Cos'è la fibra ottica multimodale?

fibra ottica multimodale

La fibra multimodale (fibra multimodale o fibra MM o fibra ottica) è un tipo di fibra ottica utilizzata principalmente per le comunicazioni a breve distanza, ad esempio all'interno degli edifici o nei campus. I tipici collegamenti multimodali hanno velocità dati da 10 Mbit/s a 10 Gbit/s su lunghezze di collegamento fino a 600 metri, che sono più che sufficienti per la maggior parte delle applicazioni locali.

Aree di applicazione

L'apparecchiatura utilizzata per la comunicazione in fibra ottica multimodale è più economica dell'apparecchiatura utilizzata per la comunicazione in fibra ottica monomodale. I limiti tipici di velocità di trasmissione e distanza sono 100 Mbit/s fino a 2 km (100BASE-FX), 1 Gbit/s fino a 220-550 m (1000BASE-SX) e 10 Gbit/s fino a 300 m (10GBASE -SR )), come il modulo ottico SR 10G SFP+, il modulo ottico 10G XFP, il modulo ottico 10G X2 e altri 10G moduli.

La fibra multimodale è comunemente utilizzata nella realizzazione di applicazioni dorsali grazie alla sua elevata capacità e affidabilità. Sempre più utenti sfruttano la fibra ottica più vicina all'utente collegandola al proprio desktop o area. Le architetture conformi agli standard come il cablaggio centralizzato e gli armadi fibra-telco consentono agli utenti di sfruttare le capacità di distanza della fibra centralizzando l'elettronica nella sala telecomunicazioni, anziché avere l'elettronica attiva su ogni piano.

Confronto con fibra monomodale

La differenza principale tra fibra multimodale e fibra monomodale è che il diametro del nucleo della prima è molto più grande, tipicamente 50-100 micron; molto più grande della lunghezza d'onda della luce trasportata al suo interno. La fibra multimodale ha una capacità di "raccolta della luce" maggiore rispetto alla fibra monomodale. In pratica, la dimensione del nucleo più grande semplifica la connettività e consente anche l'uso di componenti elettronici a basso costo come diodi a emissione di luce (LED) e laser a emissione di superficie a cavità verticale (VCSEL) che operano a lunghezze d'onda di 850 nm e 1300 nm (nelle telecomunicazioni La fibra monomodale utilizzata funziona a 1310 o 1550 nm e richiede una sorgente laser più costosa (la fibra monomodale è adatta a quasi tutta la luce visibile lunghezze d'onda). Tuttavia, la fibra multimodale presenta limitazioni di prodotto in termini di larghezza di banda e distanza inferiori rispetto alla fibra monomodale. Poiché la fibra multimodale ha una dimensione del nucleo maggiore rispetto alla fibra monomodale, supporta più modalità di propagazione, pertanto è limitata dalla dispersione modale la fibra monomodale non lo è. Le sorgenti luminose a LED, talvolta utilizzate con la fibra multimodale, producono una gamma di lunghezze d'onda, ciascuna viaggiante a una velocità diversa. Al contrario, i laser utilizzati per azionare la fibra monomodale producono luce coerente a una singola lunghezza d'onda la dispersione è un'altra limitazione alla lunghezza utile dei cavi in ​​fibra ottica multimodale. A causa delle dimensioni del nucleo più grandi, le fibre multimodali hanno un'apertura numerica maggiore, il che significa che possono raccogliere più luce rispetto alle fibre monomodali. A causa della dispersione modale nella fibra, la fibra multimodale ha un tasso di espansione degli impulsi maggiore rispetto alla fibra monomodale, il che limita la capacità di trasmissione delle informazioni della fibra multimodale. La fibra monomodale è più comunemente utilizzata per la ricerca scientifica ad alta precisione perché consentire una sola modalità di propagazione della luce facilita la messa a fuoco corretta della luce. Il colore della guaina viene talvolta utilizzato per distinguere i cavi patch/cavi in ​​fibra ottica multimodale da quelli monomodali, ma non è sempre possibile fare affidamento su di esso per distinguere i tipi di cavo. Per le applicazioni civili, lo standard TIA-598C consiglia il rivestimento giallo per la fibra monomodale e il rivestimento arancione per la fibra multimodale da 50/125 µm (OM2) e 62,5/125 µm (OM1). Aqua è consigliato per l'uso con fibra OM3 "ottimizzata per laser" da 50/125 µm.

