Wiedza, umiejętności

Co to jest światłowód jednomodowy i wielomodowy?

Podstawowa różnica wświatłowódKomunikacja opiera się na sposobie propagacji sygnałów optycznych.Światłowód jednomodowyumożliwia przesyłanie sygnałów świetlnych w jednym trybie po prostej drodze przez środek światłowodu, natomiastświatłowód wielomodowyobsługuje wiele wiązek światła transmitujących jednocześnie pod różnymi kątami poprzez załamanie we włóknie.

Kable światłowodowe jednomodowemają średnicę rdzenia wynoszącą zaledwie 9 mikronów, co odpowiada jednej- jednej dziesiątej grubości ludzkiego włosa. Wiązki światła prawie nie ulegają odbiciu wewnątrz, rozchodząc się po prostej drodze. Taka konstrukcja minimalizuje zniekształcenia sygnału, dzięki czemu idealnie nadaje się do transmisji na duże-odległości.Kabel światłowodowy wielomodowyma średnicę rdzenia 50 mikronów lub 62,5 mikrona. Grubszy rdzeń oznacza, że ​​wiele ścieżek światła może pracować jednocześnie. Chociaż powoduje to pewną dyspersję modową, wydajność pozostaje doskonała w zastosowaniach-na małe odległości.
 

Kluczowe różnice między światłowodem jednomodowym a wielomodowym

Rozmiar rdzeniajest najbardziej oczywisteróżnica między trybem jednomodowym a wielomodowymbłonnik. TheRdzeń światłowodowy jednomodowyRozmiar 9 mikronów wymaga niezwykle dużej precyzji źródeł światła i złączy, podczas gdyświatłowód wielomodowyRdzeń 50/62,5 mikrona zapewnia większą „zdolność gromadzenia światła”, zmniejszając wymagania dotyczące precyzji łączenia. Oto dlaczegoświatłowód wielomodowyjest bardziej popularny w środowiskach takich jak centra danych, które wymagają częstych zmian patchcordów.

Jeśli chodzi o źródła światła i długości fal,długości fal światłowodów jednomodowychzazwyczaj wykorzystują źródła laserowe o długości fali 1310 nm lub 1550 nm, co stanowi kombinację zapewniającą większe odległości transmisji.Światłowód wielomodowywykorzystujeDługość fali 850 nm lub 1300 nmw połączeniu ze źródłami światła LED lub VCSEL. Koszty produkcji VCSEL są znacznie niższe niż w przypadku laserów i jest to główny powódwielomodowysystemy mają stosunkowo niższe początkowe koszty inwestycji.

Dyspersja jest kluczowym czynnikiem wpływającym na wydajność transmisji. Wświatłowód wielomodowy, wiązki światła podróżujące różnymi drogami docierają do odbiorcy w różnym czasie. Ta dyspersja modowa powoduje zniekształcenie sygnału, ograniczając odległość transmisji. Ogólnie,światłowód wielomodowywydajność zauważalnie spada powyżej 300-500 metrów.Światłowód jednomodowypozwala uniknąć problemów z dyspersją modową ze względu na tylko jedną ścieżkę światła, z łatwością osiągając odległości transmisji rzędu kilku, a nawet kilkudziesięciu kilometrów.

Odległość i prędkość transmisji

Różne gatunki włókien wykazują znaczne różnice odległości przy różnych prędkościach.Tryb pojedynczyŚwiatłowód OS2 może stabilnie obsługiwać dystans transmisji wynoszący 10-kilometrów we wszystkich klasach prędkości od 1 Gb do 100 Gb. Ta konsystencja sprawia, że ​​jest to pierwszy wybór do zastosowań na długich dystansach.

