Объяснение стандартов мультимодного волокна: OM1 vs OM2 vs OM3 vs OM4 vs OM5

В современных оптических сетях короткого радиуса действиястандарты мультимодового волокнаОни определяют, как класс волокон ведет себя с точки зрения геометрии ядра, модальной полосы пропускания, поддерживаемой оптики и практического диапазона передачи.и OM5 так важно в корпоративных позвоночникахПоскольку плотность трафика увеличивается с помощью облачных вычислений, кластеров ИИ, трафика серверов восток-запад и более быстрых переключателей,Выбор неправильного класса ОМ может создать сложный потолок модернизации задолго до того, как кабельная установка достигнет своего физического конца жизни.

Пять классов ОМ также отражают реальный технологический сдвиг. Ранние мультимодные системы были построены вокруг передачи эпохи светодиодов и устаревших расстояний LAN.На основе VCSELОптики малого радиуса действия и в конечном итоге дляширокополосный мультимодПонимание того, что эволюция является ключом к правильному чтению спецификаций и принятию лучших решений по проектированию.

Стандарты мультимодного волокна - это классифицированные OM категории производительности, используемые для различения мультимодного волокна по размеру ядра, поведению полосы пропускания, поддерживаемым источникам света,и практического охвата в оптических сетях на короткие расстояния.В современном языке кабелирования семейство OM входит в более широкую систему стандартов, используемую TIA и ISO / IEC для классификации оптических волокон для структурированного кабелирования и поддержки сетевых приложений.

Иллюстрация обложки стандартов мультимодного волокна

Мультимодное волокно одновременно переносит свет по многим путям распространения.Вот почему его ядро больше, чем одномодное волокно, и почему он привлекателен для узлов малого радиуса действия, которые ценят более дешевые оптические устройстваВ отличие от этого, одномодное волокно предназначено для гораздо более длинных ссылок и другой модели оптического бюджета.В практическом LAN и инженерных центрах обработки данных, мультимод остается наиболее сильным там, где охват относительно короткий, и экономика передатчика имеет значение.

Классы OM имеют значение, потому что они напрямую влияют на то, какая оптика может быть использована, насколько далеко может проходить связь, может ли установленная установка поддерживать следующее поколение Ethernet,и потребует ли маршрут обновления новой кабели или только новых приемопередатчиковДизайнер сети на самом деле не выбирает между цветами или этикетками. Дизайнер выбирает между различными классами модальной полосы пропускания, различными потолками расстояний,и различные варианты будущей миграции.

Основное физическое ограничение мультимодного волокна:модальная дисперсияПоскольку многие световые пути распространяются одновременно, различные режимы не приходят к приемнику в одно и то же время.Это расстояние расширяет импульсы и уменьшает комбинацию скорости и расстояния.С точки зрения инженерии, мультимодное волокно не является фундаментально слабым. Он просто управляется механизмом дисперсии, который должен контролироваться более тщательно по мере роста скорости линии.

Сравнение структуры мультимода и одномода волокон

В более старых мультимодных конструкциях различные оптические пути внутри волокна создавали большие различия задержки между режимами.Это увеличивает интерференции между символами и затрудняет поддержку более высоких скоростей передачи данных на больших расстояниях.Это реальная причина того, что мультимодный охват зависит от приложения и почему два волокна, которые внешне похожи, могут вести себя очень по-разному на 10G, 40G, 100G или 400G.

Современные мультимодные волокна используютиндекс с разбивкойВместо того, чтобы держать показатель преломления ядра постоянным,Градированный индексный волокно изменяет индекс по всему ядру, так что различные режимы откладываются более интеллектуальноРезультатом является более низкая задержка дифференциального режима, лучшая модальная пропускная способность и гораздо лучшая поддержка высокоскоростной передачи на коротком расстоянии, чем старые концепции шагового индекса.

Если есть одна спецификация ошибка инженеры все еще делают, это обращение со всеми многомодными номерами пропускной способности как эквивалентные.ОФЛиEMBЭто различие становится критическим с OM3 и далее.

Модальная дисперсия и принцип разряженного индекса

ОФЛ, или переполненная пропускная полоса запуска, связана с условиями запуска типа LED.Это старейший способ описания мультимодной полосы пропускания и остается актуальным для понимания ранних классов OM и базового модального поведения. OM1 и OM2 являются в основном классами волокон эпохи OFL, и даже для более новых классов OFL не полностью описывает реальную производительность VCSEL.

