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기존 데이터 통신 링크는 장거리 고속 링크에는 단일 모드 광섬유(SMF)를, 단거리 링크에는 다중 모드 광섬유(MMF)를 사용합니다. ESCON, 토큰링, FDDI, 이더넷, ATM 등 초기 데이터 통신 애플리케이션은 저비용 적외선 발광 다이오드(LED) 송신기를 사용하여 비교적 느린 데이터 전송 속도(4~155Mbps)로 작동했습니다. 이 글에서는 OM3 다중 모드 광섬유 에 중점을 둘 것입니다 .
MMF의 개발
최초의 광섬유는 Optical Multimode 1(OM1)이라고 불리며 오늘날 사용되는 것보다 큰 코어와 더 큰 상용 개구수를 특징으로 했습니다.기술이 성숙해짐에 따라 더 작은 코어 MMF는 일반적으로 850nm 파장에서 62.5/125마이크론 광섬유의 경우 약 160MHz*km, 이 파장에서 50/125마이크론 광섬유의 경우 500MHz*km, 1300nm 파장에서 두 광섬유 유형 모두 500MHz*km의 최소 대역폭-거리 곱으로 평가되었습니다.이 광섬유는 CCTIT 권장 사항 G.652를 포함한 다양한 산업 표준과 호환되었으며 ISO 표준에서 " 광학 멀티모드2 "(OM2) 광섬유로 정의되었습니다.또한 일반적으로 "FDDI 등급" 광섬유로 알려져 있습니다.광섬유 대역폭은 LED의 큰 스팟 크기와 균일한 전력 프로파일을 복제한 과충전 발사(OFL) 테스트 절차를 사용하여 측정되었습니다.LED는 전체 광섬유 코어를 지속적으로 채우므로 광섬유 대역폭은 모든 여기 모드의 집계 성능에 의해 결정됩니다. 그러나 LED 소스의 최대 변조 속도는 일반적으로 수백 Mbit/s입니다. 더 높은 데이터 속도에 대한 수요가 증가함에 따라 SMF를 통해 작동하는 레이저 소스가 필요하게 되었습니다.
VCSEL 관련 문제
장파장(1300nm)에서 작동하는 패브리-페로 레이저 또는 분산 피드백 레이저를 사용하는 단일 모드 링크는 정렬 허용 오차가 더 작고 성능 특성이 더 우수하기 때문에 비용이 더 많이 드는 경향이 있습니다. 하지만 더 저렴한 대안이 있습니다. 최근 단파장(780~850nm) 수직 공진 표면 방출 레이저(VCSEL)가 도입되면서 MMF를 더 긴 거리에서 더 높은 데이터 속도로 사용할 수 있게 되었습니다. LED에 비해 VCSEL은 더 높은 광 출력, 더 좁은 폭, 더 작은 스팟 크기, 덜 균일한 출력 프로파일, 그리고 더 높은 변조 데이터 속도를 제공합니다. 즉, VCSEL은 MMF의 모든 모드를 여기시키지 못합니다. 광섬유 대역폭은 일반적으로 코어 중앙 근처에 집중된 제한된 모드 세트에 의해 결정됩니다. 구형 MMF는 광섬유 코어의 결함이나 굴절률 변화, 그리고 VCSEL 출력 변동이나 서로 다른 VCSEL 송신기 간의 여기 모드 수와 전력 변화로 인해 VCSEL 광원과 함께 사용할 때 대역폭이 상당히 크고 예측할 수 없는 변동을 겪었습니다.
이러한 문제에 대응하여 데이터 통신 업계는 VCESL의 성능을 향상시키고 더욱 안정적인 성능을 달성하도록 특별히 설계된 새로운 유형의 레이저 최적화 또는 레이저 강화 MMF를 개발했습니다. 굴절률 프로파일을 정밀하게 제어하여 레이저 광원의 모드 분산 및 차등 모드 지연(DMD)을 최소화하는 동시에 LED 광원과의 하위 호환성을 유지합니다(레이저 최적화 광섬유와 기존 광섬유의 크기, 감쇠 및 종단 방식이 동일함). 1990년대 중반에 도입된 최초의 레이저 최적화 광섬유는 50마이크론과 62.5마이크론 두 가지 종류로 출시되었으며, 최대 수백 미터까지 1Gbps 속도로 작동하도록 설계되었습니다. 이러한 광섬유가 항상 더 높은 데이터 속도로 확장 가능한 것은 아니었습니다. 10Gbps 링크에 대한 관심이 증가함에 따라, 10Gbps에서 약 35미터에 도달하는 유형이 없었기 때문에, 50마이크론 광섬유의 더 작은 코어 직경과 감소된 모드 수가 이러한 데이터 속도에 더 적합한 선택이라는 것이 분명해졌습니다. 오늘날 레이저 최적화 광섬유는 일반적으로 50마이크론 버전으로만 제공되며, 850nm 레이저 광원의 유효 대역폭-거리 곱은 약 2000MHz*km입니다. 대역폭은 기존 OFL 방식 대신 제한 모드 발사(RML) 테스트를 사용하여 측정해야 합니다. 이 광섬유는 TLA-568 표준에서 "레이저 최적화 멀티모드 광섬유"로 정의되었으며, ISO 11801(2판)에서는 더 일반적인 명칭인 "광 멀티모드3"(OM3) 광섬유로 정의되었습니다. OM3 광섬유 패치 케이블을 구매하려면 여기를 클릭하세요.
