Оптичните кабели предават данни като светлинни импулси през стъклени сърцевини, докато съединителите осигуряват разглобяеми прецизни интерфейси, които свързват оптични връзки. Заедно те определят загубата при вмъкване, загубата при връщане, честотната лента и разстоянието на предаване на всяка оптична мрежа - от FTTH линии за достъп до 400G/800G опори на центрове за данни. Тази статия обхваща как работи предаването на оптични влакна, основните видове кабели и конектори, параметрите на производителност, които са най-важни, и практически инженерни съображения за инсталиране и поддръжка.
Как работи предаването на оптични влакна
Оптичното влакно пренася данни чрез пълно вътрешно отражение на светлинни сигнали в ядро-базирано на силициев диоксид. Стандартната нишка от влакна има три слоя: сърцевината, която пренася светлината; обвивката, която има по-нисък индекс на пречупване, за да ограничи светлината вътре в сърцевината; и полимерно покритие, което предпазва стъклото от механично натоварване и увреждане на околната среда.
За разлика от медните кабели, оптичните влакна са имунизирани срещу електромагнитни смущения (EMI) и радиочестотни смущения (RFI), проявяват изключително ниско затихване на сигнала и поддържат много по-голяма честотна лента. Едно-модово влакно, работещо при 1550 nm, обикновено губи само около 0,2 dB/km -, което позволява предаване на десетки или дори стотици километри без регенерация. Тези характеристики правят оптичното влакно единствената жизнеспособна среда за комуникация на дълги-разстояния, висока-скорост и голям-капацитет. За повече информацияматериали и конструкция на оптичен кабел, вижте нашето подробно ръководство.
Типове оптични кабели: единичен-режим и много-режим
Оптичните кабели попадат в две категории въз основа на това как светлината се разпространява през сърцевината: едно-модово влакно (SMF) и много-модово влакно (MMF). Всеки обслужва различни изисквания за разстояние и честотна лента.
Едномодово-влакно (SMF)
Едно{0}}модовото влакно има диаметър на сърцевината от само 9 µm, което поддържа само един режим на предаване на светлина. Неговият коефициент на затихване е нисък - обикновено 0,18–0,25 dB/km при 1550 nm - позволява предаване на дълги-разстояния от 10 km до много над 100 km. Най-често срещаните типове SMF, определени отITU-T стандартивключват:
- G.652D- Стандартното едномодово-влакно. Той елиминира водния пик при 1383 nm, поддържа CWDM в прозореца 1310–1625 nm и постига PMD под 0,2 ps/√km. G.652D е по подразбиране за опорни мрежи, метро мрежи и предаване на дълги-разстояния.
- G.655- Изместено влакно без-нулева дисперсия-, първоначално разработено за DWDM системи-за дълги разстояния. Сега до голяма степен заменен от G.652D при нови внедрявания.
- G.657- Огъване-нечувствително влакно за FTTH и вътрешна среда. G.657.A1 позволява минимален радиус на огъване от 10 mm (срещу 30 mm за G.652D), докато G.657.A2 позволява огъване до 7,5 mm. Подкатегориите G.657.A са обратно съвместими с G.652D, което опростява снаждането по време на надграждане.
SMF е широко разпространен в опорни мрежи, метро мрежи, предаване на дълги-разстояния и на откритоFTTH падащ кабелинсталации. Разгледайте нашитепродуктова гама от-модови влакна.
Мулти{0}}модово влакно (MMF)
Мулти{0}}режимното влакно има по-голям диаметър на сърцевината от 50 µm (или 62,5 µm в по-стария OM1), поддържайки няколко светлинни режима едновременно. Въпреки че разстоянието на предаване е ограничено - обикновено под 550 m - MMF се сдвоява добре с евтини-VCSEL (вертикални-повърхностни{10}}излъчващи лазери) трансивъри, което го прави-рентабилен за къси-достъпи,-скоростни връзки. Модерни класове MMF, класифицирани подISO/IEC 11801включват:
- OM3- Лазерно-оптимизирано влакно с ефективна модална честотна лента (EMB) от 2000 MHz·km при 850 nm. Поддържа 10GBASE-SR до 300 m и 40G/100GBASE-SR4 до 100 m.
