знание

Оптичното влакно е в основата на съвременните комуникационни мрежи, но не е отделен продукт. Двата основни вида оптични влакна саедномодово влакно-(SMF) имногомодово влакно(MMF). Разбирането на разликата между тези два типа оптични кабели - и знанието кога да се използва всеки от тях - е от съществено значение за всеки, който планира внедряване на мрежа, надграждане на съществуваща инфраструктура или определяне на оптични влакна за център за данни, кампус или телекомуникационен проект.

Това ръководство обяснява как се класифицират оптичните влакна, разбива ключовите подтипове и стандарти във всяка категория и предоставя практически насоки за избор на правилното влакно за вашата мрежа.

Как се класифицират оптичните влакна

Една от причините типовете влакна да изглеждат объркващи е, че има няколко валидни начина за класифициране на оптични влакна. Най-често срещаните методи са:

• Чрез разпространение на светлината (режим):едно{0}}модово влакно срещу многомодово влакно - най-практичната отправна точка за повечето купувачи.
• По профил на индекса на пречупване:стъпка-индексно влакно срещу степенувано{1}}индексно влакно - описва как е структуриран индексът на пречупване на сърцевината.
• По материал:стъклени влакна срещупластмасово оптично влакно- определя от какво е направено влакното.
• По стандарти:OM класове (OM1–OM5) за многомодови; G.652, G.657 и другиITU-T G.65x препоръкиза единичен-режим.

За инженери, специалисти по мрежово планиране и екипи за снабдяване най-полезният подход е да се започне с едно-режимно решение срещу многомодово решение, след което да се стесни по стандарт и сценарий за внедряване. Другите методи за класификация - профил на индекса на пречупване, материал - осигуряват полезна предистория, но рядко водят до основното решение за покупка в основните мрежови проекти.

Едно-модово срещу многомодово влакно: Ключови разлики

Едномодово влакно-има малка сърцевина (обикновено около 8–10 µm), която позволява разпространението на само един вид светлина. Това елиминира модалната дисперсия и позволява на сигналите да пътуват на дълги разстояния с минимално влошаване -, което го прави стандартен избор за телекомуникационни опори, метро мрежи, мрежи за достъп и-връзки на дълги разстояния.

Многомодово влакноима по-голямо ядро ​​(50 µm или 62,5 µm), което поддържа много режими на светлина едновременно. Той е широко разпространен за връзки-с по-къс обхват в корпоративни сгради, гръбнаци на кампус ицентрове за данни, където разстоянията на връзката обикновено са под няколкостотин метра.

Често срещано погрешно схващане е, че само цената на кабела определя кое влакно е по-евтино. На практика общата цена на системата зависи до голяма степен от трансивърите, конекторите и инсталационния труд. За корпоративни-обхватни среди и центрове за данни, многомодовото влакно често осигурява по-ниски общи системни разходи, тъй като съвместимите VCSEL-базирани трансивъри и конектори са по-евтини от едно-модовата оптика. Тъй като разстоянието на връзката се увеличава обаче, единичният-режим става необходим, независимо от цената, тъй като многомодовото влакно не може да поддържа качеството на сигнала при разширени обхвати.

Типове многомодови влакна: OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5

Многомодовото влакно се разделя допълнително на степени, определени отTIAи стандарти ISO/IEC. Тези степени - OM1 до OM5 - се различават основно по модалната честотна лента, която определя колко далеч могат да предават данни при дадена скорост.

OM1 и OM2: Наследени многомодови влакна

Влакното OM1 използва сърцевина от 62,5 µm и първоначално е проектирано за LED-източници на светлина. OM2 използва сърцевина от 50 µm и също първоначално е проектирана за LED предаване. И двата класа имат ограничена честотна лента според съвременните стандарти и са класифицирани като наследени типове влакна. TIA препоръчва товановите инсталации използват OM3, OM4 или OM5а не OM1 или OM2.

Ако срещнете OM1 или OM2 в съществуваща сграда, той все още може да пренася 1 Gigabit Ethernet трафик на къси разстояния. Но за всеки нов проект за окабеляване, определянето на OM1 или OM2 ограничава бъдещите възможности за надграждане и като цяло трябва да се избягва.

OM3: Лазер-Оптимизиран многомодов режим за 10G и повече

OM3 беше първият многомодов клас влакна, проектиран специално за VCSEL лазерни източници при 850 nm. Той има ефективна модална честотна лента (EMB) от 2000 MHz·km при 850 nm, която поддържа 10 Gigabit Ethernet до 300 метра. OM3 остава жизнеспособна опция за корпоративни мрежи, където доминират 10G връзките и разстоянията са умерени.

OM4: По-висока честотна лента за връзки към център за данни и кампус

OM4 предлага EMB от 4700 MHz·km при 850 nm - повече от двойно повече от OM3. Това му позволява да поддържа 10 Gigabit Ethernet до 400 метра и 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) до 100 метра. За много проекти за обновяване на центрове за данни и нови гръбначни внедрявания на кампус, OM4 постига правилния баланс на производителност, обхват и цена.

