Möglichkeiten des Mischens von Multimode-Fasern - eine Diskussion

50/125μm- und 62,5/125μm-Fasern werden gemeinhin als Multimode-Fasern bezeichnet. Der Innendurchmesser des Kunststoff- oder Glaskerns im Inneren des Glasfaserkabels beträgt 50 Mikrometer bzw. 62,5 Mikrometer. Das Licht, das Ihre Daten kodiert, wandert durch den Faserkern. Die 125 m beziehen sich auf den Durchmesser der Ummantelung, die das Licht auf den Kern begrenzt. Die beiden verfügbaren Arten von Multimode-Glasfaserkabeln sind im Querschnitt dargestellt. Unterschiedliche Bandbreiten ergeben sich aus den verschiedenen Kerngrößen. Aufgrund der geringeren Kerngröße ergibt sich eine größere Bandbreite.

Die Norm ISO 11801 unterteilt Multimode-Fasern in fünf Kategorien;

OM1-Faser
OM2-Faser
OM3-Faser
OM4-Faser
OM5-Faser

Nur die OM1-Faser ist 62,5/125μm, die anderen vier sind 50/125μm-Fasern. Bei Multimode-Fasern können sich mehrere Lichtmodi gleichzeitig im Faserkern ausbreiten. Die oben genannten Klassen von Multimode-Fasern (MMF) unterscheiden sich in Bezug auf Datendurchsatz, Übertragungsdistanz, Farbe und andere Merkmale aufgrund von Unterschieden in der Kerngröße oder Bandbreite. Je kleiner die Kerngröße ist, desto höher sind die Datenraten und desto länger ist die Übertragungsstrecke eines Glasfaserkabels.

Bei 10/100Mbps-Ethernet werden in der Regel lichtemittierende Halbleiter (LED) mit reflektierenden Oberflächen und 62,5 m lange Fasern verwendet. Vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) - eine moderne Option von Lichtquellen - soll das Netzwerk für höhere Pegel verbessern. Obwohl VCSELs schneller schalten können als LEDs, sind sie für höhere Datenraten besser geeignet. Infolgedessen werden 50m-Fasern häufiger verwendet als 62,5μm-Fasern für die Längen der Empfänger. Infolgedessen verwenden die meisten Hausinstallationen statt der älteren 62,5/125μm-Fasern jetzt laseroptimierte 50 μm- oder 125μm-Fasern für 1 bis 100 Gigabit Ethernet. Bestehende Glasfaserkabelnetze verwenden dagegen in mehreren Anwendungen immer noch 62,5μm-Fasern, was ein häufiges Mischen von 62,5μm- und 50μm-Fasern erforderlich macht.

Es gibt zwei Fälle, in denen eine 62,5/125μm-Multimode-Faser und eine 50/125μm-Multimode-Faser gemischt werden sollten. Zum einen muss das Licht von der 50/125μm-Faser zur 62,5/125μm-Faser gelangen, und zum anderen muss das Licht von der 62,5/125μm-Faser zur 50/125μm-Faser gelangen.

Woher weiß man also, ob eine Hybridverbindung mit einem geringeren Kopplungsverlust machbar ist? Die konventionellen Grenzwerte für Fehlanpassungs-Kopplungsverluste sind in verschiedenen Papieren definiert, z. B. in Delmars Fiber Optic Technicians Manual, das einen Bereich von 0,9 bis 1,6 dB für die Kombination von 62,5/125μm-Multimode-Fasern mit 50/125μm-Multimode-Fasern angibt. Es wird nicht empfohlen, 62,5μm-Fasern mit 50m-Fasern zu kombinieren, wenn der tatsächliche Verlust diesen Bereich überschreitet.

Im ersten Szenario kann der kleinere Kern der 50/125μm-Faser leicht an die 62,5/125μm-Faser gekoppelt werden und wird durch Versatz oder Winkelversatz nicht beeinträchtigt. Infolgedessen gibt es fast keine Probleme. Bei der Umstellung von einer 62,5/125μm-Multimode-Faser auf eine 50/125μm-Multimode-Faser kann es jedoch zu einem großen Problem kommen: dem Ausfall der Verbindung. Wenn eine 62,5/125μm-Multimode-Faser mit einer 50/125μm-Multimode-Faser gemischt wird, kann Licht aus der 62,5/125μm-Faser in den Mantel der 50/125μm-Multimode-Faser entweichen, was zu Kopplungsverlusten führt. Ist der Verlust beträchtlich, ist das Mischen der 62,5μm- und 50μm-Fasern keine Option.

Auch wenn es einen zulässigen Bereich von Fehlanpassungs-Kopplungsverlusten gibt, ist es ohne praktische Erfahrung unmöglich vorherzusagen, wie hoch die tatsächlichen Verluste sein werden. In solchen Fällen wurden viele Tests durchgeführt, um festzustellen, ob die Fehlanpassung in der Mehrzahl der Fälle vertrauenswürdig ist.

Mehrere Testgruppen, die 50μm-Multimode-Fasern mit 62,5μm-Multimode-Fasern der FOA verbunden haben, zeigen, dass LEDs mehr verlieren als VCSELs, und dass der VCSEL bei 20 Metern etwas weniger überschüssigen Verlust hat als bei 1 Meter oder 520 Metern. Die Tests mit LEDs schlugen fehl, weil die Kopplungsverluste über dem zulässigen Bereich zwischen 0,9 und 1,6 dB lagen. Alle Versuche mit einer VCSEL-Lichtquelle waren erfolgreich.

Neben der FOA trug auch Corning zur Fähigkeit und Zuverlässigkeit der Mischung von 50m und 62,5m Multimode-Fasern bei. Im Gegensatz zur FOA hat Corning Hunderte von Experimenten durchgeführt, um die Ergebnisse praktischer und nützlicher zu machen. Sowohl bei Laser- als auch bei 800nm/1300nm LED-Quellen zeigten die Tests von Corning keine wesentlichen Kopplungsverluste.

Obwohl Tausende von Studien gezeigt haben, dass 50m- und 62,5m-Fasern vollständig mit Laserquellen kompatibel sind, raten Industriestandards, führende Medien und Gerätehersteller davon ab, mehrere Arten von Fasern in einer einzigen Verbindung zu mischen. Sie raten, sich auf das Schlimmste vorzubereiten und mit einem erheblichen Verlust in einer Richtung zu rechnen. Wenn Sie mit dem Verlust leben können, können Sie die 62,5μm- und 50μm-Fasern natürlich problemlos kombinieren.

Die Kompatibilität von Multimode-Glasfasern mit unterschiedlichen Bandbreiten oder von verschiedenen Anbietern ist unabhängig von der Faserkompatibilität beim Mischen von 62,5μm- und 50μm-Fasern gleichermaßen wichtig. Die Kompatibilität von Fasern mit verschiedenen Bandbreiten ist zum Beispiel entscheidend, wenn Sie ältere 62,5μm-Fasern verwenden möchten, um die Gesamtbandbreite des Netzes zu erhöhen, ohne 50μm-Fasern zu mischen. Unternehmen wie Corning haben gezeigt, dass die Vermischung von Faserbandbreiten theoretisch möglich ist, wenn sie unvermeidlich ist. Solange jedoch die Fasern und Verbindungen den Normen entsprechen, sind die Fasern verschiedener Hersteller miteinander kompatibel.