隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊量的迅猛增長,，近年來,，多模光纖及其應(yīng)用的相關(guān)標準在持續(xù)升級,。以太網(wǎng)速率從10GbE/40GbE/100GbE升級到25GbE/50GbE/200GbE/400GbE,，將來還會升級到更高速的800GbE/1.6TbE,；光纖通道速率從8GFC/16FC升級至串行的32GFC/64GFC和并行的128GFC/256GFC,，以及將來更高速的串行128GFC和并行512GFC,。同時,，多模光模塊技術(shù)逐步從NRZ編碼發(fā)展至4電平的PAM4信號編碼,；從單波長光源發(fā)展至多波長復(fù)用,，如2波復(fù)用的BiDi技術(shù),、4波復(fù)用的SWDM技術(shù)，以及將來可能的8波長復(fù)用,。此外,，多模光纖還有模分復(fù)用（MDM）的潛力,，通過利用多模光纖中的多個可用模式來增加傳輸容量。
近年來，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)需求持續(xù)增長,，根據(jù)思科的統(tǒng)計和預(yù)測,，2015至2020年間,，全球數(shù)據(jù)中心總體流量年復(fù)合增長27%,，其中云數(shù)據(jù)中心年復(fù)合增長30%，傳統(tǒng)本地數(shù)據(jù)中心每年保持9%的穩(wěn)定增長,。
目前,，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的布線方案是采用銅,、短距離多模光器件,、長距離單模光器件共同完成,。其中多模SR4和單模PSM4解決方案占主導(dǎo),。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部布線選擇的最關(guān)鍵指標之一是成本，往往成本最低的解決方案最具有優(yōu)勢,。因此,， SR用于數(shù)百米距離內(nèi),，LR用于2千米以上的長距離。阿里巴巴目前在其網(wǎng)絡(luò)中采用100GBASE-SR4多模光纖連接,，發(fā)現(xiàn)其比基于單模光纖和PSM4或CWDM4的連接方式更具性價比。鑒于企業(yè)本地數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、架構(gòu),、網(wǎng)絡(luò)容量和存儲需求,，多模光纖和VCSEL仍將是這一重要市場的首要解決方案,。
OM5光纖將傳統(tǒng)OM4光纖在850nm的帶寬性能拓寬到953nm，利用4波長短波波分復(fù)用（SWDM4）技術(shù),，在一根多模光纖上同時傳輸四個波長,，將多模光纖傳輸容量提高至原來的4倍，同時完全向下兼容,。
作為一種能夠大大提升多模光纖傳輸容量并增加傳輸距離的新技術(shù)，SWDM對于數(shù)據(jù)中心建設(shè)以及相關(guān)光纖,、器件和設(shè)備廠家的意義不言而喻,。目前，該聯(lián)盟成員包括長飛,、康寧,、OFS,、Prysmian,、康普等光纖和布線廠家，還包括戴爾,、華為、華三,、Juniper等設(shè)備廠家和Finisar、Lumentum等模塊廠商。該聯(lián)盟于2017年3月發(fā)布了多源協(xié)議（MSA）,，定義了40GE SWDM4和100GE SWDM4的應(yīng)用需求,，并表示將在今后進一步拓展到400Gb/s應(yīng)用,。
OM5光纖建立在OM3/OM4光纖的基礎(chǔ)之上,，并擴展其性能以支持多個波長,，OM5展示了多模光纖系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的未來,。自2015年至今,，幾大國際標準組織均新增了對OM5光纖及其應(yīng)用的規(guī)范,。
電信工業(yè)協(xié)會（TIA）率先于2016年6月正式發(fā)布TIA-492AAAE光纖標準,，定義了可支持850nm~950nm波段波分復(fù)用技術(shù)的寬帶多模光纖（WBMMF）,。2016年10月發(fā)布ANSI/TIA-568.3-D光纖結(jié)構(gòu)化布線標準,，批準使用TIA-492AAAE光纖進行布線,。
國際電工委員會（IEC）于2017年8月正式發(fā)布IEC 60793-2-10 ed. 6光纖標準，將WBMMF定義為A1a.4光纖類型,，并得到ISO/IEC對11801. ed. 3請求聯(lián)絡(luò)的支持,，隨即于2017年11月正式發(fā)布ISO/IEC 11801-1光纖布線標準，確定了用這種光纖布線的名稱為OM5,。
2016年9月起草,、2017年12月正式發(fā)布的IEEE 802.3bs標準,，定義了200Gb/s和400Gb/s以太網(wǎng)的媒體訪問控制參數(shù)、物理層和管理參數(shù),，其中也為寬帶多模光纖布線正式命名為“OM5”，并規(guī)定了OM3/OM4/OM5三類光纖在400GBASE-SR16系統(tǒng)中可支持的最短鏈路距離,，如表1所示,。
| PMD type | Required operating range a |
|---|---|
