Η ίνα πολλαπλών τρόπων κερδίζει έδαφος για χρήση υψηλής ταχύτητας σε μικρές αποστάσεις

Καθώς η ζήτηση για μετάδοση δεδομένων συνεχίζει να αυξάνεται, η ανάγκη για οικονομικές και αποδοτικές λύσεις επικοινωνίας μικρής εμβέλειας δεν ήταν ποτέ μεγαλύτερη. Η πολυτροπική ίνα (MMF) έχει αναδειχθεί ως η προτιμώμενη επιλογή για εταιρικά δίκτυα, κέντρα δεδομένων και περιβάλλοντα πανεπιστημίων, προσφέροντας μοναδικά πλεονεκτήματα που μειώνουν το κόστος του εξοπλισμού, ενώ επεκτείνουν τα όρια των εφαρμογών μέσω της συνεχούς τεχνολογικής καινοτομίας.

Η πολυτροπική ίνα χρησιμεύει ως ο ακρογωνιαίος λίθος για τη μετάδοση δεδομένων μικρής απόστασης, υποστηρίζοντας εφαρμογές εντός κτιρίων ή δικτύων πανεπιστημίων. Με δυνατότητα παροχής ρυθμών δεδομένων έως και 800 Gbit/s, η MMF ανταποκρίνεται στις σύγχρονες απαιτήσεις δικτύωσης για υψηλό εύρος ζώνης. Σε αντίθεση με τη μονότροπη ίνα (SMF), η MMF διαθέτει μεγαλύτερη διάμετρο πυρήνα που επιτρέπει την ταυτόχρονη διάδοση πολλαπλών τρόπων φωτός. Ωστόσο, αυτός ο σχεδιασμός εισάγει διασπορά τρόπων, η οποία περιορίζει τις αποστάσεις μετάδοσης.

Παρά αυτόν τον περιορισμό, η MMF παραμένει δημοφιλής λόγω της οικονομικής της αποδοτικότητας. Ο εξοπλισμός για την επικοινωνία MMF κοστίζει συνήθως σημαντικά λιγότερο από τα συστήματα SMF. Όσον αφορά την απόδοση, η MMF μπορεί να επιτύχει:

• 100 Mbit/s σε απόσταση 2 km (χρησιμοποιώντας το πρότυπο 100BASE-FX)
• 1 Gbit/s σε απόσταση 1.000 μέτρων
• 10 Gbit/s σε απόσταση 550 μέτρων

Με τη μεγάλη χωρητικότητα και την αξιοπιστία της, η MMF χρησιμεύει συνήθως ως η ραχοκοκαλιά για τα δίκτυα κτιρίων. Όλο και περισσότερο, οι χρήστες επεκτείνουν την ίνα σε επιφάνειες εργασίας ή χώρους εργασίας για να αξιοποιήσουν πλήρως τα οπτικά πλεονεκτήματα. Τυποποιημένες αρχιτεκτονικές όπως η κεντρική καλωδίωση και η ίνα στο περίβλημα τηλεπικοινωνιών επιτρέπουν τον συγκεντρωτισμό του ηλεκτρονικού εξοπλισμού σε τηλεπικοινωνιακούς χώρους, μειώνοντας τα ενεργά ηλεκτρονικά σε κάθε όροφο.

Πέρα από τη δικτύωση, η MMF διαδραματίζει κρίσιμους ρόλους σε:

• Μετάδοση οπτικού σήματος για μικροσκοπικό εξοπλισμό φασματοσκοπίας οπτικών ινών
• Ανάπτυξη φορητών φασματόμετρων
• Μετάδοση οπτικού σήματος υψηλής ισχύος για εφαρμογές όπως η συγκόλληση με λέιζερ

Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ MMF και SMF έγκειται στη διάμετρο του πυρήνα. Ο μεγαλύτερος πυρήνας της MMF (συνήθως 50–100 μm) επιτρέπει την διάδοση πολλαπλών τρόπων φωτός, απλοποιώντας την ευθυγράμμιση και την εγκατάσταση, ενώ μειώνει το κόστος. Αυτό καθιστά την MMF ιδανική για μετάδοση δεδομένων μικρής έως μεσαίας εμβέλειας σε εταιρικά δίκτυα, κέντρα δεδομένων και περιβάλλοντα πανεπιστημίων, υποστηρίζοντας ρυθμούς δεδομένων έως και 100 Gbps σε αποστάσεις που κυμαίνονται συνήθως από 300 έως 550 μέτρα (ανάλογα με τον τύπο της ίνας: OM3, OM4, OM5).

