Wiedza, umiejętności

Światłowód jest podstawą nowoczesnych sieci komunikacyjnych, ale nie jest to pojedynczy produkt. Istnieją dwa główne typy światłowodówświatłowód jednomodowy-(SMF) iświatłowód wielomodowy(MMF). Zrozumienie różnicy między tymi dwoma typami kabli światłowodowych - i wiedza, kiedy zastosować każdy z nich -, jest niezbędne dla każdego, kto planuje wdrożenie sieci, modernizację istniejącej infrastruktury lub określa specyfikację światłowodu dla centrum danych, kampusu lub projektu telekomunikacyjnego.

W tym przewodniku wyjaśniono klasyfikację światłowodów, przedstawiono najważniejsze podtypy i standardy w każdej kategorii oraz przedstawiono praktyczne wskazówki dotyczące wyboru odpowiedniego światłowodu dla Twojej sieci.

Jak klasyfikowany jest światłowód

Jednym z powodów, dla których typy włókien mogą wydawać się mylące, jest fakt, że istnieje kilka ważnych sposobów klasyfikacji włókien optycznych. Najczęstsze metody to:

• Przez propagację światła (tryb):światłowód jedno-w porównaniu ze światłowodem wielomodowym - to najbardziej praktyczny punkt wyjścia dla większości kupujących.
• Według profilu współczynnika załamania światła:krok-włókno indeksowe vs włókno stopniowane-włókno indeksowe - opisuje strukturę współczynnika załamania światła rdzenia.
• Według materiału:włókno szklane vsświatłowód z tworzywa sztucznego- określa, z czego wykonane jest włókno.
• Według standardów:Klasy OM (OM1–OM5) dla trybu wielomodowego; G.652, G.657 i inneZalecenia ITU-T G.65xdla trybu pojedynczego-.

W przypadku inżynierów, planistów sieci i zespołów zakupowych najbardziej przydatnym podejściem jest rozpoczęcie od wyboru trybu jedno{0}}w porównaniu z trybem wielomodowym, a następnie zawężenie zakresu według standardu i scenariusza wdrożenia. Inne metody klasyfikacji - profil współczynnika załamania światła, materiał - zapewniają przydatne tło, ale rzadko wpływają na podstawową decyzję o zakupie w głównych projektach sieciowych.

Światłowód jednomodowy a wielomodowy: kluczowe różnice

Światłowód jednomodowy-ma mały rdzeń (zwykle około 8–10 µm), który umożliwia propagację tylko jednego trybu światła. Eliminuje to dyspersję modową i umożliwia przesyłanie sygnałów na duże odległości przy minimalnej degradacji -, co czyni go standardowym wyborem w przypadku telekomunikacyjnych szkieletów szkieletowych, sieci metra, sieci dostępowych i łączy-na długich dystansach.

Światłowód wielomodowyma większy rdzeń (50 µm lub 62,5 µm), który obsługuje wiele trybów światła jednocześnie. Jest szeroko stosowany w przypadku łączy-o krótszym zasięgu w budynkach przedsiębiorstw, szkieletach kampusów icentra danych, gdzie odległości między łączami zwykle nie przekraczają kilkuset metrów.

Powszechnym błędnym przekonaniem jest to, że sama cena kabla określa, które włókno jest tańsze. W praktyce całkowity koszt systemu zależy w dużej mierze od transceiverów, złączy i robocizny instalacyjnej. W przypadku małych{{2}zasięgów przedsiębiorstw i centrów danych światłowód wielomodowy często zapewnia niższy całkowity koszt systemu, ponieważ zgodne transceivery i złącza oparte na VCSEL-są tańsze niż optyka jednomodowa. Jednak w miarę zwiększania się odległości łącza tryb jedno- staje się konieczny niezależnie od kosztów, ponieważ światłowód wielomodowy nie jest w stanie utrzymać jakości sygnału przy większym zasięgu.

Typy włókien wielomodowych: OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5

Światłowód wielomodowy dzieli się dalej na gatunki określone przezTIAi normy ISO/IEC. Te stopnie od - OM1 do OM5 - różnią się przede wszystkim przepustowością modalną, która określa, jak daleko mogą przesyłać dane przy danej prędkości.