- OM4- Подобрена честотна лента от 4700 MHz·km при 850 nm. Разширява 10GBASE-SR до 400 m, 40GBASE-SR4 до 150 m и 100GBASE-SR4 до 100 m. Най-широко разпространената степен на MMF в изграждането на нови центрове за данни.
- OM5- Широколентово много-режимно влакно (WBMMF) с допълнителна определена дължина на вълната при 953 nm за мултиплексиране с късо-разделяне на дължината на вълната (SWDM), поддържащо 40G/100G/400G върху по-малко влакна.
MMF е първият избор за вътрешно окабеляване на центрове за данни, мрежи в кампуса и взаимно свързване на стаите за оборудване. Разгледайте нашитепродукти с многомодови влакназа опции OM3, OM4 и OM5.
Кабелна структура за различни среди
Освен типа влакно, конструкцията на кабела е от решаващо значение. Стегнатите-буферирани кабели се използват на закрито за гъвкавост и лесно прекратяване. При внедряване на открито се използват разхлабени-тръби, пълни с гел-или сухи{5}}водоблокирани кабели с броня за директно погребване, канали или въздушни инсталации -, проектирани да издържат на проникване на влага, натоварвания на опън и сили на смачкване.
Типове оптични конектори и полиране на край-лицето
Оптичните конектори са високо{0}}прецизни механични компоненти, които създават разглобяеми връзки между оптичните влакна. Техните основни показатели за ефективност - загуба на вмъкване (IL), загуба на връщане (RL), издръжливост и стабилност на околната среда - пряко влияят върху качеството на връзката. Лошото подравняване, замърсяването на край-лицето или структурните дефекти ще влошат или прекъснат оптичното предаване.
Често срещани типове конектори
- LC конектор- Малък форм-фактор с 1,25 mm керамична накрайник и фиксатор с натискане-издърпване. Позволява два пъти по-голяма плътност на портовете от SC. Доминиращ в центрове за данни с висока -плътност и стандартен интерфейс за 10G/25G/40G/100G трансивъри.
- SC конектор- 2.5 mm накрайник с щракащ-натискащ-издърпващ съединител. Здрав, лесен за прекъсване и-рентабилен. Широко използван в телеком достъп, FTTH ONT връзки и PON оборудване.
- FC конектор- Винт с резба-на съединителя, осигуряващ отлична механична стабилност и устойчивост на вибрации. Често срещан в тестови инструменти, оптични предавателни системи и промишлени среди.
- MPO/MTP конектор- Мулти-конектор за масив от влакна, поддържащ 8 до 72 влакна в една накрайник. От съществено значение за паралелно оптично предаване в 400G/800G връзки на центрове за данни. Вижте нашитеMPO/MTP продукти.
Край-Полиране на лицето: PC, UPC и APC
Полирането на челната-челна страна директно определя загубата на връщане. Стандартно се използват три вида, управлявани отIEC 61755(геометрия на край-лицето) и IEC 61753 (класове на ефективност):
- PC (Физически контакт)- Лека изпъкнала крива за директен контакт. Възвратна загуба По-голяма или равна на 40 dB. До голяма степен заменен от UPC в приложения с един-режим.
- UPC (ултра физически контакт)- По-фин лак, постигащ обратна загуба, по-голяма или равна на 50 dB. По подразбиране за центрове за данни, LAN и цифрови телеком връзки. Синьо цветово кодиране.
- APC (ъглов физически контакт)- 8 градусов ъглов край-лице, пренасочващо отраженията към облицовката. Възвратна загуба По-голяма или равна на 60 dB. Изисква се в CATV, PON/FTTH, DWDM и-чувствителни системи. Зелено цветово кодиране.
Важно:APC и UPC конекторите никога не трябва да се свързват заедно. Несъответствието на геометрията причинява сериозна загуба на вмъкване и може да повреди и двете накрайници.