EMB, или эффективная модальная полоса пропускания, является более важным показателем для оптимизированного лазерным мультимодельным волокном, потому что он гораздо более реалистично отражает условия запуска на базе VCSEL.В резюме Fluke о классах OM, OM3 перечислен на2000 МГц·км EMBна 850 нм, в то время как OM4 и OM5 перечислены на4700 МГц·км EMBЭто основная причина, почему OM3, OM4 и OM5 ведут себя по-разному в современной оптике короткого действия.

Лазерно-оптимизированное мультимодное волокно - это не просто "лучшее мультимодное".Вот почему EMB стала такой важной линией спецификации для OM3, OM4 и OM5, в то время как OM1 и OM2 остаются устаревшими классами без требования EMB в том же смысле.

Самый простой способ понять OM1 через OM5 - рассматривать их как три эры. OM1 и OM2 относятся к эре, ориентированной на светодиоды. OM3 и OM4 относятся к эре VCSEL, оптимизированной с помощью лазера.OM5 расширяет эту логику вширокополосные мультимодные волокна, где ценностное предложение включает передачу с несколькими длинами волн через дуплексное волокно, а не только более 850 нм полосы пропускания.

Илюстрация пропускной способности OFL против EMB

OM1 использует62.5 мкмОсновное и OM2 использования50 мкмОба являются более старыми мультимодными классами без указанного EMB в таблице ссылок Fluke.50 мкмНо они переходят на лазерно оптимизированную территорию производительности, где управление EMB и DMD становится центральным для поддержки приложений.

OM1 и OM2 были полезны в ранних локальных сетях и кампусных средах.OM3 стал важным, когда 10G Ethernet с коротким диапазоном перешел в основной поток переключения центров обработки данныхOM4 укрепил эту роль для 40G и 100G коротких связей, в то время как OM5 был представлен для поддержки широкополосных случаев использования, таких как SWDM и другие дуплексные многоволневые подходы.

OM1 является старейшим основным классом OM и наиболее ясным примером того, почему установленный уровень волокон имеет значение во время обновлений.62.5 мкмядро, опирается на более старое поведение мультимодной полосы пропускания, и лучше всего понимается сегодня как состояние устаревшей инфраструктуры, а не цель для нового дизайна.

В ссылке Fluke OM, OM1 перечислен как62.5 мкм, с200 МГц·км OFL на 850 нм,500 МГц·км OFL на 1300 нм, и ослабление30,5 дБ/км при 850 нми10,5 дБ/км при 1300 нмВ той же таблице показаны типичные значения поддержки275 м для 1000BASE-SXи33 м для 10GBASE-SRЭти цифры объясняют, почему OM1 быстро становится узким горлом в любом серьезном плане обновления 10G.

OM1 по-прежнему появляется в старых зданиях, ранних корпоративных основах и устаревших структурированных кабельных заводах, которые никогда не были спроектированы для современной оптики центров обработки данных с коротким диапазоном действия.Corning отмечает, что 10GBASE-SR включает варианты OM1 и OM2, но с минимальной тягой по сравнению с OM3 и OM4, что именно так большинство инженеров должны думать о OM1 сегодня: это часть истории обратной совместимости, а не историю дизайна, ориентированной на будущее.

OM2 представляет собой переход от62.5/125мультимодный наследник50/125Это меньшее ядро уменьшает количество поддерживаемых режимов и улучшает поведение полосы пропускания, но OM2 по-прежнему принадлежит к устаревшей, не оптимизированной лазером стороне семейства OM.

Флюк перечисляет OM2 как50 мкм, с500 МГц·км OFL на 850 нм и 1300 нм, нет требований к EMB в том же смысле, что и лазерно-оптимизированные волокна, и ослабление30,5 дБ/км при 850 нми10,5 дБ/км при 1300 нмТа же таблица дает550 м для 1000BASE-SXи82 м для 10GBASE-SRЭто сделало OM2 полезным в эпоху гигабитов, но недостаточно сильным для современных ожиданий обновления.

OM2 улучшился, потому что 50 мкм ядро уменьшило модальную дисперсию относительно OM1. Но он все еще не обеспечивает лазерно оптимизированный EMB и DMD управления, которые определяют OM3 и выше. Другими словами,OM2 был значительным улучшением, но это еще не было архитектурным ответом для среды 10G, 40G или 100G, управляемой VCSEL.

