Знання

Оптичне волокно є основою сучасних комунікаційних мереж, але це не єдиний продукт. Існує два основних типи оптичного волокнаодномодове-волокно(SMF) ібагатомодове волокно(MMF). Розуміння різниці між цими двома типами волоконно-оптичних кабелів - і знання того, коли використовувати кожен із них -, є важливим для будь-кого, хто планує розгортання мережі, модернізацію існуючої інфраструктури або вказує оптоволокно для центру обробки даних, кампусу чи телекомунікаційного проекту.

У цьому посібнику пояснюється, як класифікується оптичне волокно, розбиваються ключові підтипи та стандарти в кожній категорії, а також надаються практичні вказівки щодо вибору правильного волокна для вашої мережі.

Як класифікується оптичне волокно

Однією з причин, чому типи волокон можуть здаватися заплутаними, є те, що існує кілька дійсних способів класифікації оптичних волокон. Найпоширеніші методи:

• За поширенням світла (мода):одномодове-волокно проти багатомодового волокна - найпрактичніша відправна точка для більшості покупців.
• За профілем показника заломлення:крок-індексне волокно проти-індексне волокно - описує структуру показника заломлення серцевини.
• За матеріалом:скловолокно протипластикове оптичне волокно- визначає, з чого виготовлено волокно.
• За стандартами:класи OM (OM1–OM5) для багатомодового; G.652, G.657 та інРекомендації ITU-T G.65xдля одиночного-режиму.

Для інженерів, мережевих планувальників і груп із закупівель найкориснішим підходом є почати з одно-режимного або багаторежимного рішення, а потім звузити стандартний сценарій і сценарій розгортання. Інші методи класифікації - профіль показника заломлення, матеріал - дають корисну інформацію, але рідко визначають основне рішення про купівлю в основних мережевих проектах.

Одно-модове та багатомодове волокно: ключові відмінності

Одномодове-волокномає невелике ядро ​​(зазвичай близько 8–10 мкм), яке дозволяє поширювати лише одну моду світла. Це усуває модальну дисперсію та дозволяє сигналам поширюватися на великі відстані з мінімальним погіршенням -, що робить його стандартним вибором для телекомунікаційних магістралей, мереж метрополітену, мереж доступу та -далеких магістралей.

Багатомодове волокномає більший сердечник (50 мкм або 62,5 мкм), який підтримує багато режимів світла одночасно. Його широко розгортають для коротких-з’єднань у корпоративних будівлях, магістралях кампусів іцентри обробки даних, де відстані зв’язку зазвичай становлять менше кількох сотень метрів.

Поширена помилкова думка полягає в тому, що лише ціна кабелю визначає, яке волокно дешевше. На практиці загальна вартість системи значною мірою залежить від трансиверів, з’єднувачів і робіт із встановлення. Для корпоративних-середовищ-і центрів обробки даних багатомодове волокно часто забезпечує меншу загальну вартість системи, оскільки сумісні трансивери та з’єднувачі на основі-VCSEL дешевші, ніж одномодова-оптика. Однак із збільшенням відстані зв’язку одно-режим стає необхідним незалежно від вартості, оскільки багатомодове волокно не може підтримувати якість сигналу на великих відстанях.

Типи багатомодового волокна: OM1, OM2, OM3, OM4 і OM5

Багатомодове волокно далі поділяється на класи, визначеніTIAі стандарти ISO/IEC. Ці класи від - OM1 до OM5 - відрізняються головним чином модальною смугою пропускання, яка визначає, як далеко вони можуть передавати дані з заданою швидкістю.

OM1 і OM2: застаріле багатомодове волокно

Волоконо OM1 використовує серцевину 62,5 мкм і спочатку було розроблено для світлодіодних-джерел світла. OM2 використовує сердечник 50 мкм і також спочатку був розроблений для світлодіодної передачі. Обидва сорти мають обмежену пропускну здатність за сучасними стандартами та класифікуються як застарілі типи волокон. TIA рекомендує ценові установки використовують OM3, OM4 або OM5а не OM1 або OM2.

Якщо ви зіткнетеся з OM1 або OM2 в існуючій будівлі, він все ще може передавати трафік 1 Gigabit Ethernet на короткі відстані. Але для будь-якого нового кабельного проекту вказівка ​​OM1 або OM2 обмежує можливості майбутнього оновлення, і його слід уникати.

OM3: Лазер-оптимізований багатомодовий для 10G і далі

OM3 був першим сортом багатомодового волокна, розробленим спеціально для лазерних джерел VCSEL на 850 нм. Він має ефективну модальну смугу пропускання (EMB) 2000 МГц·км при 850 нм, що підтримує 10 Gigabit Ethernet на відстані до 300 метрів. OM3 залишається життєздатним варіантом для корпоративних мереж, де домінують канали 10G, а відстані помірні.