OM5: Широколентов многомодов режим за много-предаване на дължина на вълната

OM5, известно още като широколентово многомодово влакно (WBMMF), е определено както при 850 nm, така и при 953 nm. Той е проектиран да поддържа мултиплексиране с разделяне на къси дължини на вълните (SWDM), което предава множество дължини на вълните (обикновено 850, 880, 910 и 940 nm) по една двойка влакна. Това прави OM5 подходящ, когато вашата пътна карта включва SWDM-базирани трансивъри за 40G, 100G или 400G предаване.

Въпреки това, OM5 не се изисква автоматично за всяка модерна многомодова мрежа. Ако вашето внедряване използва стандартни 850 nm трансивъри без SWDM, OM4 осигурява същата производителност при по-ниска цена на кабела. Оценявайте OM5, когато стратегиите с много-дължини на вълната са част от действителния ви план за надграждане -, а не по подразбиране.

OM3 срещу OM4 срещу OM5: Ръководство за бързо вземане на решения

Едномодови -типове влакна: G.652 срещу G.657

Стандартите за едномодови влакна-се определят отITU-T(Международен съюз по телекомуникации – Сектор за стандартизация на телекомуникациите). Въпреки че има няколко G.65x препоръки, две са от най-голямо значение за повечето решения за внедряване: G.652 и G.657.

G.652: Стандартното едномодово-влакно

ITU-T G.652 е най-широко инсталираното едномодово-оптично влакно в света. Стандартизиран за първи път през 1984 г., той определя влакно с дължина на вълната с нулева-дисперсия близо до 1310 nm, оптимизирано за работа в обхвата 1310 nm и също така използваемо в обхвата 1550 nm. Най-актуалната подкатегория, G.652.D, елиминира водния пик за работа с пълен-спектър и предлага по-строга производителност на поляризационен режим на дисперсия (PMD) -, което я прави подходяща за CWDM и DWDM системи.

G.652 остава изборът по подразбиране за-общо предназначениеедномодово влакно-в опорни, метро и транспортни мрежи, където изискванията за-радиус на огъване са стандартни (минимален радиус на огъване от 30 mm).

G.657: Едномодово-нечувствително-влакно

ITU-T G.657 е създаден, за да отговори на предизвикателствата при огъване, които възникват в мрежи за достъп, вътрешно окабеляване и пространство-ограничени среди, като центрове за данни. Влакната G.657 понасят по-малки радиуси на огъване със значително по-малка загуба на сигнал в сравнение с G.652.

Има две основни категории в G.657:

• Категория A (G.657.A1, G.657.A2):Напълно съвместими с G.652.D, което означава, че могат да бъдат внедрени навсякъде, където е посочено G.652.D, като същевременно осигуряват подобрена производителност при огъване. G.657.A1 поддържа минимален радиус на огъване от 10 mm; G.657.A2 поддържа 7,5 мм.
• Категория B (G.657.B2, G.657.B3):Оптимизиран за много тесни завои при достъп с малък{0}}обхват и закрити среди, като B3 поддържа минимален радиус на огъване от 5 мм. Влакната от категория B може да не отговарят напълно на спецификациите за хроматична дисперсия на G.652.D, но са системно-съвместими за използване в мрежа за достъп.

При разполагания с достъп, където влакното трябва да преминава през тесни щрангове, малки заграждения или около остри ъгли, влакната G.657 намаляват риска от прекомерна загуба при огъване. В центрове за данни с висока-плътностпач кабелмаршрутизиране, G.657.A-съвместимото влакно осигурява значимо предимство пред стандартния G.652.

G.652 срещу G.657: Кога да изберете всеки

Стъпка-Индекс срещу градирани-индексни влакна

Друг начин за класифициране на оптичното влакно е по неговия профил на индекс на пречупване. В астъпка-индексвлакно, индексът на пречупване е еднакъв в сърцевината и рязко спада на границата на обвивката-на сърцевината. В аградуиран-индексвлакно, индексът на пречупване намалява постепенно от центъра на сърцевината към обвивката.

Това разграничение има значение, тъй като профилът на индекса на пречупване пряко влияе върху модалната дисперсия. В step-index многомодовото влакно различните режими на светлина се движат с различни скорости през еднакво ядро, причинявайки сигналите да пристигат по различно време и ограничават честотната лента. В многомодовото влакно с градуиран-индекс променливият индекс на пречупване кара светлинните лъчи, които са по-далеч от центъра на ядрото, да се движат по-бързо, частично компенсирайки по-дългия им път. Този ефект на изравняване значително намалява модалната дисперсия и позволява по-висока честотна лента на по-големи разстояния.