| 400GBASE-SR16 | 0.5 m to 70 m for OM3 |
| 0.5 m to 100 m for OM4 | |
| 0.5 m to 100 m for OM5 |
2016年11月起草，2018年12月發(fā)布的IEEE 802.3cd標準定義了50Gb/s,、100Gb/s和200Gb/s以太網(wǎng)的媒體訪問控制參數(shù),、物理層和管理參數(shù)，并規(guī)定了OM5光纖均可以支持100米以上的50GBASE-SR,、100GBASE-SR2和200GBASE-SR4,。
2017年11月，IEEE 802.3成立下一代200Gb/s與400Gb/s多模光纖物理層研究組,，旨在采用比現(xiàn)有以太網(wǎng)更少的多模光纖來實現(xiàn)200Gb/s和400Gb/s系統(tǒng)的傳輸,，簡稱“NGMMF研究組”。在2018年1月舉行的研究組第一次正式會議上,，提出了400GBASE-SR8或400GBASE-SR4.2兩種方案替代400GBASE-SR16來實現(xiàn)對400G以太網(wǎng)的支持,，最小傳輸距離100m。400GBASE-SR8方案采用8對光纖,，可以充分利用現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢（采用對PAM4更友好的VCSEL）,，目標波長為850nm，目前有QSFP-DD,、OSFP和COBO 8-Lane幾種光模塊封裝,。400GBASE-SR4.2方案采用4對光纖，保持了跟現(xiàn)有100 GBASE-SR4方案相同的布線方式,，每根光纖傳2個波長,，同樣也采用PAM4調(diào)制技術(shù)，目標波長為850nm和一個更長波長的光源,。400GBASE-SR4.2方案更適合采用可支持多波長的OM5光纖進行布線,。相關(guān)標準IEEE 802.3cm于2020年1月發(fā)布。
OM5光纖的設(shè)計初衷,，即為應(yīng)對多模傳輸系統(tǒng)的波分復(fù)用（WDM）需求,。因此，其最具價值的應(yīng)用,，是在短波波分復(fù)用領(lǐng)域,。目前，單波50Gb/s基于多模光纖的多波長光模塊大都還在研發(fā)階段,，只有少數(shù)光模塊廠商能夠提供少量的樣品,，但僅供內(nèi)部實驗使用,。PAM4調(diào)制方式可以在現(xiàn)有25Gb/s的VCSEL基礎(chǔ)上提供單波50Gb/s的速率。兩波長雙向（BiDi）技術(shù)和四波長復(fù)用（SWDM4）技術(shù)分別為100Gb/s以上高速以太網(wǎng)鏈路精簡了二分之一和四分之三的光纖用量,。
研究者發(fā)現(xiàn),，通過在光纖芯層摻入適當?shù)姆兀軠p小不同波長對應(yīng)的最優(yōu)alpha值差異,，從而使得“超寬帶多模光纖”在850nm~1050nm整個波長范圍內(nèi)帶寬得以提高,。這一結(jié)果證明了“超寬帶多模光纖”有能力在850nm~1050nm窗口內(nèi)支持8個間隔為30nm的波分復(fù)用通道。
近三年來,，各光纖廠商和光模塊廠商紛紛報道了OM5以及“超寬帶多模光纖”在PAM4調(diào)制技術(shù)及波分復(fù)用技術(shù)加持下的最新傳輸結(jié)果,，如表2。從報道的實驗結(jié)果來看,，OM5光纖足以支持150米以上的100Gb/s,、200Gb/s和400Gb/s多波長傳輸系統(tǒng)。
此外,，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,，50μm芯徑的多模光纖可獲得1550nm窗口下比少模光纖更低的差分模式群時延（DMGD），用于多輸入-多輸出（MIMO）模分復(fù)用（MDM）系統(tǒng)中,，從而將光纖容量提升數(shù)倍,，這證明了未來多模光纖進行模分復(fù)用的潛力。
| FIT | Finisar | OFS | Prysmian | Panduit | 長飛 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0M3 | 0M4 | 0M5 | 0M4 | 0M5 | 0M4 | 0M5 | 0M4 | 0M5 | 0M3 | 0M4 | 0M5 | 0M4 | 0M5 | |
|
100GB/s-BiDi (850nm,、910nm) |
70m |
100m |
150m |
200m |
400m |
70m |
100m |
200m |
300m |
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|
200GB/s-SWDM4
(850nm,、880nm |
100m |
300m |
300m |
100m |
300m |
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|
50GB/s @980nm |
300m |
300m |
200m |
200m |
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|
50GB/s @1060nm |
200m |
200m |
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