الألياف متعددة الأنماط تكتسب قوة جذب للاستخدام عالي السرعة لمسافات قصيرة

مع استمرار تزايد متطلبات نقل البيانات، لم تكن الحاجة إلى حلول اتصالات قصيرة المدى اقتصادية وفعالة أكبر من أي وقت مضى. برزت الألياف متعددة الأوضاع (MMF) كخيار مفضل لشبكات المؤسسات ومراكز البيانات وبيئات الحرم الجامعي، مما يوفر مزايا فريدة تقلل من تكاليف المعدات مع توسيع حدود التطبيقات من خلال الابتكار التكنولوجي المستمر.

تعمل الألياف متعددة الأوضاع كأساس لنقل البيانات لمسافات قصيرة، ودعم التطبيقات داخل المباني أو شبكات الحرم الجامعي. قادرة على توفير معدلات بيانات تصل إلى 800 جيجابت/ثانية، تلبي MMF متطلبات الشبكات الحديثة ذات النطاق الترددي العالي. على عكس الألياف أحادية الوضع (SMF)، تتميز MMF بقطر أساسي أكبر يسمح بانتشار أوضاع ضوئية متعددة في وقت واحد. ومع ذلك، يقدم هذا التصميم تشتتًا نمطيًا، مما يحد من مسافات الإرسال.

على الرغم من هذا القيد، لا تزال MMF تحظى بشعبية بسبب فعاليتها من حيث التكلفة. عادة ما تكون معدات اتصالات MMF أقل تكلفة بكثير من أنظمة SMF. من حيث الأداء، يمكن لـ MMF تحقيق:

• 100 ميجابت/ثانية على مسافة 2 كم (باستخدام معيار 100BASE-FX)
• 1 جيجابت/ثانية على مسافة 1000 متر
• 10 جيجابت/ثانية على مسافة 550 متر

بفضل سعتها العالية وموثوقيتها، تعمل MMF بشكل شائع كنظام أساسي لشبكات البناء. على نحو متزايد، يقوم المستخدمون بتوسيع الألياف إلى أجهزة الكمبيوتر المكتبية أو مناطق العمل للاستفادة الكاملة من المزايا البصرية. تسمح البنيات القياسية مثل الكابلات المركزية والألياف إلى حاوية الاتصالات السلكية واللاسلكية بتركيز المعدات الإلكترونية في غرف الاتصالات، مما يقلل من الإلكترونيات النشطة في كل طابق.

بالإضافة إلى الشبكات، تلعب MMF أدوارًا حاسمة في:

• نقل الإشارات الضوئية لمعدات التحليل الطيفي بالألياف الضوئية المصغرة
• تطوير مقاييس الطيف الضوئي المحمولة
• نقل الإشارات الضوئية عالية الطاقة لتطبيقات مثل اللحام بالليزر

يكمن الاختلاف الأساسي بين MMF و SMF في القطر الأساسي. يتيح النواة الأكبر لـ MMF (عادةً 50–100 ميكرومتر) انتشار أوضاع ضوئية متعددة، مما يبسط المحاذاة والتركيب مع تقليل التكاليف. هذا يجعل MMF مثاليًا لنقل البيانات لمسافات قصيرة إلى متوسطة في شبكات المؤسسات ومراكز البيانات وبيئات الحرم الجامعي، ودعم معدلات البيانات التي تصل إلى 100 جيجابت في الثانية على مسافات تتراوح عادةً من 300 إلى 550 مترًا (اعتمادًا على نوع الألياف: OM3 و OM4 و OM5).

يمكن لأنظمة MMF استخدام مصادر ضوء منخفضة التكلفة مثل مصابيح LED والليزر المنبعث من السطح ذي التجويف الرأسي (VCSELs)، مما يزيد من تقليل تكاليف النظام مع الحفاظ على أداء موثوق به. تعمل هذه الأجهزة عند أطوال موجية تبلغ 850 نانومتر و 1300 نانومتر، مقارنة بأطوال موجات الاتصالات السلكية واللاسلكية SMF التي تبلغ 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر. ومع ذلك، يظل ناتج عرض النطاق الترددي للمسافة في MMF أقل من SMF.

حجم النواة الأكبر يجعل MMF عرضة للتشتت النمطي، حيث تنتقل الأوضاع الضوئية المختلفة بسرعات متفاوتة. بالإضافة إلى ذلك، تنتج مصادر LED أطوالًا موجية متعددة تنتشر بسرعات مختلفة، مما يتسبب في تشتت لوني - وهو عامل آخر يحد من طول كابل MMF. في المقابل، تولد ليزرات SMF ضوءًا متماسكًا أحادي الطول الموجي.

تميز معايير الصناعة بين MMF و SMF من خلال ألوان الغلاف: الأصفر لـ SMF، والبرتقالي أو الأزرق المائي لـ MMF (حسب النوع)، مع الإشارة في بعض الأحيان إلى الألياف OM4 عالية الأداء باللون الأرجواني.

تتميز MMF بأقطار أساسية وكسوة (مثل 62.5/125 ميكرومتر) وقد تتميز بملفات تعريف انكسار ذات فهرس خطوة أو فهرس متدرج، ولكل منها خصائص تشتت مميزة تؤثر على مسافة الانتشار. يصنف معيار ISO 11801 MMF على أنه OM1 أو OM2 أو OM3 أو OM4 أو OM5 بناءً على عرض النطاق الترددي النمطي.

خدمت الألياف التقليدية 62.5/125 ميكرومتر (OM1) و 50/125 ميكرومتر (OM2) التصميمات الداخلية للمباني لسنوات، ودعم التطبيقات من 10 ميجابت/ثانية إيثرنت إلى 1 جيجابت/ثانية جيجابت إيثرنت. تستخدم عمليات النشر الأحدث عادةً ألياف MMF (OM3) المحسنة بالليزر 50/125 ميكرومتر، والتي تدعم 10 جيجابت إيثرنت حتى 300 متر. قام المصنعون منذ ذلك الحين بتحسين العمليات لتمكين دعم 10 جيجابت إيثرنت على مسافة 400 متر.

تسارعت عملية الانتقال إلى MMF (LOMMF) / OM3 المحسن بالليزر مع ترقية المستخدمين إلى شبكات أسرع. بينما تصل مصابيح LED إلى معدلات تعديل 622 ميجابت/ثانية، تدعم VCSELs أكثر من 10 جيجابت/ثانية وتشغل العديد من الشبكات عالية السرعة.

تشمل التطورات الأخيرة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) على MMF لـ 200/400 جيجابت إيثرنت، مما أدى إلى توحيد ألياف OM5 في عام 2017 والتي تدعم أطوال موجات 850-953 نانومتر.

تساعد ألوان الغلاف في تحديد أنواع MMF: البرتقالي لـ OM1/OM2، والأزرق المائي لـ OM3/OM4، والأخضر الليموني لـ OM5، مع استخدام بعض البائعين اللون الأرجواني لمتغيرات "OM4+".

لا يزال التشتت النمطي - الذي يتم قياسه من خلال تأخير الوضع التفاضلي (DMD) - يمثل تحديًا رئيسيًا. تعمل تقنيات تصنيع LOMMF الآن على تقليل اختلافات الألياف التي تؤثر على انتشار النبضات الضوئية، وتعزيز ملفات تعريف معامل الانكسار للحفاظ على سلامة الإشارة على مسافات أطول.

يلخص الجدول أدناه مسافات الإرسال الدنيا لمتغيرات إيثرنت عبر أنواع MMF المختلفة:

* مطلوب سلك توصيل لتكييف الوضع