광섬유 케이블의 색상
레이저 최적화 광섬유의 초기 예로는 루슨트에서 도입한 Systimax Lazer SPEED 광섬유가 있는데, 이 광섬유는 기존의 멀티모드(주황), 싱글모드(노란색), 분산 관리(보라색) 광섬유 케이블과 구별하기 위해 녹색 재킷을 사용합니다. 감쇠는 850nm에서 약 3.5dB/km, 1300nm에서 1.5dB/km입니다. 대역폭은 850nm에서 2200MHz*km(500MHz*km 과충전) 및 1300nm에서 500MHz*km(과충전 시 변화 없음)입니다. 또 다른 예로는 일반적으로 청록색 케이블을 사용하는 Corning Infini-Core 광섬유가 있습니다. CL 1000 라인은 850nm에서 500m, 1300nm에서 1km 거리를 달성하는 외부 기상 증착 공정으로 만든 62.5마이크론 광섬유로 구성됩니다. 마찬가지로, 50마이크론 광섬유 CL 2000 라인은 850nm에서 600m, 1300nm에서 2km의 거리를 지원합니다. OM3 멀티모드 광섬유 의 사양은 다음과 같습니다 .
OM3의 응용 분야
최근 이더넷, 파이버 채널, InifiniBand 및 기타 시스템의 설치는 선호되는 OM3 멀티모드 파이버(예: OM3 SC-LC)를 사용하며 ESCON을 포함한 많은 레거시 시스템이 이 파이버와 호환됩니다. 새 파이버 설치와 관련된 문제를 피하기 위해 대부분의 표준은 다양한 유형의 MMF를 수용하려고 시도합니다. 이전 버전과의 호환성이라는 개념은 최대 1Gbit/s(수백 미터 거리 달성 가능)까지는 비교적 잘 작동하지만, 달성 가능한 거리가 더욱 줄어들면 더 높은 데이터 속도에서 성능이 저하되기 시작합니다. 이러한 조건에서 미래 지향적인 케이블 인프라를 설계하는 것은 점점 더 어려워지고 있습니다. 어느 시점에서는 새 파이버로 레거시 MMF를 교체해야 합니다. SMF는 장기적으로 좋은 투자이지만, 많은 스위치, 서버 및 저장 장치에 SMF 설치 및 포트를 위한 단기 비용 프리미엄은 여전히 우려 사항입니다. 단파 트랜시버의 비용이 현재 장파 트랜시버보다 낮기 때문에, 어떤 광섬유를 설치할지, 그리고 62.5마이크론과 50마이크론 MMF의 최적 조합은 무엇인지에 대한 의문이 여전히 남아 있습니다. 일반적으로 50마이크론 광섬유는 유럽과 일본에서 널리 사용되고 있는 반면, 북미에서는 최근까지 주로 62.5마이크론 MMF를 사용해 왔습니다. IEEE는 최대 100m 거리의 백본 구축에는 62.5마이크론 MMF를, 100~300m 거리의 백본 구축에는 50마이크론 광섬유를 사용할 것을 권장하고 있습니다.
결론
동일 링크에 OM2와 OM3 광섬유를 혼합하면 두 케이블 유형의 가중 평균에 비례하는 총 대역폭이 생성됩니다. 동일한 케이블 플랜트에 50마이크론과 62.5마이크론 광섬유를 혼합하지 않도록 주의해야 합니다 . 코어 크기와 개구수(NMA)의 불일치로 인해 높은 손실이 발생합니다. 서로 다른 유형의 MMF를 잘못된 위치에 잘못 연결하는 것을 방지하는 업계 표준 커넥터 키가 없기 때문에 혼합 케이블 플랜트 관리가 어려울 수 있습니다.
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