OM1 i OM2: starsze światłowód wielomodowy

Włókno OM1 wykorzystuje rdzeń o średnicy 62,5 µm i zostało pierwotnie zaprojektowane do źródeł światła-LED. OM2 wykorzystuje rdzeń o średnicy 50 µm i był początkowo zaprojektowany również do transmisji LED. Obydwa gatunki mają ograniczoną przepustowość według współczesnych standardów i są klasyfikowane jako starsze typy włókien. TIA tak zalecanowe instalacje wykorzystują OM3, OM4 lub OM5zamiast OM1 lub OM2.

Jeśli napotkasz OM1 lub OM2 w istniejącym budynku, może on nadal przenosić ruch 1 Gigabit Ethernet na krótkie odległości. Jednak w przypadku każdego nowego projektu okablowania określenie OM1 lub OM2 ogranicza przyszłe opcje aktualizacji i zasadniczo należy go unikać.

OM3:-laserowo zoptymalizowany tryb wielomodowy dla sieci 10G i nowszych

OM3 był pierwszym gatunkiem światłowodu wielomodowego zaprojektowanym specjalnie dla źródeł laserowych VCSEL przy 850 nm. Ma efektywną szerokość pasma modalnego (EMB) wynoszącą 2000 MHz·km przy 850 nm i obsługuje 10 Gigabit Ethernet na odległość do 300 metrów. OM3 pozostaje realną opcją dla sieci korporacyjnych, w których dominują łącza 10G, a odległości są umiarkowane.

OM4: Większa przepustowość dla łączy w centrach danych i kampusach

OM4 oferuje EMB wynoszący 4700 MHz·km przy 850 nm - więcej niż dwukrotnie więcej niż OM3. Umożliwia to obsługę sieci 10 Gigabit Ethernet na odległość do 400 metrów i 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) na odległość do 100 metrów. W przypadku wielu projektów odświeżenia centrów danych i wdrożeń nowej sieci szkieletowej kampusów OM4 zapewnia właściwą równowagę wydajności, zasięgu i kosztów.

OM5: Szerokopasmowy tryb wielomodowy do transmisji o wielu-długościach fali

OM5, znany również jako szerokopasmowe światłowód wielomodowy (WBMMF), jest specyfikowany zarówno dla 850 nm, jak i 953 nm. Został zaprojektowany do obsługi multipleksowania z podziałem krótkich{{4}fal (SWDM), które umożliwia przesyłanie wielu długości fal (zwykle 850, 880, 910 i 940 nm) za pomocą pojedynczej pary włókien. Dzięki temu OM5 będzie przydatny, jeśli Twój plan działania obejmuje transceivery-oparte na SWDM do transmisji 40G, 100G lub 400G.

Jednak OM5 nie jest automatycznie wymagany w każdej nowoczesnej sieci wielomodowej. Jeśli w Twoim wdrożeniu wykorzystywane są standardowe transceivery 850 nm bez SWDM, OM4 zapewnia tę samą wydajność przy niższym koszcie kabla. Wypróbuj OM5, gdy strategie wykorzystujące wiele-długości fal stanowią część Twojego rzeczywistego planu aktualizacji, - a nie jako ustawienie domyślne.

OM3 vs OM4 vs OM5: Przewodnik szybkiej decyzji

Typy włókien-jednomodowych: G.652 a G.657

Standardy włókien-jednomodowych są zdefiniowane przezITU-T(Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny – Sektor Normalizacji Telekomunikacji). Chociaż istnieje kilka zaleceń dotyczących protokołu G.65x, dwa z nich mają największe znaczenie dla większości decyzji dotyczących wdrożenia: G.652 i G.657.

G.652: Standardowy włókno jednomodowe-

ITU-T G.652 to najczęściej instalowany-jednomodowy światłowód na świecie. Po raz pierwszy znormalizowana w 1984 r., określa włókno o długości fali zerowej-dyspersyjnej w pobliżu 1310 nm, zoptymalizowane do pracy w paśmie 1310 nm i nadające się również do użytku w paśmie 1550 nm. Najnowsza podkategoria, G.652.D, eliminuje szczyt wody w przypadku pracy w pełnym-zakresie widma i zapewnia lepszą wydajność dyspersji w trybie polaryzacji (PMD) -, dzięki czemu nadaje się do systemów CWDM i DWDM.

G.652 pozostaje domyślnym wyborem-do celów ogólnychświatłowód jednomodowy-w sieciach szkieletowych, metrze i transportowych, gdzie-wymagania dotyczące promienia zgięcia są standardowe (minimalny promień zgięcia wynosi 30 mm).

