MMF

Multimode-Faser (MMF) ist ein Lichtwellenleiter mit einem Kerndurchmesser, der groß genug ist, um mehrere unterschiedliche Lichtausbreitungspfade oder Modi gleichzeitig zu führen. Die Standardkerngröße in modernen Installationen beträgt 50 Mikrometer, wobei in älteren Netzwerken noch Varianten mit 62,5 Mikrometern vorkommen. Das unterscheidet sich von Monomode-Faser (SMF), die einen Kern von etwa 8 bis 10 Mikrometern hat und nur einen Modus führt. Der größere Kerndurchmesser der MMF erleichtert die Lichteinkopplung, verringert die Anforderungen an die Ausrichtungsgenauigkeit und senkt die Kosten an der Lichtquelle.

MMF kommt in zwei Haupttypen vor, die nach dem Brechungsindexverlauf definiert sind: Step-Index und Graded-Index. Step-Index-MMF hat einen abrupten Übergang an der Kerngrenze und wird kaum noch neu verlegt; sie zeigt starke Modendispersion, die die Bandbreite über Distanz begrenzt. Graded-Index-MMF, bei der der Brechungsindex von der Kernmitte zur Kante graduell abnimmt, komprimiert die Ankunftszeiten verschiedener Modi und ist der Standard in modernen Rechenzentren und Campus-Netzwerken. OM1 (62,5 Mikrometer, 220 MHz km) und OM2 (50 Mikrometer, 500 MHz km) sind ältere Standards; OM3 (50 Mikrometer, laseroptimiert, 2000 MHz km) und OM4 (4700 MHz km) sind aktuell.

MMF in realen Installationen

MMF ist praktikabel für Strecken bis 300 Meter bei 10 Gbps und kürzere Distanzen bei höheren Geschwindigkeiten. Das typische Einsatzgebiet ist das Gebäude-Backbonekabel, Server-zu-Switch-Verbindungen in Rechenzentren und kürzere Campus-Links. Eine 10 Gigabit Ethernet Verbindung über OM3-MMF erreicht etwa 300 Meter; die gleiche Verbindung über OM4 erstreckt sich auf 400 Meter. Monomode-Faser ist erforderlich für größere Entfernungen, Metropolitan Area Networks und Carrier-Services, da ihre minimale Dispersion Signale über viele Kilometer ohne Regeneration übertragen lässt.

Modendispersion ist der primäre Leistungsbegrenzer in MMF. Da verschiedene Modi mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Faser wandern, kommen sie beim Empfänger zu leicht unterschiedlichen Zeiten an und verbreitern den Puls. Dies setzt eine harte Grenze, wie weit das Signal reisen kann, bevor sich die verbreiterten Pulse überlagern und nicht mehr wiederhergestellt werden können. Chromatische Dispersion, verursacht durch Material- und Wellenleitereffekte, beeinträchtigt auch die MMF-Leistung, ist aber weniger schwerwiegend als Modendispersion. Temperaturschwankungen und Makrobiegung (Biegeradius unter 10 cm in manchen Fällen) beeinträchtigen die Signalqualität in verlegter MMF.

Stecker für MMF sind typischerweise vom Typ LC oder SC, haben die gleiche physische Größe wie SMF-Stecker, benötigen aber weniger Präzision aufgrund des größeren Kerns. Transceiver für MMF sind wesentlich günstiger als SMF-Äquivalente, da die Lichtquellen (üblicherweise Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser oder VCSELs für OM3/OM4) und Empfänger weniger Präzision benötigen. Dieser Kostenvorteil, kombiniert mit einfacher Terminierung, erklärt MMFs andauernde Dominanz in Rechenzentrumsumgebungen trotz des Wachstums von SMF in Campus- und Weitverkehrsanwendungen.