ใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมดคืออะไร?

ใยแก้วนำแสงมัลติโหมด

มัลติโหมดไฟเบอร์ (มัลติโหมดไฟเบอร์ หรือ MM ไฟเบอร์ หรือไฟเบอร์ออปติก) เป็นไฟเบอร์ออปติกชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นหลักสำหรับการสื่อสารระยะสั้น เช่น ภายในอาคารหรือในมหาวิทยาลัย ลิงค์มัลติโหมดทั่วไปมีอัตราข้อมูล 10 Mbit/s ถึง 10 Gbit/s ที่ความยาวลิงค์สูงสุด 600 เมตร ซึ่งเกินเพียงพอสำหรับการใช้งานในสถานที่ส่วนใหญ่

พื้นที่ใช้งาน

อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกแบบหลายโหมดมีราคาถูกกว่าอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกแบบโหมดเดียว ความเร็วการส่งข้อมูลโดยทั่วไปและขีดจำกัดระยะทางคือ 100 Mbit/s สูงสุด 2 กม. (100BASE-FX), 1 Gbit/s สูงสุด 220-550 ม. (1000BASE-SX) และ 10 Gbit/s สูงสุด 300 ม. (10GBASE-SX) -SR )) เช่น โมดูลออปติคัล SR 10G SFP+, โมดูลออปติคัล 10G XFP, โมดูลออปติคัล 10G X2 และโมดูล 10G อื่น ๆ

โดยทั่วไปแล้วไฟเบอร์มัลติโหมดจะใช้ในการสร้างแอปพลิเคชันแกนหลักเนื่องจากมีความจุและความน่าเชื่อถือสูง ผู้ใช้จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ใช้ประโยชน์จากใยแก้วนำแสงใกล้กับผู้ใช้มากขึ้นโดยเชื่อมต่อกับเดสก์ท็อปหรือพื้นที่ของตน สถาปัตยกรรมที่เป็นไปตามมาตรฐาน เช่น การเดินสายแบบรวมศูนย์และตู้ไฟเบอร์ถึงโทรคมนาคม ช่วยให้ผู้ใช้สามารถใช้ประโยชน์จากความสามารถด้านระยะห่างของไฟเบอร์โดยการรวมศูนย์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไว้ในห้องโทรคมนาคม แทนที่จะมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอคทีฟในทุกชั้น

