คู่มือเปรียบเทียบสายไฟเบอร์มัลติโหมด OM1 กับ OM4

ในโลกของการส่งข้อมูล สายเคเบิลใยแก้วนำแสงทำหน้าที่เป็นทางด่วนข้อมูลที่ช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม อาร์เรย์ของประเภทไฟเบอร์ที่มีอยู่ โดยเฉพาะตัวแปรมัลติโหมดทั่วไป OM1, OM2, OM3 และ OM4 สามารถสร้างความสับสนได้ อะไรทำให้ประเภทเส้นใยเหล่านี้แตกต่าง และควรเลือกโซลูชันที่เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะอย่างไร การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมนี้จะตรวจสอบคุณลักษณะและการใช้งานเพื่อช่วยชี้แนะกระบวนการคัดเลือก

ฟิสิกส์เบื้องหลังมัลติโหมดไฟเบอร์: การกระจายแบบโมดัลและแบนด์วิธ

เพื่อทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างไฟเบอร์ OM1 ถึง OM4 เราต้องตรวจสอบคุณสมบัติพื้นฐานของไฟเบอร์มัลติโหมดก่อน: การกระจายแบบโมดัล เมื่อแสงเดินทางผ่านเส้นใย จะมีโหมดการแพร่กระจายหลายรูปแบบ เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางของเส้นใยเกินความยาวคลื่นของแสงอย่างมาก โหมดเหล่านี้เดินทางด้วยความเร็วและเฟสที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดการแพร่กระจายของพัลส์แสงไปตามระยะทางชั่วขณะ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการกระจายแบบโมดอลหรือแบบอินเตอร์โมดัล

แบนด์วิดท์ที่วัดเป็น MHz·km ทำหน้าที่เป็นตัวชี้วัดที่สำคัญสำหรับไฟเบอร์มัลติโหมด ความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการส่งผ่านของเส้นใยและความยาวของเส้นใยนั้นเป็นแบบผกผัน: เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น แบนด์วิธจะลดลง สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมแบนด์วิดท์จึงแสดงเป็นผลคูณของความถี่และระยะทาง ตัวอย่างเช่น ไฟเบอร์ที่มีพิกัดความเร็ว 600 MHz·km จะให้แบนด์วิธ 300 MHz ที่ระยะทาง 2 กม.

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าไฟเบอร์มัลติโหมดแบบ step-index มักนำเสนอผลิตภัณฑ์ที่มีความยาวแบนด์วิธจำกัดอยู่ที่ 20 MHz·km ในขณะที่เส้นใยแบบ graded-index สามารถบรรลุได้ถึง 2.5 GHz·km ไฟเบอร์แบบโหมดเดี่ยวที่มีการกระจายตัวน้อยที่สุดและมีความกว้างของเส้นสเปกตรัมที่แคบ ให้แบนด์วิธการรับส่งข้อมูลที่ไม่จำกัดอย่างมีประสิทธิภาพ

พื้นฐานความเร็วในการส่งข้อมูล: Nyquist และ Shannon

อัตราการส่งข้อมูลในมัลติไฟเบอร์สัมพันธ์โดยตรงกับแบนด์วิธ ทฤษฎีบทของ Nyquist กำหนดว่าสำหรับข้อมูลไบนารี อัตราข้อมูลสูงสุดจะเท่ากับสองเท่าของแบนด์วิธของช่องสัญญาณ (เช่น ช่องสัญญาณ 200 MHz รองรับ 400 Mbps) กฎของแชนนอนยังอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด แบนด์วิธ และอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนในช่องสัญญาณรบกวน

การจำแนกประเภท OM: การวิเคราะห์เปรียบเทียบ

การกำหนด "OM" (ออปติคอลมัลติโหมด) บ่งบอกถึงเกรดไฟเบอร์ โดยแต่ละเวอร์ชันมีแบนด์วิธและความสามารถด้านระยะทางที่แตกต่างกัน:

ความแตกต่างของการออกแบบและการใช้งาน

เดิมทีไฟเบอร์ OM1 และ OM2 ได้รับการออกแบบมาสำหรับแหล่งกำเนิดแสง LED ในขณะที่ OM3 และ OM4 ได้รวมเอาการปรับปรุงประสิทธิภาพสำหรับการส่งผ่านเลเซอร์ไดโอด (LD) มาตรฐานใหม่นำเสนอประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมาก:

• โอม1: มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนขนาดใหญ่และรูรับแสงเชิงตัวเลข ให้ความสามารถในการรวบรวมแสงที่แข็งแกร่งและความต้านทานการโค้งงอ
• โอม2: เส้นผ่านศูนย์กลางแกนที่ลดลงและรูรับแสงเชิงตัวเลขจะลดการกระจายตัวของโมดอลในขณะที่ลดต้นทุนการผลิต
• โอม3: ประกอบด้วยแจ็คเก็ตสารหน่วงไฟและรองรับการส่งข้อมูล 10Gb/s
• โอม4: พัฒนาโดยเฉพาะสำหรับการส่งเลเซอร์ VCSEL ที่มีแบนด์วิธที่มีประสิทธิภาพของ OM3 มากกว่าสองเท่า

ในการใช้งานจริง OM1 และ OM2 ได้รับการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่รองรับอีเทอร์เน็ตสูงสุด 1Gb โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิล OM3 และ OM4 จะถูกใช้งานในสภาพแวดล้อมของศูนย์ข้อมูลซึ่งรองรับการส่งผ่านอีเธอร์เน็ต 10Gb, 40Gb และแม้แต่ 100Gb

แนวทางปฏิบัติ

แอปพลิเคชั่น OM3: ไฟเบอร์ที่ปรับให้เหมาะสมด้วยเลเซอร์นี้รองรับการกำหนดค่าที่หลากหลายตั้งแต่ 4 ถึง 48 คอร์ สถานการณ์การใช้งานที่สำคัญได้แก่:

• ขยายการส่งข้อมูล Gigabit Ethernet เป็นระยะทาง 900 เมตร
• มอบโซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับลิงก์ที่มีความยาวไม่เกิน 300 เมตรในระบบ 10Gb
• ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อแบบอาคารต่ออาคารโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เลเซอร์ราคาแพง

แอปพลิเคชัน OM4: แม้ว่าไฟเบอร์โหมดเดี่ยวจะมีราคาถูกกว่า แต่ความเข้ากันได้ของ OM4 กับออปติก 850 นาโนเมตรราคาไม่แพง ทำให้มีความได้เปรียบทางเศรษฐกิจสำหรับ:

• ระบบ 10Gb ที่ต้องการการส่งข้อมูล 300-600m
• ระบบ 40Gb/100Gb ที่ต้องการระยะการเข้าถึง 100-125 เมตร
• เครือข่ายวิทยาเขตที่รองรับลิงก์ 4Gb (400m), 8Gb (200m) หรือ 16Gb (130m)

วิวัฒนาการจากเทคโนโลยีไฟเบอร์มัลติโหมด OM1 ถึง OM4 ได้สร้างโซลูชันที่เพิ่มผลตอบแทนสูงสุดจากการลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐาน ในขณะเดียวกันก็ให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดสำหรับสายเคเบิลแกนหลักและแอปพลิเคชันแบบไฟเบอร์ถึงเดสก์ท็อป