De evolutie van multimodevezel: van OM1 naar OM5

Glasvezeltechnologie staat al tientallen jaren centraal in moderne communicatie en maakt snelle gegevensoverdracht mogelijk via lokale netwerken (LAN's), datacenters en telecommunicatiesystemen. Hoewel single-mode vezel de langeafstandsnetwerken domineert, blijft multimode vezel (MMF) de standaard voor toepassingen over korte tot middellange afstanden vanwege de lagere kosten, eenvoudigere terminatie en compatibiliteit met standaard transceivers. In de loop der jaren is multimode vezel geëvolueerd van OM1 naar OM5, waarbij elke generatie de bandbreedte, het bereik en de toepassingsflexibiliteit heeft verbeterd. Dit artikel onderzoekt de evolutie, technische verschillen, use cases en toekomstige trends van OM1 tot en met OM5 multimode vezels.

1. Inleiding tot Multimode Vezel

Multimode vezel (MMF) verschilt van single-mode vezel voornamelijk in de kerngrootte, die groter is (meestal 50 of 62,5 micron), waardoor meerdere lichtmodi tegelijkertijd kunnen worden voortgeplant. Deze eigenschap vereenvoudigt de koppeling met goedkope lichtbronnen zoals vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSEL's) of LED's, waardoor MMF ideaal is voor bedrijfsnetwerken, datacenters en campusimplementaties.

Het ondersteunen van meerdere lichtmodi introduceert echter modale dispersie, wat de maximale afstand voor snelle signalen beperkt. Om dit aan te pakken, hebben de International Electrotechnical Commission (IEC) en TIA/EIA gestandaardiseerde categorieën ontwikkeld die bekend staan als OM (Optical Multimode) klassen: OM1, OM2, OM3, OM4 en de nieuwste OM5.

2. OM1 – De Eerste Standaard Multimode Vezel

OM1 was de originele multimode vezel die werd gestandaardiseerd voor LAN's en vroege optische netwerken. Belangrijkste kenmerken zijn:

• Kerndiameter: 62,5 µm

• Manteldiameter: 125 µm

• Bandbreedte: ~200 MHz·km bij 850 nm

• Laser-geoptimaliseerd: Nee; primair ontworpen voor LED-lichtbronnen

• Typisch bereik: 275 m voor 1 Gbps, 33 m voor 10 Gbps

OM1 vezel werd veel gebruikt in legacy bedrijfsnetwerken en vroege 1 Gbps Ethernet-installaties. Hoewel de prestaties voldoende zijn voor 1 Gbps over korte afstanden, beperkt de modale dispersie snellere toepassingen aanzienlijk. Het gebruik ervan is tegenwoordig grotendeels in oudere infrastructuren of waar goedkope connectiviteit voldoende is.

3. OM2 – De Werkpaard voor 1G en 10G

OM2 kwam naar voren als een upgrade van OM1, ontworpen om snellere netwerken te ondersteunen met betere bandbreedte-eigenschappen:

• Kerndiameter: 50 µm (kleiner dan OM1 voor betere prestaties)

• Bandbreedte: 500 MHz·km bij 850 nm

• Laser-geoptimaliseerd: Nee, LED-gebaseerde systemen

• Bereik voor 10G Ethernet: ~82 m

Door de kerngrootte te verkleinen en de modale prestaties te verbeteren, maakte OM2 langere afstanden mogelijk voor 1 Gbps en 10 Gbps Ethernet. Het werd de standaard multimode vezel voor veel bedrijfsinstallaties in de late jaren 90 en vroege jaren 2000. Naarmate 10G Ethernet echter gebruikelijker werd, werden laser-geoptimaliseerde vezels noodzakelijk.

4. OM3 – Laser-geoptimaliseerde Multimode Vezel (LOMMF)

Met de komst van 10G, 40G en 100G Ethernet was traditionele LED-gebaseerde multimode vezel niet langer voldoende. OM3 werd geïntroduceerd als laser-geoptimaliseerde multimode vezel (LOMMF):

• Kerndiameter: 50 µm

• Bandbreedte: 2000 MHz·km bij 850 nm (effectieve modale bandbreedte)

• Laser-geoptimaliseerd: Ja, ontworpen voor VCSEL-lasers

• Typisch bereik: 300 m voor 10G, 100 m voor 40/100G Ethernet

OM3 werd de voorkeursvezel voor snelle datacenters omdat het het bereik voor 10G/40G/100G-netwerken aanzienlijk verlengde, terwijl de lagere kosten en eenvoudigere installatie behouden bleven in vergelijking met single-mode vezel. De blauwe mantel wordt vaak gebruikt om het te onderscheiden van OM4.