OM3 - это то место, где мультимодное волокно стало настоящей рабочей лошадью в центре обработки данных.Это первый широко развернутый класс OM, который явно принадлежит современной эре VCSEL и первый, который делает EMB центральной частью дизайнерского разговора..

Флюк перечисляет OM3 как50 мкм, с1500 МГц·км OFL на 850 нм,2000 МГц·км EMB на 850 нм, ослабление30,0 дБ/км при 850 нми10,5 дБ/км при 1300 нм, и типичная поддержка300 м для 10GBASE-SR,100 м для 40GBASE-SR4, и100 м для 100GBASE-SR10Cisco's 40G SR4 материал также использует100 м на OM3в качестве точки отсчета для короткого пути.

OM3 появился на рынке в тот момент, когда 10G Ethernet короткого радиуса действия стал оперативно важным внутри центров обработки данных.и затраты на передатчики для развертывания на верхней части стойки и агрегацииОн также естественным образом вписывается в параллельную оптику на основе MPO для ранних мультимодных линий 40G и 100G, поэтому OM3 оставался распространенным надолго после появления OM4.

OM4 берет философию дизайна OM3 и продвигает ее дальше.50/125 мкм лазерно-оптимизированные мультимодные волокна, но с существенно более высоким EMB и лучшим пространством для более быстрых приложений.OM4 часто является основным выбором высокопроизводительных мультимодов для серьезного проектирования центров обработки данных.

Флюк перечисляет ОМ4 на3500 МГц·км OFLи4700 МГц·км EMBна 850 нм, с30,0 дБ/кмСнижение температуры на 850 нм как минимальное эталонное значение, при этом отмечая, что некоторые поставщики цитируют20,3 дБ/кмТаблица применения показывает150 м для 40GBASE-SR4и150 м для 100GBASE-SR10, в то время как 40G SR4 и 100G оптики короткого радиуса действия Cisco150 м по OM4/OM5Для 10G стандартные таблицы часто используют400 м по OM4, хотя высококачественные инженерные решения и литература поставщиков могут цитировать более длинные цифры.

Инженерное различие между OM3 и OM4 не является абстрактным.или одинаковую информацию на большем расстоянииЭто означает большей маржи, больше гибкости в выборе оптики и меньшее давление на конструкцию вблизи границ охвата.Это разница между удобным дизайном и хрупким..

OM5 часто неправильно понимают.Мультимод класса OM4 с дополнительной широкополосной характеристикой для передачи на нескольких длинах волныЭто различие имеет значение, потому что OM5 создает явное преимущество только тогда, когда стратегия оптики может фактически использовать эти дополнительные длины волн.

Fluke описывает OM5 как обладающий аналогичными характеристиками OM4 для потери вставки и поддерживаемых расстояний на 850 нм, но добавляет дифференцирующую характеристику: работа за пределами 850 нм при880 нм, 910 нм и 940 нм, плюс значение затухания20,3 дБ/км при 953 нмКорнинг и Fluke характеризуют OM5 как широкополосный мультимодный класс, и Fluke ясно заявляет, что OM5 по существу является волокном типа OM4 с дополнительной характеристикой полосы пропускания в953 нм.

Эта дополнительная характеристика позволяет OM5 разговор вокругSWDM,BiDiВместо того, чтобы полагаться только на параллельную оптику на большее количество волокон, многоволновой приемопередатчик может более эффективно повторно использовать дуплексный мультимодный канал.В правильном применении, что улучшает эффективность волоконного канала и может упростить миграцию, где существующая двойная инфраструктура должна быть сохранена.70 м на OM3, 100 м на OM4 и 150 м на OM5, в то время как Cisco's 400G дуплексный BiDi модуль показывает70 м на OM4 и 100 м на OM5.

В собственном руководстве Cisco OM4 против OM5 логика отбора ясна:OM5 не лучше, чем OM4Он обеспечивает только увеличенный охват, когда линии передатчика работают на более высоких длинах волн, которые OM5 был разработан для поддержки.Только 850 нмКорнинг делает аналогичную точку зрения с положительной стороны: OM5 становится привлекательным, когда 100G-ссылки вот 100 до 150 можидается использоватьBiDi или SWDMЭто правильная инженерная рамка для ОМ5.

