9, 2017. Retrieved August 27, 2018.
  22. ^ Goldstein, Seymour. "Encircled flux improves test equipment loss measurements". Cabling Installation & Maintenance. Retrieved June 1, 2017.

외부 링크