5. OM4 – Uitgebreide Laser-geoptimaliseerde Vezel

Omdat datacenters nog hogere snelheden en langere afstanden vereisten, werd OM4 ontwikkeld als een verbetering ten opzichte van OM3:

• Kerndiameter: 50 µm

• Bandbreedte: 4700 MHz·km bij 850 nm

• Laser-geoptimaliseerd: Ja, ondersteunt VCSEL-lasers

• Typisch bereik: 400 m voor 10G, 150 m voor 40/100G Ethernet

OM4 ondersteunt hogere datasnelheden en langere afstanden, waardoor het ideaal is voor grote datacenters, campusnetwerken en computing-omgevingen met hoge dichtheid. De prestaties verminderen de behoefte aan vroege migratie naar single-mode vezel, waarbij kosten en snelheid in evenwicht worden gebracht. OM4 wordt vaak geïdentificeerd door de aqua-gekleurde mantel.

6. OM5 – Breedband Multimode Vezel voor de Toekomst

De nieuwste toevoeging, OM5, ook bekend als WBMMF (Wideband Multimode Fiber), werd gestandaardiseerd om opkomende technologieën te ondersteunen:

• Kerndiameter: 50 µm

• Bandbreedte: Dezelfde als OM4 maar over meerdere golflengten (850–950 nm)

• Laser-geoptimaliseerd: Ja, ondersteunt shortwave wavelength division multiplexing (SWDM)

• Typisch bereik: 100 m voor 100G/400G SWDM Ethernet over vier golflengten

OM5 maakt transmissie met meerdere golflengten over een enkele vezelstreng mogelijk, waardoor operators de bandbreedte kunnen vergroten zonder meer vezels te installeren. Het is zeer geschikt voor datacenters met hoge dichtheid en omgevingen waar het minimaliseren van het aantal vezels essentieel is. De limoengroene mantel onderscheidt het van OM3 en OM4.

7. Vergelijkend Overzicht van OM1–OM5

8. Belangrijkste Drijvers van Multimode Vezel Evolutie

Verschillende factoren hebben de evolutie van OM1 naar OM5 aangedreven:

1. Toenemende Netwerksnelheden: Van 1G Ethernet naar 400G Ethernet en verder, waren hogere bandbreedte en lagere modale dispersie vereist.

2. Kostenefficiëntie: Multimode vezel biedt een goedkopere oplossing in vergelijking met single-mode vezel voor toepassingen over korte tot middellange afstanden.

3. Datacenterdichtheid: Omgevingen met bekabeling met hoge dichtheid vereisen vezels die hogere snelheden kunnen ondersteunen zonder enorme kabelaantallen.

4. Lasertechnologie Vooruitgang: De ontwikkeling van VCSEL's en SWDM maakte het mogelijk dat multimode vezel hogere snelheden over dezelfde strengen kon leveren.

5. Achterwaartse Compatibiliteit: Elke OM-upgrade behield waar mogelijk compatibiliteit met bestaande infrastructuur, waardoor migratie werd vereenvoudigd.

9. Toepassingen van OM1–OM5 Vezels

• OM1 & OM2: Kleinschalige bedrijfsnetwerken, legacy 1G–10G LAN-verbindingen, links over korte afstanden binnen gebouwen.

• OM3 & OM4: Moderne enterprise LAN's, hyperscale datacenters, high-speed Ethernet (10G, 40G, 100G), storage area networks (SAN's).

• OM5: Toekomstbestendige datacenters met hoge dichtheid, SWDM Ethernet en toepassingen waarbij het verminderen van het aantal vezels en kabelbeheer cruciaal is.

10. Toekomstige Trends in Multimode Vezel

Het multimode vezellandschap blijft evolueren:

1. SWDM-adoptie: OM5 is de basis voor SWDM, dat de bandbreedte over bestaande vezels kan verviervoudigen.

2. 400G & Verder: Datacenters zullen steeds vaker OM5 of high-performance OM4 gebruiken om te voldoen aan ultra-hoge snelheid netwerkbehoeften.

3. Integratie met Optische Modules: Transceivers en kabels worden geoptimaliseerd voor OM4/OM5 om een laag stroomverbruik en betere thermische prestaties te garanderen.

4. Migratiestrategieën: Bedrijven vervangen geleidelijk OM1/OM2 door OM3/OM4/OM5 om netwerken toekomstbestendig te maken en de schaalbaarheid te verbeteren.

5. Milieuoverwegingen: LSZH en rookarme, halogeenvrije mantels worden de standaard voor veiligheid in datacenters.

Conclusie

De evolutie van OM1 naar OM5 vertegenwoordigt een reis die wordt aangedreven door prestaties, kostenefficiëntie en toekomstbestendig ontwerp. Elke opeenvolgende generatie verbeterde de bandbreedte, verminderde de modale dispersie en maakte langere afstanden mogelijk voor snelle communicatie. Tegenwoordig zijn OM4- en OM5-vezels de ruggengraat van datacenters en snelle bedrijfsnetwerken, die 10G, 40G, 100G en meer ondersteunen, terwijl OM5 multi-golflengte mogelijkheden introduceert voor next-generation SWDM-netwerken.

Voor netwerkontwerpers, systeemintegrators en fabrikanten van glasvezelkabels is het essentieel om de verschillen en toepassingen van elke OM-klasse te begrijpen. Investeren in OM4- en OM5-implementaties garandeert vandaag de dag schaalbaarheid, achterwaartse compatibiliteit en een pad naar de ultra-hoge snelheid netwerken van de toekomst.