多(duo)模(mo)(mo)光(guang)纖(xian)自(zi)上世紀80年代進入(ru)市場(chang)以來，經歷了從OM1、OM2、OM3到OM4的演進。其中，OM3是針對(dui)垂(chui)直腔面發(fa)射激光(guang)（VCSEL）光(guang)源優化的多(duo)模(mo)(mo)光(guang)纖(xian)，有效(xiao)模(mo)(mo)式帶(dai)寬(kuan)（EMB）達到2000MHZ.Km，支持(chi)100GBase-SR10距離達到100米(mi)，而OM4有效(xiao)模(mo)(mo)式帶(dai)寬(kuan)（EMB）相比OM3提高了1倍(bei)多(duo)，達到4700MHZ.Km，然而支持(chi)100GBase-SR10距離僅(jin)有150米(mi)，相對(dui)于(yu)OM3光(guang)纖(xian)，100G以太網傳輸距離僅(jin)僅(jin)增加了50%，仍然無法滿足未(wei)來網絡的需求(qiu)。

作為(wei)未來(lai)的選(xuan)擇，寬(kuan)帶多(duo)(duo)模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)（WBMMF）在光(guang)纖(xian)(xian)(xian)有效模(mo)(mo)(mo)式帶寬(kuan)（EMB）方面遠超(chao)傳統(tong)的OM4多(duo)(duo)模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)，這也意味(wei)著能夠為(wei)未來(lai)可能出現(xian)的更(geng)高(gao)速(su)的以(yi)太網提供余量(liang)空間。為(wei)了(le)進一步了(le)解寬(kuan)帶多(duo)(duo)模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)，我們還需仔細來(lai)看一下單模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)和(he)多(duo)(duo)模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)的發展歷程。

單(dan)模光纖(xian)和多模光纖(xian)的區別與選擇

單模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖主要(yao)用(yong)(yong)在(zai)多頻數據(ju)傳輸(shu)應用(yong)(yong)中，傳輸(shu)模(mo)(mo)(mo)式通常采用(yong)(yong)波分復(fu)用(yong)(yong)（WDM，Wave-Division-Multiplexing）的(de)(de)傳輸(shu)模(mo)(mo)(mo)式，經過復(fu)用(yong)(yong)的(de)(de)光(guang)信號只需要(yao)用(yong)(yong)一(yi)根單模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖就(jiu)能實(shi)現數據(ju)傳輸(shu)。2010年(nian)發布的(de)(de)100GBase-LR4，采用(yong)(yong)2芯單模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖1收1發，能夠在(zai)一(yi)芯光(guang)纖上同時(shi)復(fu)用(yong)(yong)４個波長，每(mei)個波長傳輸(shu)25Gbps.

單(dan)模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)的(de)傳輸速率比(bi)多模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)要高(gao)，而且傳輸距離也比(bi)多模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)要高(gao)出50倍不止，因此，其(qi)價格也高(gao)于多模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)。與(yu)多模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)相比(bi)，單(dan)模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)的(de)芯(xin)徑要小(xiao)得(de)多，小(xiao)芯(xin)徑和單(dan)模(mo)(mo)(mo)傳輸的(de)特點(dian)使(shi)得(de)在(zai)單(dan)模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)中(zhong)傳輸的(de)光信號不會(hui)因為光脈沖重疊而失真。在(zai)所有光纖(xian)(xian)(xian)種(zhong)類中(zhong)，單(dan)模(mo)(mo)(mo)光纖(xian)(xian)(xian)的(de)信號衰減率最低，傳輸速度最大。

然而，單模光(guang)(guang)(guang)纖需要(yao)采用高成本的(de)激光(guang)(guang)(guang)（LD）光(guang)(guang)(guang)源收發器(qi)(qi)(qi)，單模光(guang)(guang)(guang)纖的(de)激光(guang)(guang)(guang)收發器(qi)(qi)(qi)價格至少是多模光(guang)(guang)(guang)纖收發器(qi)(qi)(qi)的(de)3倍(bei)以(yi)上(shang)，功(gong)耗至少2倍(bei)以(yi)上(shang)。