OM4: Вища пропускна здатність для центрів обробки даних і з’єднань кампусу

OM4 пропонує EMB 4700 МГц·км при 850 нм -, що більш ніж удвічі перевищує OM3. Це дозволяє йому підтримувати 10 Gigabit Ethernet на відстані до 400 метрів і 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) на відстані до 100 метрів. Для багатьох проектів оновлення центрів обробки даних і розгортання нових магістральних магістралей OM4 досягає правильного балансу продуктивності, охоплення та вартості.

OM5: Широкосмуговий багатомодовий режим для багато-передачі хвиль

OM5, також відоме як широкосмугове багатомодове волокно (WBMMF), специфікується як на 850 нм, так і на 953 нм. Він розроблений для підтримки короткого-мультиплексування з поділом хвиль (SWDM), яке передає кілька довжин хвиль (зазвичай 850, 880, 910 і 940 нм) через одну пару волокон. Це робить OM5 актуальним, якщо ваша дорожня карта включає трансивери на основі SWDM-для передачі 40G, 100G або 400G.

Однак OM5 не є автоматично необхідним для кожної сучасної багатомодової мережі. Якщо у вашому розгортанні використовуються стандартні трансивери 850 нм без SWDM, OM4 забезпечує таку саму продуктивність за меншої вартості кабелю. Оцініть OM5, якщо багато-стратегії довжини хвилі є частиною вашого фактичного плану оновлення -, а не за умовчанням.

OM3 проти OM4 проти OM5: Посібник швидкого прийняття рішення

Типи одномодового-волокна: G.652 проти G.657

Стандарти-одномодового оптоволокна визначаютьсяITU-T(Міжнародний союз електрозв’язку – Сектор стандартизації електрозв’язку). Хоча існує кілька рекомендацій G.65x, дві важливі для більшості рішень щодо розгортання: G.652 і G.657.

G.652: Стандартне одномодове-волокно

ITU-T G.652 є найпоширенішим одномодовим-волокном у світі. Вперше стандартизований у 1984 році, він визначає волокно з нульовою-дисперсією довжини хвилі біля 1310 нм, оптимізоване для роботи в діапазоні 1310 нм, а також придатне для використання в діапазоні 1550 нм. Найновіша підкатегорія, G.652.D, усуває пік води для роботи з повним-спектром і пропонує більш щільну дисперсію режиму поляризації (PMD) -, що робить її придатною для систем CWDM і DWDM.

G.652 залишається вибором за умовчанням для-загального призначенняодномодове-волокноу магістральних мережах, метро та транспортних мережах, де вимоги-радіуса вигину є стандартними (мінімальний радіус вигину 30 мм).

G.657: Нечутливе-одномодове-волокно

ITU-T G.657 було створено для вирішення проблем, пов’язаних із вигином, які виникають у мережах доступу, внутрішніх кабелях і-обмежених просторових середовищах, таких як центри обробки даних. Волокна G.657 витримують менші радіуси вигину зі значно меншою втратою сигналу порівняно з G.652.

У G.657 є дві основні категорії:

• Категорія A (G.657.A1, G.657.A2):Повністю сумісні з G.652.D, тобто їх можна розгортати будь-де, де зазначено G.652.D, а також забезпечувати покращену продуктивність при згині. G.657.A1 підтримує мінімальний радіус вигину 10 мм; G.657.A2 підтримує 7,5 мм.
• Категорія B (G.657.B2, G.657.B3):Оптимізовано для дуже вузьких згинів у -досяжних місцях і всередині приміщень, B3 підтримує мінімальний радіус згину 5 мм. Волокна категорії B можуть не повністю відповідати специфікаціям хроматичної дисперсії G.652.D, але вони системно-сумісні для використання в мережі доступу.

У розгортаннях доступу, де оптоволокно має проходити через вузькі стояки, невеликі корпуси або навколо гострих кутів, волокна G.657 зменшують ризик надмірних втрат на вигині. У середовищах центрів обробки даних із високою-щільністюпатч-кордмаршрутизації, G.657.A-сумісне волокно забезпечує суттєву перевагу перед стандартом G.652.

G.652 проти G.657: коли обирати кожен

Крок-Індекс проти градуйованого-волокна

Інший спосіб класифікації оптичного волокна - це його профіль показника заломлення. В аstep-indexволокно, показник заломлення рівномірний по всій серцевині та різко падає на межі-оболонки серцевини. В аоцінений{0}}індексволокна, показник заломлення поступово зменшується від центру серцевини до оболонки.

Ця різниця має значення, оскільки профіль показника заломлення безпосередньо впливає на модальну дисперсію. У step-index багатомодовому волокні різні моди світла поширюються з різною швидкістю через однакову серцевину, спричиняючи надходження сигналів у різний час і обмежуючи пропускну здатність. У багатомодовому волокні зі змінним-індексом заломлення світлові промені, розташовані далі від центру серцевини, рухаються швидше, частково компенсуючи їхній довший шлях. Цей ефект вирівнювання значно зменшує модальну дисперсію та забезпечує більшу пропускну здатність на великих відстанях.