G.657: Światłowód-nieczuły na zginanie-jednomodowy

ITU-T G.657 został stworzony, aby sprostać wyzwaniom związanym z zaginaniem, które pojawiają się w sieciach dostępowych, okablowaniu wewnętrznym i środowiskach o ograniczonej przestrzeni-, takich jak centra danych. Włókna G.657 tolerują mniejsze promienie zgięcia przy znacznie mniejszych stratach sygnału w porównaniu do G.652.

W ramach G.657 istnieją dwie główne kategorie:

• Kategoria A (G.657.A1, G.657.A2):W pełni zgodne ze standardem G.652.D, co oznacza, że ​​można je zastosować wszędzie tam, gdzie określono standard G.652.D, zapewniając jednocześnie lepszą wydajność zginania. G.657.A1 obsługuje minimalny promień zgięcia wynoszący 10 mm; G.657.A2 obsługuje 7,5 mm.
• Kategoria B (G.657.B2, G.657.B3):Zoptymalizowany pod kątem bardzo ciasnych zakrętów-w miejscach o krótkim zasięgu i w pomieszczeniach zamkniętych, przy czym B3 obsługuje minimalny promień zgięcia wynoszący 5 mm. Włókna kategorii B mogą nie być w pełni zgodne ze specyfikacjami dyspersji chromatycznej G.652.D, ale są-kompatybilne systemowo do użytku w sieci dostępowej.

W instalacjach dostępowych, w których światłowód musi przebiegać przez wąskie piony, małe obudowy lub wokół ostrych narożników, włókna G.657 zmniejszają ryzyko nadmiernej utraty zgięcia. W środowiskach centrów danych o dużej-gęstościkabel krosowyroutingu światłowód zgodny ze standardem G.657.A- zapewnia znaczącą przewagę nad standardem G.652.

G.652 a G.657: kiedy wybrać każdy z nich

Krok-Włókno indeksowane a stopniowane-Włókno indeksowane

Innym sposobem klasyfikacji światłowodu jest jego profil współczynnika załamania światła. wkrok-indeksświatłowodu współczynnik załamania światła jest jednolity w całym rdzeniu i gwałtownie spada na granicy-płaszcza rdzenia. wstopniowany-indekswłókna współczynnik załamania światła maleje stopniowo od środka rdzenia do płaszcza.

To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ profil współczynnika załamania światła bezpośrednio wpływa na dyspersję modową. W światłowodzie wielomodowym typu step-różne tryby światła przemieszczają się z różnymi prędkościami przez jednolity rdzeń, powodując docieranie sygnałów w różnym czasie i ograniczając przepustowość. W wielomodowym włóknie-o stopniowanym współczynniku załamania światła zmienny współczynnik załamania powoduje, że promienie światła znajdujące się dalej od centrum rdzenia przemieszczają się szybciej, częściowo kompensując ich dłuższą drogę. Ten efekt wyrównywania znacznie zmniejsza dyspersję modową i umożliwia większą szerokość pasma na dłuższych dystansach.

Praktycznie wszystkie nowoczesne światłowody wielomodowe stosowane w transmisji danych - OM2, OM3, OM4 i OM5 - mają klasyfikowany-indeks. Światłowód wielomodowy-step jest kojarzony głównie ze starszymi konstrukcjami i zastosowaniami specjalistycznymi, takimi jak światłowody plastikowe (POF). Natomiast światłowód jednomodowy domyślnie wykorzystuje profil indeksu schodkowego, ale ponieważ propaguje się tylko jeden mod, dyspersja modowa nie ma zastosowania.

Większość włókien optycznych stosowanych w telekomunikacji i sieciach danych jest wykonana ze szkła krzemionkowego. Światłowód szklany zapewnia niskie tłumienie, dużą przepustowość i przydatność do transmisji na duże-odległości. Wszystkie omówione powyżej standardy OM i G.65x dotyczą włókna szklanego.

Plastikowy światłowód(POF) wykorzystuje rdzeń polimerowy, zazwyczaj z dużym indeksem-krokowym. Jest łatwiejszy do zakańczania i bardziej elastyczny niż włókno szklane, ale ma znacznie większe tłumienie i mniejszą szerokość pasma. POF jest używany w zastosowaniach-krótkich łączy, takich jak sieci samochodowe, domowe połączenia audio/wideo i czujniki przemysłowe, - a nie w głównych-sieciach komunikacyjnych o dużej przepustowości.

