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通信用多模光纤主要有哪些类型?OM1~OM5有什么区别?

发布时间:2023年02月27日

1 引言

根据光纤内光信号传输模式的不同,光纤可分为单模光纤和多模光纤。在传送网和有线接入网中,我们接触到的光纤类型主要有:G.652、G.654和G.657,这些都是单模光纤。多模光纤主要用在短距离通信中,如数据中心内设备间互联等场景。

按照材质,多模光纤分为玻璃光纤和塑料光纤。塑料光纤主要使用在工业控制和汽车的娱乐系统,总体占比较低。通信中常用的多模光纤为玻璃材质,常用类型包括:OM1、OM2、OM3、OM4和OM5;这几种光纤的主要区别在于模式带宽、SWDM的支持等方面。

2 模式带宽

模式带宽是反映多模光纤带宽能力的重要指标,可简单理解成:光纤内传输信号的最高频率与其传输长度的乘积。例如,在850nm波长,某根光纤最小模式带宽是200MHz·km,则意味着当这根光纤长l.0km时,可以传输最大频率为200MHz的信号;而当长度是500m时,最大可传输400MHz(200MHz×l.0km/0.5km400MHz)的信号。

多模光纤的模式带宽与信道的波长相关,OM1、OM2、OM3、OM4和OM5光纤在850nm和953nm的最小模式带宽见表1。

表1 多模光纤的模式带宽

光纤分类名称

OM1

OM2

OM3

OM4

OM5

满注入条件下最小模式带宽
(MHz·km)

200

500

1500

3500

3500

未作要求

1850

最小有效模式带宽
(MHz·km)

未定义

2000

4700

4700

未作要求

2470

OM4和OM5在850nm的最小模式带宽一般没有区别,它们的区别在于对SWDM的支持。

3 SWDM的支持

单模传输系统中,100G及以上速率的光模块均采用了WDM技术。如100G ER4(40km)光模块一般采用LWDM(细波分复用),如图1所示。

1 100G QSFP28 ER4示意图

为提升单根光纤的传输速率,多模光纤也采用了WDM方案,即SWDM。SWDM是短波波分复用,采用的工作波长从850 nm开始,每隔30 nm增加一个波长,即:880nm、910nm和940nm,如图2所示。支持SDWM的多模光纤为OM5,OM5也称为宽带多模光纤。这并不等于说OM1~OM4光纤完全不支持SWDM,而是在SWDM的相应波长未对光纤的指标做要求。

 

图2 4波SWDM在OM5中传输

4 最大传输距离

多模光纤的最大传输距离主要与光纤的模式带宽和光模块类型有关,不同速率光模块的最大传输距离见表2(表中OM3、OM4在SWDM下的传输距离来自飞速FS,其它传输距离来自长飞官网)。

表2 多模光纤的传输距离

光模块类型

传输距离(m)

OM2

OM3

OM4

OM5

1000BASE-SR

750

1000

1100

1100

10GBASE-SR

150

300

550

550

40GBASE-SR4、
100GBASE-SR10(注)

140

170

200

40Gb/s SWDM4

240

350

440

100Gb/s SWDM4

75

100

150

注:光模块为MPO/MTP接口,单芯速率为10G。

5 纤芯直径、光源等

OM1、OM2、OM3、OM4和OM5光纤的纤芯直径、使用的光源类型、以及跳纤护套的颜色也有所区别。

通常,光纤的纤芯直径越大,耦合越容易,但模式带宽也越小OM1和OM2的纤芯直径有2种:50μm和62.5μm,OM3、OM4和OM5的纤芯直径均为50μm。

OM1和OM2的光源主要采用LED,OM3、OM4和OM5的光源主要采VCSEL(垂直腔面发射激光器)。

为区别光纤类型,OM1、OM2、OM3、OM4和OM5跳纤护套的颜色也有所区分:OM1/OM2为橙色,OM3/OM4为水蓝色(部分厂商OM4跳纤的护套为紫罗兰色),OM5为浅绿色,如图3所示。

图3 多模光纤跳纤的护套颜色

6 总结与建议

OM1、OM2光纤由于不能很好地支持高速率通信,目前已渐渐退出市场。OM5光纤虽然能更好地支持SWDM,但高速光模块采用MPO/MTP方案(MPO/MTP为多芯连接接口)要比SWDM方案更经济,所以,当前多模光纤应用最多的依然是OM3和OM4。数据中心新建布线建议使用OM4光纤,如果对投资不敏感,或设备间互联的速率要求较高,也可使用OM5光纤。

当前,除数据中心外,其它电信机房设备互联的光纤依然采用了单模光纤。单模光纤虽然价格较多模光纤便宜,但同速率的光模块,单模的价格是多模的2倍左右。如果核心机房内设备互联也采用多模光纤,可能会节省一笔不小投资。