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怎样判断多模光缆是否支持万兆?

时间:2017-10-31 14:51 来源:菲尼特编辑部 作者:小菲 点击:

  早在1999年,当绝大多数人正在热衷于讨论1Gbps以太网的时候,考虑到未来不断增长的网络应用对带宽的渴求,IEEE已经开始着手制定10Gbps以太网的标准。随着千兆以太网标准正式颁布,万兆以太网标准正式浮出水面。目前,一些主要网络设备厂商如思科、康普等已经开始提供基于广域单模系统的设备接口,万兆以太网(10GbpsEthernet)正式来临。

  光收发器与光纤

  光收发器的种类主要有两大类:发光二极管(LED)和激光发光器(Laser)。虽然在性能上,激光发光器远远优于发光二极管,但是由于制造成本的问题,使绝大多数局域网用户一直难以负担激光发光器的高昂价格。直到一种新型发光器件——垂直腔表面发光器VCSELs(Verticalcavitysurfaceemittinglasers)的出现,才解决了这个问题。VCSELs吸收了激光发光器件的性能优势(如响应速度高、传输光谱窄)和发光二极管的优势(如藕合效率高及成本低廉),因此,采用低成本、高性能的VCSELs发光器件,配合多模光缆的方式可以传输高达10Gb/s的信号。

  但是,另一个问题又出现在用户面前,即传输距离。使用光缆的用户除了传输速率外,还对传输距离有要求。实验证明,传统多模光缆,不论是50um还是62.5um,虽然可以支持10Gb/s的网络传输,但其支持距离都在100米以内,这对网络主干的应用是根本无法满足的。

多模光缆

  多模光纤的传输瓶颈——DMD

  为什么在100Mbps时可以支持2000米的多模光纤,在1Gbps时只能支持550米?其主要原因正是由于多模光纤的DMD现象。经过测试发现,多模光纤在传送光脉冲时,光脉冲在传送过程中会发散展宽,当这种发散状况严重到一定程度后,前后脉冲之间会相互叠加,使得接收端根本无法准确分辨每一个光脉冲信号,这种现象我们称为DMD(Differential Mode Delay)。产生的主要原因在于,多模光纤中同一个光脉冲包含多个模态分量,从光传输的角度看,每一个模态分量在光纤中传送所走的路径不同,例如,沿光纤中心直线传送的光分量,与通过光纤包层反射传送的光分量具有不同的路径。

  当我们采用像LED这样的发光器件时,面光源LED发射的光充满在整个光纤中。光能量均匀分布在所有的模态分量中。由于不同路径传送的光分量到达时间存在差异,因而光脉冲会逐渐变宽。但是,由于能量均匀分布,每一个光分量对整个光脉冲的影响反而很小,在技术上,我们将这种带宽称为Overfilled Launch Bandwidth(OFB)。当我们把LED换成Laser时,情况会变得不同,由于激光只包含很少几个模态分量,因而每个光分量携带的能量十分集中,这样一来每个光分量反而会对整个光脉冲产生重要的影响。

  OM3光纤的测试问题

  随着OM3型光纤标准的颁布,对其性能测试认证便成为每个厂商乃至用户的问题,由于OM3光纤针对DMD现象的改进,因此只有测试DMD,才能真正区别OM3光纤与普通光纤的差别。DMD测试的主要步骤是:采用一根5um的单模探针与被测OM3光纤相连,通过单模探针不断向被测光纤发生光脉冲,与此同时,探针进行扫描移动,从光纤轴心向边缘移动,每次移动大约1um。在接收端,每个位置的光脉冲都会被记录并叠加在同一个时域图上以形成DMD指标。到达光脉冲会由于不同路径产生时间差,同时由于光脉冲本身会发散,将这两方面的差异相加,根据标准比对,用以判定OM3光纤是否满足标准。

om3光纤

  由于DMD测试需要极其精密的设备和测试方法,目前用户不可能在现场进行测试,只能由专门的实验室进行测试。

  OM3光纤的性能优势

  由于用户在网络应用中面临的升级压力,从现在的1Gb/s,到未来的10Gb/s,如何针对现在的应用和实现未来平滑的升级过度,是每个用户都需要仔细考虑的问题。

  在目前1Gb/s网络时代,传统多模光纤支持的距离不超过550米,而采用单模光纤又意味着同时使用昂贵的激光发光器件,虽然在布线系统上,两者成本相差无几,但是在网络设备上,两种选择意味着价格相差至少一倍。在很多情况下,当用户的传输距离超过500米,但又在1000米以内时,又不得不采用激光器件。而新型OM3多模光纤,可以使千兆以太网的支持距离延长到1000米,而不需要采用昂贵的激光器件。因此在现阶段,可为用户带来很大的性能优势。