เปรียบเทียบกับไฟเบอร์โหมดเดี่ยว

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมัลติโหมดไฟเบอร์และไฟเบอร์โหมดเดี่ยวก็คือ เส้นผ่านศูนย์กลางแกนของไฟเบอร์แบบแรกนั้นใหญ่กว่ามาก โดยทั่วไปคือ 50-100 ไมครอน ใหญ่กว่าความยาวคลื่นของแสงที่พาดผ่านเข้าไปมาก ไฟเบอร์มัลติโหมดมีความสามารถในการ "รวบรวมแสง" สูงกว่าไฟเบอร์โหมดเดี่ยว ในทางปฏิบัติ ขนาดคอร์ที่ใหญ่ขึ้นทำให้การเชื่อมต่อง่ายขึ้น และยังช่วยให้ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีต้นทุนต่ำกว่า เช่น ไดโอดเปล่งแสง (LED) และเลเซอร์เปล่งแสงพื้นผิวช่องแนวตั้ง (VCSEL) ที่ทำงานที่ความยาวคลื่น 850 นาโนเมตรและ 1300 นาโนเมตร (ในโทรคมนาคม เส้นใยโหมดเดี่ยวที่ใช้ทำงานที่ 1310 หรือ 1550 นาโนเมตร และต้องใช้แหล่งเลเซอร์ที่มีราคาแพงกว่า (เส้นใยโหมดเดี่ยวเหมาะสำหรับการมองเห็นเกือบทั้งหมด ความยาวคลื่นแสง) อย่างไรก็ตาม ไฟเบอร์มัลติโหมดมีข้อจำกัดด้านผลิตภัณฑ์ระยะทางแบนด์วิธต่ำกว่าไฟเบอร์โหมดเดียว เนื่องจากมัลติโหมดมีขนาดแกนที่ใหญ่กว่าไฟเบอร์โหมดเดี่ยว จึงรองรับโหมดการแพร่กระจายหลายโหมด ดังนั้นจึงถูกจำกัดด้วยการกระจายแบบโมดัล ในขณะที่ไฟเบอร์โหมดเดียวไม่ใช่ แหล่งกำเนิดแสง LED ซึ่งบางครั้งใช้กับไฟเบอร์มัลติโหมดจะสร้างช่วงความยาวคลื่นโดยแต่ละอันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ที่ใช้ในการขับเคลื่อนไฟเบอร์โหมดเดี่ยวจะสร้างแสงที่สอดคล้องกันในครั้งเดียว ความยาวคลื่น การกระจายตัวนี้เป็นข้อจำกัดอีกประการหนึ่งของความยาวที่เป็นประโยชน์ของสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบมัลติโหมด เนื่องจากขนาดแกนกลางที่ใหญ่กว่า ไฟเบอร์มัลติโหมดจึงมีรูรับแสงตัวเลขที่สูงกว่า ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถรวบรวมแสงได้มากกว่าไฟเบอร์โหมดเดี่ยว เนื่องจากการกระจายตัวของโมดัลในไฟเบอร์ ไฟเบอร์มัลติโหมดจึงมีอัตราการขยายตัวของพัลส์ที่สูงกว่าไฟเบอร์โหมดเดี่ยว ซึ่งจะจำกัดความสามารถในการส่งข้อมูลของไฟเบอร์มัลติโหมด เส้นใยโหมดเดี่ยวมักใช้สำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่มีความแม่นยำสูง เนื่องจากการอนุญาตให้มีการแพร่กระจายของแสงเพียงโหมดเดียวทำให้แสงสามารถโฟกัสได้อย่างถูกต้องได้ง่ายขึ้น บางครั้งสีแจ็คเก็ตใช้เพื่อแยกความแตกต่างสายแพทช์ไฟเบอร์ออปติกแบบมัลติโหมด/สายเคเบิลจากโหมดเดี่ยว แต่ไม่สามารถอาศัยการแยกแยะประเภทสายเคเบิลได้เสมอไป สำหรับการใช้งานพลเรือน มาตรฐาน TIA-598C แนะนำให้ใช้แจ็คเก็ตสีเหลืองสำหรับไฟเบอร์โหมดเดี่ยวและแจ็คเก็ตสีส้มสำหรับไฟเบอร์มัลติโหมด 50/125 µm (OM2) และ 62.5/125 µm (OM1) ขอแนะนำให้ใช้ Aqua กับไฟเบอร์ OM3 "ปรับด้วยเลเซอร์" ขนาด 50/125 µm

พิมพ์

มัลติไฟเบอร์อธิบายโดยขนาดแกนกลางและเส้นผ่านศูนย์กลางหุ้ม ดังนั้น ไฟเบอร์มัลติโหมด 62.5/125 µm จึงมีขนาดแกน 62.5 ไมโครเมตร (µm) และเส้นผ่านศูนย์กลางหุ้ม 125 µm การเปลี่ยนแปลงระหว่างแกนกลางและการหุ้มสามารถคมชัดได้ ซึ่งเรียกว่าโปรไฟล์ดัชนีขั้นตอน หรืออาจเป็นการเปลี่ยนแปลงทีละน้อย ซึ่งเรียกว่าโปรไฟล์ดัชนีแบบให้คะแนน ทั้งสองประเภทมีลักษณะการกระจายตัวที่แตกต่างกัน ดังนั้นระยะการแพร่กระจายที่มีประสิทธิภาพจึงแตกต่างกัน นอกจากนี้ มัลติไฟเบอร์ยังอธิบายโดยใช้ระบบการจำแนกประเภท (OM1, OM2 และ OM3) ที่กำหนดโดยมาตรฐาน ISO 11801 ซึ่งอิงตามไฟเบอร์มัลติโหมดแบนด์วิธโมดอล OM4 (กำหนดไว้ใน TIA-492-AAAD) ได้รับการสรุปในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2552 และเผยแพร่โดย TIA ในปลายปี พ.ศ. 2552 สายเคเบิล OM4 จะรองรับการเชื่อมต่อ 125 เมตรที่ 40 และ 100 Gbit/s