Jak wybrać odpowiedni światłowód dla swojej sieci

Zamiast traktować wybór włókien jako ćwiczenie podręcznikowe, podejdź do niego jako do praktycznej decyzji opartej na konkretnym zastosowaniu. Oto kluczowe czynniki stosowane w typowych scenariuszach:

1. Określ swoje wymagania dotyczące odległości

Jeśli długość Twoich łączy przekracza kilkaset metrów,-zwykle światłowód jednomodowy jest jedyną realną opcją. W przypadku łączy o długości poniżej 300–400 metrów - wspólnych wewnątrz budynków, pomiędzy budynkami na terenie kampusu lub w obrębiecentrum danychŚwiatłowód wielomodowy - może zapewnić wymaganą wydajność przy niższych kosztach całkowitych.

2. Oceń całkowity koszt systemu, a nie tylko cenę kabla

Na niektórych rynkach kabel światłowodowy wielomodowy może być nieco droższy w przeliczeniu na metr niż kabel jednomodowy-, ale wielomodowynadajniki-odbiornikii złącza są zazwyczaj znacznie tańsze. W przypadku łączy-o krótkim zasięgu w centrach danych i środowiskach korporacyjnych oszczędności związane z transiwerem często przewyższają różnicę w kosztach kabli. W miarę wzrostu wymagań dotyczących zasięgu ekonomia przesuwa się w stronę trybu pojedynczego-.

3. Oceń fizyczne środowisko instalacji

In access networks, riser installations, and high-density cable management scenarios, tight bends are unavoidable. If you are deploying single-mode fiber in these conditions, specifying G.657 włókno-niewrażliwe na zginaniezmniejsza ryzyko nadmiernego tłumienia na zakrętach. Do wnętrz ikabel wewnętrznyjest to szczególnie ważne w zastosowaniach, w których routing jest ograniczony.

4. Zaplanuj szybkość i ścieżkę aktualizacji

Jeśli budujesz nową infrastrukturę wielomodową, unikaj określania OM1 lub OM2. W przypadku wymagań 10G–100G najczęstszym wyborem jest OM4. Jeśli plan działania Twojej organizacji obejmuje transceivery oparte na SWDM-, wypróbuj OM5. W przypadku trybu jedno-światłowód zgodny z G.657.A- zapewnia kompatybilność wsteczną z G.652.D, zapewniając jednocześnie lepszą tolerancję na zginanie, - co czyni go rozsądnym rozwiązaniem domyślnym dla nowych instalacji jednomodowych.

5. Weź pod uwagę konstrukcję kabla i środowisko

Rodzaj światłowodu wewnątrz kabla jest niezależny od jego konstrukcji. Można w nim umieścić ten sam włókno jedno-modowe lub wielomodowekable podziemne, kable antenowe, szczelne-kable wewnętrzne buforowe, LubKable zewnętrzne z luźną-rurkąw zależności od tego, gdzie zostanie zainstalowany. Upewnij się, że określiłeś zarówno typ światłowodu, jak i konstrukcję kabla odpowiednią dla danego środowiska.

Najczęstsze błędy przy wyborze światłowodu

Kilka powtarzających się błędów prowadzi do nieoptymalnego wyboru włókien:

• Określanie OM1 lub OM2 dla nowych instalacji.Te starsze wersje ograniczają przepustowość i przyszłe możliwości aktualizacji. TIA zaleca OM3, OM4 lub OM5 do wszystkich nowych wdrożeń wielomodowych.
• Porównywanie tylko kosztów kabli.Ignorowanie kosztów transiwera, złącza i instalacji daje niepełny obraz. Całkowity koszt łącza -, a nie sam koszt kabla - powinien wpłynąć na decyzję.
• Mylenie typu światłowodu z konstrukcją kabla.Płaszcz, zbroja i pancerz kabla światłowodowegoprojekt konstrukcyjnysą wybierane na podstawie środowiska instalacji. Włókno wewnątrz wybierane jest na podstawie wymagań dotyczących transmisji. To dwie odrębne decyzje.
• Domyślnie OM5 bez planu działania SWDM.OM5 dodaje wartość, gdy planowana jest transmisja na wielu-falach. Bez transceiverów SWDM OM4 oferuje tę samą wydajność na pojedynczej-długości fali przy niższych kosztach.
• Korzystanie ze standardu G.652 w-trudnych warunkach.Tam, gdzie routing przebiega przez małe obudowy lub ciasne narożniki, światłowód G.657 niewrażliwy na zginanie-zapobiega niepotrzebnej utracie sygnału.

Typowe zastosowania według typu włókna