tipo

La fibra multimodale è descritta dai diametri del nucleo e del rivestimento. Pertanto, una fibra multimodale da 62,5/125 µm ha una dimensione del nucleo di 62,5 micrometri (μm) e un diametro del rivestimento di 125 µm. La transizione tra nucleo e rivestimento può essere netta, denominata profilo dell'indice a gradini, oppure può essere una transizione graduale, denominata profilo dell'indice graduale. I due tipi hanno caratteristiche di dispersione diverse e quindi distanze effettive di propagazione diverse. Inoltre, la fibra multimodale viene descritta utilizzando il sistema di classificazione (OM1, OM2 e OM3) stabilito dallo standard ISO 11801, che si basa sulla fibra multimodale con larghezza di banda modale. OM4 (definito in TIA-492-AAAD) è stato finalizzato nell'agosto 2009 e pubblicato da TIA alla fine del 2009. I cavi OM4 supporteranno collegamenti da 125 m a 40 e 100 Gbit/s.

Per molti anni, la fibra multimodale da 62,5/125 µm (OM1) e quella convenzionale multimodale da 50/125 µm (OM2) sono state ampiamente utilizzate nelle applicazioni locali. Queste fibre possono facilmente supportare applicazioni che vanno da Ethernet (10 Mbit/s) a Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) e sono ideali per l'uso con emettitori LED grazie alle loro dimensioni del nucleo relativamente grandi. Le implementazioni più recenti utilizzano in genere fibra multimodale da 50/125 µm ottimizzata per laser (OM3). Le fibre ottiche che soddisfano questa designazione forniscono una larghezza di banda sufficiente per supportare 10 Gigabit Ethernet fino a 300 metri. Dal rilascio dello standard, i produttori di fibra ottica hanno notevolmente migliorato i propri processi produttivi e possono creare cavi che supportano 10 GbE fino a 550 metri. La fibra multimodale ottimizzata al laser (LOMMF) è progettata per l'uso con VCSEL da 850 nm ed è ampiamente utilizzata nei ricetrasmettitori MM SFP tra cui SPT-P851G-S5D, SPT-P854G-S3xD e altri.

La migrazione a LOMMF/OM3 è già avvenuta man mano che gli utenti passano a reti a velocità più elevata. I LED hanno una velocità di modulazione massima di 622 Mbit/s perché non possono accendersi/spegnersi abbastanza velocemente da supportare applicazioni con larghezza di banda più elevata. I VCSEL sono in grado di modulare oltre 10 Gbit/s e vengono utilizzati in molte reti ad alta velocità.

Le variazioni nella distribuzione della potenza VCSEL e nell'uniformità della fibra possono causare dispersione modale, che può essere misurata mediante ritardo modale differenziale (DMD). La dispersione modale è un effetto causato dalle diverse velocità delle singole modalità in un impulso luminoso. L'effetto finale è quello di far sì che gli impulsi luminosi si separino o percorrano una distanza che rende difficile per il ricevitore identificare i singoli 1 e 0 (questa è chiamata interferenza intersimbolica). Maggiore è la lunghezza, maggiore è la dispersione modale. Per combattere la dispersione modale, LOMMF è prodotto in modo da eliminare i cambiamenti nella fibra che potrebbero influenzare la velocità con cui viaggiano gli impulsi luminosi. Il profilo dell'indice di rifrazione è stato migliorato per consentire la trasmissione VCSEL e prevenire la diffusione dell'impulso. Di conseguenza, la fibra può mantenere l’integrità del segnale su distanze più lunghe, massimizzando la larghezza di banda.

Tipi di connettori per fibra ottica multimodale

I tipi di connettori in fibra ottica multimodale circolanti sul mercato includono ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN e MTP&MPO. I tipi più comunemente utilizzati di connettori per fibra ottica sono ST, SC, FC e LC. Ognuno ha i suoi punti di forza, debolezza e abilità. Quindi quali sono le differenze e cosa significano per l’implementazione? Questa tabella dei comuni connettori in fibra ottica multimodale delinea i pro e i contro.