หลายปีที่ผ่านมา ไฟเบอร์มัลติโหมดขนาด 62.5/125 µm (OM1) และไฟเบอร์มัลติโหมดขนาด 50/125 µm (OM2) แบบธรรมดาได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในการใช้งานในสถานที่ ไฟเบอร์เหล่านี้สามารถรองรับแอปพลิเคชันตั้งแต่อีเธอร์เน็ต (10 Mbit/s) ไปจนถึง Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) ได้อย่างง่ายดาย และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานกับตัวส่งสัญญาณ LED เนื่องจากขนาดแกนที่ค่อนข้างใหญ่ การใช้งานที่ใหม่กว่าโดยทั่วไปจะใช้มัลติไฟเบอร์มัลติโหมดขนาด 50/125 µm ที่ปรับให้เหมาะสมด้วยเลเซอร์ (OM3) ไฟเบอร์ออปติกที่ตรงตามข้อกำหนดนี้ให้แบนด์วิดท์เพียงพอเพื่อรองรับ 10 Gigabit Ethernet สูงถึง 300 เมตร นับตั้งแต่เปิดตัวมาตรฐาน ผู้ผลิตไฟเบอร์ออปติกได้ปรับปรุงกระบวนการผลิตของตนอย่างมาก และสามารถสร้างสายเคเบิลที่รองรับ 10 GbE สูงถึง 550 เมตร Laser Optimized Multimode Fiber (LOMMF) ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับ VCSEL ขนาด 850 นาโนเมตร และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องรับส่งสัญญาณ MM SFP รวมถึง SPT-P851G-S5D, SPT-P854G-S3xD และอื่นๆ

การโยกย้ายไปยัง LOMMF/OM3 เกิดขึ้นแล้วเมื่อผู้ใช้อัปเกรดเป็นเครือข่ายความเร็วสูงกว่า LED มีอัตราการมอดูเลตสูงสุด 622 Mbit/s เนื่องจากไม่สามารถเปิด/ปิดได้เร็วพอที่จะรองรับแอปพลิเคชันแบนด์วิธที่สูงขึ้น VCSEL มีความสามารถในการมอดูเลตเกิน 10 Gbit/s และใช้ในเครือข่ายความเร็วสูงหลายแห่ง

ความแปรผันในการกระจายกำลังของ VCSEL และความสม่ำเสมอของไฟเบอร์อาจทำให้เกิดการกระจายตัวของโมดัล ซึ่งสามารถวัดได้โดยใช้ดิฟเฟอเรนเชียลโมดัลดีเลย์ (DMD) การกระจายแบบโมดัลเป็นผลที่เกิดจากความเร็วที่แตกต่างกันของแต่ละโหมดในพัลส์แสง ผลกระทบสุทธิคือการทำให้พัลส์แสงแยกจากกันหรือเคลื่อนที่เป็นระยะทางที่ทำให้ยากสำหรับเครื่องรับในการระบุ 1 วินาทีและ 0 แต่ละตัว (ซึ่งเรียกว่าการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์) ยิ่งความยาวมากเท่าใด การกระจายตัวของกิริยาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เพื่อต่อสู้กับการกระจายตัวของโมดัล LOMMF ผลิตขึ้นในลักษณะที่กำจัดการเปลี่ยนแปลงในเส้นใยที่อาจส่งผลต่อความเร็วที่พัลส์แสงเคลื่อนที่ โปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงได้รับการปรับปรุงเพื่อให้สามารถส่งสัญญาณ VCSEL และป้องกันการแพร่กระจายของพัลส์ เป็นผลให้ไฟเบอร์สามารถรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณในระยะทางที่ไกลขึ้น และเพิ่มแบนด์วิดธ์สูงสุด

ประเภทตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกแบบมัลติโหมด

ประเภทของตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกแบบหลายโหมดที่หมุนเวียนในตลาด ได้แก่ ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN และ MTP&MPO ประเภทของตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกที่ใช้กันมากที่สุดคือ ST, SC, FC และ LC แต่ละคนมีจุดแข็ง จุดอ่อน และความสามารถของตัวเอง แล้วความแตกต่างคืออะไร และมีความหมายอย่างไรในการนำไปปฏิบัติ? ตารางตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกมัลติโหมดทั่วไปนี้สรุปข้อดีและข้อเสีย