Światłowód wielomodowywydajność jest ściśle powiązana z szybkością. W zastosowaniach 1 Gb Ethernet wszystkie klasyświatłowód wielomodowyod OM1 do OM5 może obsługiwać odległości 550-metrów. Jednak gdy prędkość wzrośnie do 10 Gb, OM1 i OM2 nie będą już mogły spełniać wymagań - tylko OM3 i OM4 będą mogły obsługiwać odpowiednio 300 metrów i 400 metrów. W zastosowaniach wymagających dużej prędkości powyżej 25 Gb,Odległość światłowodu wielomodowegojest dalej obniżona. OM3 może obsługiwać tylko 70-100 metrów, OM4 może osiągnąć 100-150 metrów, podczas gdy najnowszy OM5 może obsługiwać 400 metrów w aplikacjach 100 Gb.

Chociażzasięg włókien wielomodowychjest ograniczona, w-scenariuszach na krótkich dystansach, takich jak wnętrza centrów danych, odległości 300-400 metrów są całkowicie wystarczające. W przypadku sieci kampusowych wymagających połączeń między budynkami lub na większe odległości,włókno jednomodowejest jedynym wyborem.

Analiza kosztów

Mówiąc o kosztach, wiele osób w pierwszej kolejności myśli o samej cenie kabla. W rzeczywistościkable jednomodowesą zazwyczaj 20-30% tańsze niż produkty wysokiej jakościkable światłowodowe wielomodowe(takie jak OM4) ze względu na dojrzałe procesy produkcyjne. Prawdziwa różnica w kosztach leży w modułach optycznych.

Biorąc na przykład prędkość 1 Gb, różnica w cenie pomiędzytryb pojedynczyIwielomodowyModuły SFP są minimalne i wynoszą odpowiednio około 10 USD i 9 USD. Jednak wraz ze wzrostem prędkości zaczynają pojawiać się luki. 10Gbtryb pojedynczyModuły SFP+ kosztują około 27 dolarów, natomiastwielomodowywersje potrzebują tylko 20 dolarów. Dla 100 Gb QSFP28,tryb pojedynczymoduły kosztują aż 499 dolarów, podczas gdywielomodowywersje kosztują tylko99 - $, a różnica wynosi 400 $.

Z punktu widzenia kosztów należy wziąć pod uwagę przyszłe możliwości modernizacji. Jeśli wybierzeszświatłowód wielomodowy, może wystąpić aktualizacja z OM1 do OM3, a następnie do OM4, przy czym każda aktualizacja będzie wymagać nowego okablowania i znacznie zwiększać koszty pracy. Wybieraniewłókno jednomodoweumożliwia jednorazowe-wdrożenie systemu OS2, a późniejsze zwiększenie szybkości wymaga jedynie aktualizacji modułu optycznego bez wymiany warstwy fizycznej.

W przypadku-projektów krótkoterminowych lub scenariuszy-o ograniczonym budżecieświatłowody wielomodoweZaletą niskiego kosztu modułu jest oczywista. Jednakże w przypadku długoterminowego-planowania budowywłókno jednomodowecharakteryzuje się wyższą początkową inwestycją w moduł optyczny, pozwala uniknąć powtarzania konstrukcji i jest bardziej ekonomiczny w dłuższej perspektywie.

Zgodność

Światłowód jednomodowy i wielomodowyabsolutnie nie można mieszać - to żelazna zasada w inżynierii sieci. Powodem jest ogromna różnica w wielkości rdzenia. Kiedy rdzeń 9-mikronowywłókno jednomodowełączy się z rdzeniem o grubości 50 mikronówświatłowód wielomodowypowoduje stratę optyczną na poziomie 10–20 dB, wystarczającą do spowodowania całkowitej awarii łącza. Odwrotnie,światłowód wielomodowyłączenie się zwłókno jednomodowenie będzie również prawidłowo skupiać wiązek światła z powodu niedopasowania apertury numerycznej.

W rzeczywistej instalacji można rozróżnić kurtkękolor. Zgodnie ze standardami TIA-598C,kolor włókna jednomodowegojest żółta kurtka, podczas gdyświatłowód wielomodowyużywa pomarańczowych lub wodnych kurtek. W ramach rozdzielczych w pomieszczeniach ze sprzętem rodzaje włókien powinny być wyraźnie oznaczone i fizycznie odizolowane, aby zapobiec{1}}błędnemu włożeniu.