На практика всички съвременни многомодови влакна, използвани в комуникациите на данни - OM2, OM3, OM4 и OM5 -, имат градиран-индекс. Step{7}}index многомодовото влакно се свързва предимно с по-стари дизайни и специални приложения като пластмасови оптични влакна (POF). За разлика от това, едномодовото-влакно използва стъпков{10}}индексен профил по подразбиране, но тъй като се разпространява само един мод, модалната дисперсия не се прилага.

Стъклени влакна срещу пластмасови оптични влакна

Повечето оптични влакна, използвани в телекомуникациите и мрежите за данни, са направени от силициево стъкло. Стъклените влакна предлагат ниско затихване, висока честотна лента и пригодност за предаване на-разстояния. Всички стандарти OM и G.65x, обсъдени по-горе, се прилагат за стъклени влакна.

Пластмасово оптично влакно(POF) използва полимерно ядро, обикновено с дизайн с индекс с голяма стъпка-. Той е по-лесен за прекратяване и по-гъвкав от стъклените влакна, но има много по-високо затихване и по-ниска честотна лента. POF се използва в приложения с къси{3}}връзки, като например автомобилни мрежи, домашни аудио/видео връзки и промишлени сензори - не в масови комуникационни мрежи с голям-капацитет.

Как да изберете правилното влакно за вашата мрежа

Вместо да разглеждате избора на влакна като упражнение от учебника, подходете към него като към практическо решение, базирано на вашето конкретно внедряване. Ето основните фактори, приложени към обичайните сценарии:

1. Определете вашите изисквания за разстояние

Ако връзките ви надвишават няколкостотин метра, едно-модовото влакно обикновено е единствената жизнеспособна опция. За връзки под 300–400 метра - често срещани вътре в сгради, между сгради в кампус или в рамките нацентър за данни- многомодовото влакно може да осигури необходимата производителност при по-ниски общи разходи.

2. Оценете общата цена на системата, а не само цената на кабела

Многомодовият оптичен кабел може да бъде малко по-скъп на метър от единичния-модов на някои пазари, но многомодовияттрансивърии съединителите обикновено са много по-евтини. За връзки с кратък{1}}обхват в центрове за данни и корпоративни среди спестяванията на трансивър често надвишават всяка разлика в цената на кабела. С нарастването на изискванията за обхват икономиката се измества към единичен-режим.

3. Оценете физическата инсталационна среда

При мрежи за достъп, инсталации на щрангове и сценарии за-управление на кабели с висока плътност тесните завои са неизбежни. Ако внедрявате едно-режимно влакно при тези условия, уточнявайкиG.657 нечувствително на огъване-влакнонамалява риска от прекомерно затихване при завои. За вътрешни ивътрешен кабелприложения, където маршрутизирането е ограничено, това е особено важно.

4. Планирайте скоростта и пътя за надграждане

Ако изграждате нова многомодова инфраструктура, избягвайте да посочвате OM1 или OM2. За изискванията на 10G–100G OM4 е най-честият избор. Ако пътната карта на вашата организация включва SWDM-базирани трансивъри, оценете OM5. За единичен-режим, G.657.A-съвместимото влакно предлага обратна съвместимост с G.652.D, като същевременно предоставя по-добра толерантност на огъване - което го прави разумна по подразбиране за нови едно{13}}инсталации.

5. Помислете за конструкцията на кабела и околната среда

Типът оптично влакно в кабела е отделен от конструкцията на кабела. Същото едно-модово или многомодово влакно може да бъде пакетираноподземни кабели, въздушни кабели, стегнати-буферни вътрешни кабели, илиразхлабени-тръбни външни кабелив зависимост от това къде ще се монтира. Уверете се, че сте посочили както типа влакно, така и подходящата кабелна конструкция за вашата среда.

Често срещани грешки при избора на оптично влакно

Няколко повтарящи се грешки водят до избор на неоптимални влакна:

• Указване на OM1 или OM2 за нови инсталации.Тези наследени степени ограничават честотната лента и възможностите за бъдещо надграждане. TIA препоръчва OM3, OM4 или OM5 за всички нови мултимодови внедрявания.
• Сравняване само на цената на кабела.Пренебрегването на трансивъра, конектора и разходите за инсталиране дава непълна картина. Общата цена на връзката - не само цената на кабела - трябва да доведе до решението.
• Объркващ тип влакно с кабелна конструкция.Обвивка на оптичен кабел, броня иконструктивен дизайнсе избират въз основа на инсталационната среда. Вътрешното влакно се избира въз основа на изискванията за предаване. Това са две отделни решения.
• По подразбиране OM5 без SWDM пътна карта.OM5 добавя стойност, когато се планира предаване с много-дължини на вълната. Без SWDM трансивъри, OM4 предлага същата-ефективност на една дължина на вълната на по-ниска цена.
• Използване на стандарт G.652 в среда с тесни-огъвания.Когато маршрутизирането минава през малки заграждения или тесни ъгли, G.657 нечувствителното на огъване-влакно предотвратява ненужната загуба на сигнал.

Типични приложения по тип влакно