Ключови параметри на ефективността
Два параметъра определят оптичното качество на всеки конектор и кабелен комплект:
Вмъкната загуба (IL)е оптичната мощност, която се губи, когато сигнал преминава през конектор, снаждане или компонент. Типичният IL трябва да бъде под 0,3 dB за фабрични сглобки и под 0,5 dB за полеви термини. По-ниският IL запазва бюджета на връзката и поддържа по-дълъг обхват.
Възвратна загуба (RL)измерва колко светлина отразява обратно към източника. По-високите абсолютни стойности на RL означават по-малко отражение. Индустриалните стандарти определят минимална RL от 40 dB за PC, 50 dB за UPC и 60 dB за APC конектори. Прекомерното обратно-отражение дестабилизира лазерите, увеличава процентите на битови грешки и причинява изкривяване в аналоговите системи.
Други критични параметри включват коефициент на затихване (dB/km), честотна лента (MHz·km за MMF), хроматична дисперсия и дисперсия на поляризационния режим (PMD). Всички трябва да бъдат проверени съгласностандарти за изпитване на оптични кабелипреди приемане.
Инженерни приложения: Инсталиране и поддръжка
Дори най-добрите оптични влакна и конектори ще работят по-слабо без подходящи инсталационни практики.
Почистването-на края е най-критичната задача.Прахови частици с размери до 1 µm могат да блокират значителна част от 9 µm сърцевина на едно-модово влакно. Всеки конектор трябва да бъде инспектиран и почистен преди свързване с помощта на тампони без власинки, IPA почистващи химикалки или почистващи-касетни препарати, след което се проверява с оптичен микроскоп при 200× или по-голямо увеличение.
Трябва да се спазва радиусът на огъване.Превишаването на минималния радиус на огъване води до загуба на микроогъване. За стандартен едномодов-кабел тази граница обикновено е 30 mm; за G.657.A1 нечувствително на огъване влакно, пада до 10 mm.
Не трябва да се превишават границите на натоварване на опън.Издърпването на кабели над тяхната номинална максимална сила по време на монтаж може да разтегне или спука влакната вътре в кабела. Винаги използвайте подходящо теглещо оборудване и следвайте спецификациите на производителя.
За мащабни-проекти, като напрвнедряване на свързаност на центрове за данни, предварително-свързаните кабелни модули с фабрично-тествана производителност намаляват времето за инсталиране и свеждат до минимум риска от замърсяване.
Често задавани въпроси
Каква е разликата между едно-модово и много-модово влакно?
Едно{0}}модовото влакно има сърцевина от 9 µm, носеща един светлинен режим, поддържащ предаване от 10 км до над 100 км. Мулти{5}}модовото влакно има сърцевина от 50 µm, носеща множество режими, ограничавайки обхвата до няколкостотин метра, но използвайки по-евтини VCSEL приемо-предаватели за-ценово ефективни връзки с-обхват.
Какво означават стойностите на загубите при връщане на PC, UPC и APC?
PC постига по-голямо или равно на 40 dB, UPC по-голямо или равно на 50 dB и APC по-голямо или равно на 60 dB. По-високите стойности означават по-малко обратно-отражение. 8-градусовата крайна-лицева повърхност на APC е най-добрият избор за-чувствителни към отражение системи като PON, CATV и DWDM.
Могат ли APC и UPC конекторите да бъдат свързани заедно?
Не. Ъгловите и плоски крайни-повърхности създават въздушна междина при съединяване, причинявайки големи загуби на вмъкване и физически повреди. Винаги съпоставяйте APC с APC и UPC с UPC.
Какъв е максималният обхват на влакната OM3 и OM4?
За 10GBASE-SR, OM3 поддържа до 300 m, а OM4 до 400 m. За 100GBASE-SR4 с MPO конектори OM3 достига 70 m, а OM4 достига 100 m, както е определено от стандартите IEEE 802.3 Ethernet.
Защо почистването-на лицето е толкова важно?
Замърсяването е водещата причина за повреда на оптичния конектор. Една единствена частица прах върху сърцевината може значително да увеличи вмъкнатите загуби. Всеки конектор трябва да се почиства и проверява преди всяко свързване.