Нижеприведенная таблица является наиболее полезным способом сравнения семейства ОМ на один взгляд.

Два самых важных предостережения просты.обоихкласс волокон иоптическая архитектураВо-вторых, OM5 не автоматически превосходит OM4 в каждом случае 100G или 400G. Его преимущество появляется, когда приемопередатчик фактически использует более широкое окно длины волны, которое было разработано для поддержки OM5.

Хорошее решение о выборе мультимода на самом деле является вопросом о установленной базе, охвате цели, оптике дорожной карты и философии миграции.Неправильный способ выбора - предположить, что наибольшее число ОМ автоматически является правильным ответом.Правильный способ - спросить, какой метод передачи будет фактически использоваться в течение всего срока службы кабельной установки.

Сравнение развития и эффективности от OM1 до OM5

Если сайт уже содержитOM1илиОМ2, что волокно должно, как правило, рассматриваться как устаревшее ограничение.но это не является прочной основой для современного 10G-тяжелого дизайна и плохо согласован с текущей практикой оптики центра обработки данныхВ большинстве серьезных сценариев модернизации инженерный вопрос заключается не в том, можно ли продлить OM1 или OM2, а в том, можно ли заменить их сейчас, чтобы избежать второго сбоя позже.

Для обычного проектирования центров обработки данных на коротком расстоянии на базе VCSEL,ОМ4Он предлагает существенно лучшую модальную полосу пропускания, чем OM3, и поддерживает короткие класса 40G и 100G, обычно используемые в структурированных мультимодных средах.OM3 по-прежнему может быть оправдан в бюджетных проектах или в проектах, связанных с расширением устаревших проектов, но для нового дизайна OM4 обычно дает лучший баланс маржи и затрат.

Если дорожная карта прямо включаетBiDi,SWDM, или сохранение дуплексных волокон для сценариев плотной миграции,ОМ5Но если план развертывания останется сосредоточенным на традиционныхТолько 850 нмДля 400G, в частности, правильный ответ сильно зависит от точного семейства оптики:Некоторые дуплексные BiDi модули показывают преимущество OM5, в то время как другие мультимодные подходы 400G уже полностью жизнеспособны на OM4.

Смешанные среды ОМ распространены в реальном мире, особенно во время поэтапных обновлений.Важным моментом является то, что физическая взаимосвязь не гарантирует, что конечный канал будет работать, как если бы каждый сегмент был самым высоким уровнем присутствующихВ консервативной инженерной практике связь должна быть оценена с учетомнаименьший эффективный сегмент и фактически используемый оптический тип.

Когда в одном канале появляются различные степени OM, дизайнерская граница формируется наиболее слабым оптическим состоянием в этом канале, а не лучшим кабелем в изоляции.Поэтому обратную совместимость никогда не следует путать с полной эквивалентностью производительности.Смешанная связь может по-прежнему функционировать, но поддерживаемая охват и расстояние до обновления должны планироваться консервативно.

Это особенно актуально дляOM4 и OM5Корнинг отмечает, что OM5 совместим с OM4 и поддерживает как одно-, так и многоволневые системы.но Cisco подчеркивает, что OM5 приносит дополнительную ценность только для более высоких длин волн, а не для каждой мультимодной оптикиТаким образом, если смешанный канал OM4/OM5 несет обычный трафик на 850 нм, практическая логика планирования остается близкой к поведению OM4.

Короткий ответ - не OM5, потому что он новенький.OM1 и OM2 являются устаревшими классами. OM3 является минимально серьезной базовой базой современного мультимода. OM4 является основным выбором высокой производительности для большинства обычных сред центров обработки данных с коротким охватом.OM5 - это специализированное обновление, когда дуплексная многоволновая дорожная карта делает его широкополосный дизайн значимым.

Если вы поддерживаете старую инфраструктуру здания, относитесь к OM1 и OM2 как к временным активам, а не к долгосрочной стратегии.OM4 обычно самый сбалансированный ответ. Если ваш план миграции зависит от получения большего от дуплексных мультимодных каналов черезBiDi,SWDM, или аналогичной эффективной оптике длины волны, OM5 становится стратегически актуальным.Это тот, который совпадает с реальной оптической дорожной картой за кабельным заводом..