傳(chuan)統的(de)(de)多模光纖(xian)一(yi)般采用串行(xing)(xing)傳(chuan)輸模式(shi)，在這(zhe)種模式(shi)下增加以(yi)(yi)(yi)太網(wang)(wang)的(de)(de)傳(chuan)輸速率(lv)必須(xu)增加每芯(xin)光纖(xian)/通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)的(de)(de)傳(chuan)輸速率(lv)。目前以(yi)(yi)(yi)太網(wang)(wang)最(zui)大串行(xing)(xing)傳(chuan)輸速率(lv)為10Gbps/通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)，IEEE正在制定25Gbps/通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)，50Gbps/通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)的(de)(de)網(wang)(wang)絡標(biao)準(zhun)，以(yi)(yi)(yi)400G以(yi)(yi)(yi)太網(wang)(wang)為例(li)，會(hui)有25Gbps/通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)，50Gbps/100Gbps通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)3個不同的(de)(de)版(ban)本(ben)(ben)，光纖(xian)芯(xin)數分別需要32芯(xin)/16芯(xin)/8芯(xin)。400G以(yi)(yi)(yi)太網(wang)(wang)采用的(de)(de)編碼方式(shi)有NRZ，PAM4，DMT，更(geng)高級的(de)(de)編碼方式(shi)意味著更(geng)復(fu)雜的(de)(de)電(dian)路和功耗，因而成(cheng)本(ben)(ben)更(geng)高。

而(er)多模光纖提(ti)高(gao)網絡傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)速率(lv)的另外(wai)一種方(fang)法是采用(yong)并(bing)行(xing)傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)模式，即通(tong)過增(zeng)加光纖芯數來增(zeng)加傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)速率(lv)。2010年發布的100GBase-SR10采用(yong)10Gbps/通(tong)道的傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)方(fang)式，10通(tong)道接(jie)收10通(tong)道發送，總共需要20芯光纖。

在以(yi)往的(de)實際應(ying)用中，選(xuan)擇多模還是單模的(de)最(zui)常見決定(ding)因素是距(ju)離。如果只有兒英(ying)里，首選(xuan)多模，因為LED發射/接收機(ji)比單模需要(yao)的(de)激(ji)光便宜得多。如果距(ju)離大于(yu)5英(ying)里，單模光纖最(zui)佳(jia)。另外(wai)一(yi)個(ge)要(yao)考(kao)慮的(de)問題是帶寬；如果將(jiang)(jiang)來的(de)應(ying)用可能(neng)包(bao)括傳(chuan)輸大帶寬數據信號，那么單模將(jiang)(jiang)是最(zui)佳(jia)選(xuan)擇。

未來數據中心的選擇：寬帶(dai)多模光纖（WBMMF）

進入2010年(nian)代(dai)，隨著100G-NG，200G/400G以(yi)太網乃至(zhi)1T以(yi)太網的(de)提出，傳統(tong)的(de)多(duo)(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)在芯數和距(ju)離上成為阻(zu)礙未來以(yi)太網絡發展(zhan)的(de)瓶(ping)頸，而寬帶多(duo)(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)（WBMMF）的(de)出現打(da)破了傳統(tong)多(duo)(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)的(de)技術瓶(ping)頸。它借鑒(jian)了單模(mo)光(guang)纖(xian)的(de)波(bo)分復用（WDM）技術，延展(zhan)了網絡傳輸時的(de)可用波(bo)長(chang)范(fan)圍，能夠在一芯多(duo)(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)上支持4個波(bo)長(chang)，把需要(yao)的(de)光(guang)纖(xian)芯數降低為之(zhi)前的(de)1/4.

短波(bo)波(bo)分復用這一(yi)技(ji)術利用性價比較高(gao)的(de)短波(bo)的(de)垂直(zhi)腔(qiang)面發(fa)射激光（VCSEL）光源(yuan)，優化的(de)寬(kuan)帶(dai)多(duo)模(mo)光纖(xian)(xian)（WBMMF）能夠在一(yi)芯多(duo)模(mo)光纖(xian)(xian)上支持4個波(bo)長(chang)，把需要的(de)光纖(xian)(xian)芯數降低(di)為(wei)之前的(de)1/4，同時提(ti)高(gao)了有效模(mo)式帶(dai)寬(kuan)（EffectiveModalBandwidth，EMB），延(yan)長(chang)了40/100G的(de)傳輸距離到300米左右。

目前全球(qiu)96%的(de)數據(ju)中(zhong)心(xin)，網絡核(he)心(xin)區骨干(gan)（Spine）交換機(ji)(ji)到服務器機(ji)(ji)柜分(fen)支（Leaf）交換機(ji)(ji)的(de)距(ju)離在300米以(yi)內，因此短波(bo)波(bo)分(fen)復用(yong)技術（SWDM）和寬帶(dai)多(duo)模光纖（WBMMF）未來會繼續延續多(duo)模光纖作為(wei)數據(ju)中(zhong)心(xin)40/100/400G以(yi)太(tai)網的(de)主流(liu)傳(chuan)輸介質的(de)傳(chuan)統。未來通過短波(bo)波(bo)分(fen)復用(yong)（SWDM）和并(bing)行傳(chuan)輸技術相結合，只需要8芯寬帶(dai)多(duo)模光纖（WBMMF），就(jiu)能(neng)夠支持更(geng)高速的(de)應用(yong)，比如200/400G以(yi)太(tai)網。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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