Τα συστήματα MMF μπορούν να χρησιμοποιήσουν φθηνότερες πηγές φωτός όπως LED και λέιζερ εκπομπής επιφάνειας κάθετης κοιλότητας (VCSEL), μειώνοντας περαιτέρω το κόστος του συστήματος, διατηρώντας παράλληλα αξιόπιστη απόδοση. Αυτά λειτουργούν σε μήκη κύματος 850 nm και 1300 nm, σε σύγκριση με τα τηλεπικοινωνιακά μήκη κύματος 1310 nm ή 1550 nm της SMF. Ωστόσο, το προϊόν εύρους ζώνης-απόστασης της MMF παραμένει χαμηλότερο από αυτό της SMF.

Το μεγαλύτερο μέγεθος πυρήνα καθιστά την MMF ευαίσθητη στη διασπορά τρόπων, όπου διαφορετικοί τρόποι φωτός ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες. Επιπλέον, οι πηγές LED παράγουν πολλαπλά μήκη κύματος που διαδίδονται με διαφορετικές ταχύτητες, προκαλώντας χρωματική διασπορά — ένας άλλος παράγοντας που περιορίζει το μήκος του καλωδίου MMF. Αντίθετα, τα λέιζερ SMF δημιουργούν συνεκτικό φως ενός μήκους κύματος.

Τα βιομηχανικά πρότυπα διακρίνουν την MMF και την SMF μέσω των χρωμάτων του μανδύα: κίτρινο για SMF, πορτοκαλί ή γαλάζιο για MMF (ανάλογα με τον τύπο), με μοβ να υποδεικνύει μερικές φορές ίνα OM4 υψηλότερης απόδοσης.

Η MMF χαρακτηρίζεται από διαμέτρους πυρήνα και επένδυσης (π.χ., 62,5/125 μm) και μπορεί να διαθέτει είτε προφίλ δείκτη διάθλασης βήματος είτε βαθμιδωτού δείκτη, το καθένα με διακριτές ιδιότητες διασποράς που επηρεάζουν την απόσταση διάδοσης. Το πρότυπο ISO 11801 ταξινομεί την MMF ως OM1, OM2, OM3, OM4 ή OM5 με βάση το εύρος ζώνης τρόπου.

Οι παραδοσιακές ίνες 62,5/125 μm (OM1) και 50/125 μm (OM2) έχουν εξυπηρετήσει εσωτερικούς χώρους κτιρίων για χρόνια, υποστηρίζοντας εφαρμογές από Ethernet 10 Mbit/s έως Gigabit Ethernet 1 Gbit/s. Οι νεότερες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν συνήθως 50/125 μm MMF (OM3) βελτιστοποιημένη με λέιζερ, η οποία υποστηρίζει 10 Gigabit Ethernet έως και 300 μέτρα. Οι κατασκευαστές έχουν έκτοτε βελτιώσει τις διαδικασίες για να επιτρέψουν την υποστήριξη 10 GbE 400 μέτρων.

Η μετάβαση στην MMF (LOMMF)/OM3 βελτιστοποιημένη με λέιζερ έχει επιταχυνθεί καθώς οι χρήστες αναβαθμίζουν σε δίκτυα υψηλότερης ταχύτητας. Ενώ τα LED φτάνουν τα 622 Mbit/s ρυθμούς διαμόρφωσης, τα VCSEL υποστηρίζουν πάνω από 10 Gbit/s και τροφοδοτούν πολλά δίκτυα υψηλής ταχύτητας.

Πρόσφατες εξελίξεις περιλαμβάνουν πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) στην MMF για Ethernet 200/400 Gigabit, οδηγώντας στην τυποποίηση του 2017 της ίνας OM5 που υποστηρίζει μήκη κύματος 850-953 nm.

Τα χρώματα του μανδύα βοηθούν στον προσδιορισμό των τύπων MMF: πορτοκαλί για OM1/OM2, γαλάζιο για OM3/OM4, πράσινο λάιμ για OM5, με ορισμένους προμηθευτές να χρησιμοποιούν μοβ για παραλλαγές «OM4+».

Η διασπορά τρόπων — που μετράται μέσω της καθυστέρησης διαφορικού τρόπου (DMD) — παραμένει μια βασική πρόκληση. Οι τεχνικές κατασκευής LOMMF ελαχιστοποιούν πλέον τις παραλλαγές ινών που επηρεάζουν τη διάδοση των παλμών φωτός, ενισχύοντας τα προφίλ δείκτη διάθλασης για τη διατήρηση της ακεραιότητας του σήματος σε μεγαλύτερες αποστάσεις.

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τις ελάχιστες αποστάσεις μετάδοσης των παραλλαγών Ethernet σε διάφορους τύπους MMF:

*Απαιτείται καλώδιο διασύνδεσης προσαρμογής τρόπου