Практично всі сучасні багатомодові оптоволокна, що використовуються для передачі даних - OM2, OM3, OM4 і OM5 -, мають градований-індекс. Step-index багатомодове волокно в основному пов’язане зі старими конструкціями та спеціальними застосуваннями, такими як пластикове оптичне волокно (POF). Одномодове-волокно, навпаки, за замовчуванням використовує ступінчастий-профіль індексу, але оскільки поширюється лише одна мода, модальна дисперсія не застосовується.

Скловолокно проти пластикового оптичного волокна

Більшість оптичних волокон, які використовуються в телекомунікаціях і мережах передачі даних, виготовляються з кремнеземного скла. Скловолокно забезпечує низьке загасання, високу пропускну здатність і придатність для передачі-на великі відстані. Усі згадані вище стандарти OM і G.65x стосуються скловолокна.

Пластикове оптичне волокно(POF) використовує полімерне ядро, зазвичай із великим кроком-індексу. Його легше завершувати та він є більш гнучким, ніж скловолокно, але він має набагато більше загасання та меншу пропускну здатність. POF використовується в додатках із коротким-з’єднанням, таких як автомобільні мережі, домашні аудіо/відео з’єднання та промислове зондування - не в звичайних мережах зв’язку з високою-пропускною здатністю.

Як вибрати правильне волокно для вашої мережі

Замість того, щоб розглядати вибір волокна як вправу з підручника, підходьте до цього як до практичного рішення, заснованого на вашому конкретному розгортанні. Ось ключові фактори, застосовані до типових сценаріїв:

1. Визначте свої вимоги до відстані

Якщо ваші з’єднання перевищують кілька сотень метрів, одномодове-волокно зазвичай є єдиним життєздатним варіантом. Для зв’язків на відстані менше 300–400 метрів -, які є звичайними всередині будівель, між будівлями в кампусі або в межахцентр обробки даних- багатомодове волокно може забезпечити необхідну продуктивність за нижчої загальної вартості.

2. Оцініть загальну вартість системи, а не лише вартість кабелю

На деяких ринках багатомодовий оптоволоконний кабель може бути трохи дорожчим за метр, ніж одномодовий-модовий, але багатомодовийтрансивериі роз’єми зазвичай набагато дешевші. Для коротких-зв’язків у центрах обробки даних і корпоративних середовищах економія трансиверів часто переважує різницю у вартості кабелю. Зі зростанням вимог до охоплення економіка зміщується в бік єдиного-режиму.

3. Оцініть фізичне середовище встановлення

У мережах доступу, стояках і сценаріях прокладання кабелів із високою-щільністю жорстких вигинів не уникнути. Якщо ви розгортаєте одномодове-волокно за цих умов, укажітьG.657 нечутливе до вигину волокнозменшує ризик надмірного затухання на вигинах. Для внутрішніх івнутрішній кабельце особливо важливо для програм, де маршрутизація обмежена.

4. Плануйте швидкість і шлях оновлення

Якщо ви будуєте нову багатомодову інфраструктуру, уникайте вказівки OM1 або OM2. Для вимог 10G–100G найпоширенішим вибором є OM4. Якщо дорожня карта вашої організації включає трансивери на основі SWDM-, оцініть OM5. Для одного-режиму G.657.A-сумісне волокно забезпечує зворотну сумісність із G.652.D, забезпечуючи кращу толерантність до вигинів -, що робить його розумним за умовчанням для нових одномодових-інсталяцій.

5. Враховуйте конструкцію кабелю та навколишнє середовище

Тип оптичного волокна всередині кабелю не залежить від конструкції кабелю. Можна запакувати те саме одномодове- або багатомодове волокнопідземні кабелі, повітряні кабелі, герметичні-буферні внутрішні кабелі, абовільні-трубчасті зовнішні кабелів залежності від того, де він буде встановлений. Переконайтеся, що ви вказали як тип волокна, так і відповідну конструкцію кабелю для вашого середовища.

Поширені помилки при виборі оптичного волокна

Кілька повторюваних помилок призводять до неоптимального вибору волокна:

• Визначення OM1 або OM2 для нових установок.Ці застарілі класи обмежують пропускну здатність і можливості майбутнього оновлення. TIA рекомендує OM3, OM4 або OM5 для всіх нових багаторежимних розгортань.
• Лише порівняння вартості кабелю.Ігнорування трансивера, роз’єму та витрат на встановлення дає неповну картину. Загальна вартість зв’язку -, а не лише вартість кабелю - має визначати рішення.
• Плутання типу волокна з конструкцією кабелю.Оболочка оптоволоконного кабелю, броня таструктурний дизайнвибираються на основі середовища встановлення. Оптоволокно всередині вибирається на основі вимог до передачі. Це два окремих рішення.
• За замовчуванням OM5 без дорожньої карти SWDM.OM5 додає цінності, коли планується багато-передача хвиль. Без трансиверів SWDM OM4 пропонує однакову-продуктивність на одній довжині хвилі за нижчою ціною.
• Використання стандарту G.652 у -середовищі з щільним згином.Там, де маршрут проходить через невеликі корпуси або вузькі кути, нечутливе до вигину волокно G.657 запобігає непотрібній втраті сигналу.

Типове застосування за типом волокна