Istnieją jednak przypadki szczególne. Korzystanie z kabli krosowych kondycjonujących tryb, 1000BASE-LXtryb pojedynczyModuły SFP mogą pracowaćświatłowód wielomodowy. Dodatkowo poprzez konwertery światłowodowe, stanowiące pomost pomiędzytryb pojedynczyIwielomodowysegmentów sieci jest możliwe, ale powoduje to dodanie dodatkowego sprzętu i punktów awarii. Ogólnie rzecz biorąc, te rozwiązania obejścia nie są zalecane.

Jak wybrać?

Wybierając pomiędzyświatłowód jednomodowy lub wielomodowyNajważniejszym kryterium jest odległość transmisji. Jeśli odległość transmisji scenariusza aplikacji przekracza 1 kilometr,włókno jednomodoweto jedyny wybór, obejmujący sieci kampusowe, sieci obszarów metropolitalnych i podobne scenariusze.

W przypadku zastosowań-na małe odległości, takich jak wnętrza centrów danych i piętra biur przedsiębiorstw, jeśli odległość transmisji nie przekracza 300 metrów,światłowód wielomodowyjest bardziej ekonomicznym wyborem. OM3 lub OM4światłowód wielomodowyw połączeniu z modułami optycznymi VCSEL może zapewnić odległość transmisji 300-400 metrów przy prędkości 10 Gb, całkowicie spełniając potrzeby większości pomieszczeń sprzętowych. Ponadto,wielomodowymoduły optyczne są tańsze, co znacznie zmniejsza koszty-okablowania o dużej gęstości.

W przypadku czołowych odcinków sieci 5G, ze względu na potrzebę-transmisji sygnałów eCPRI o niskim opóźnieniu o przepustowości 25 Gb na odległości transmisji zwykle kilku kilometrów,włókno jednomodoweto konfiguracja standardowa. W sieciach korporacyjnych przy użyciuświatłowód wielomodowydla dostępu do podłogi iwłókno jednomodowedo tworzenia-sieci szkieletowej jest powszechnym i ekonomicznym podejściem do wdrażania hybrydowego.

Często zadawane pytania

LC, SC, MPO/MTP - jak wybrać?

Pojedynczy-rdzeniowy 1G/10G, dwukierunkowy: wspólny LC-LC (najczęściej)

40G/100G SR4 (równoleglewielomodowy): Powszechnie używaneMPO/MTP

100GLR4 (tryb pojedynczyWDM): Powszechnie używa się LC

Który światłowód jest lepszy - jednomodowy czy wielomodowy?
Światłowód jednomodowy i wielomodowykażdy z nich ma zalety pod względem kosztów i zastosowań. Po prostu wybierz najbardziej odpowiedni w oparciu o wymagania aplikacji.

Czy w trybie wielomodowym można używać modułów jednomodowych? Czy tryb jednomodowy może wykorzystywać moduły wielomodowe?
Generalnie nie można mieszać:

SR (wielomodowy) moduły: wymagają światłowodu OM (850nm), zazwyczaj nie działają zgodnie ze specyfikacją w systemie OS2

LR/ER (tryb pojedynczy) moduły: wymagają OS2 (1310/1550 nm), mogą wystąpić straty/rozproszenie/odbicie powodujące niestabilność lub-niezgodność w przypadku światłowodu OM

Co to jest szkło światłowodowe i dlaczego w przypadku transmisji danych na duże odległości-jest ono preferowane zamiast plastiku?

Szkło światłowodowe jest wykonane z ultraczystych, elastycznych włókien krzemionkowych zaprojektowanych tak, aby przenosić światło poprzez całkowite wewnętrzne odbicie. Służy jako podstawowy materiał w nowoczesnych systemach telekomunikacyjnych, obrazowania medycznego i wykrywania. W porównaniu ze zwykłym szkłem, szkło światłowodowe zapewnia znacznie mniejsze straty sygnału na dużych dystansach. Przewyższa także plastik pod względem-szybkiej-transmisji danych na duże odległości, co czyni go preferowanym wyborem w przypadku zaawansowanych sieci komunikacyjnych.