Optičko vlakno je temelj modernih komunikacijskih mreža, ali nije jedinstveni proizvod. Dvije su glavne vrste optičkih vlakanajedno{0}}modno vlakno(SMF) ivišemodno vlakno(MMF). Razumijevanje razlika između ove dvije vrste optičkih kabela - i saznanje kada koristiti svaku od njih - bitno je za svakoga tko planira implementaciju mreže, nadogradnju postojeće infrastrukture ili specifikaciju vlakana za podatkovni centar, kampus ili telekomunikacijski projekt.
Ovaj vodič objašnjava kako se klasificiraju optička vlakna, rastavlja ključne podvrste i standarde unutar svake kategorije i pruža praktične smjernice za odabir pravog vlakna za vašu mrežu.
Kako je optičko vlakno klasificirano
Jedan od razloga zašto se vrste vlakana mogu činiti zbunjujućima je taj što postoji nekoliko valjanih načina za klasifikaciju optičkih vlakana. Najčešće metode su:
- Širenjem svjetlosti (mod):jedno{0}}modno vlakno u odnosu na višemodno vlakno - najpraktičnije polazište za većinu kupaca.
- Prema profilu indeksa loma:korak-indeksno vlakno u odnosu na gradirano-indeksno vlakno - opisuje kako je strukturiran indeks loma jezgre.
- Po materijalu:staklena vlakna vsplastično optičko vlakno- definira od čega je vlakno napravljeno.
- Po standardima:OM klase (OM1–OM5) za multimode; G.652, G.657 i drugiITU-T G.65x preporukeza jedan-način.
Za inženjere, mrežne planere i timove za nabavu, najkorisniji je pristup započeti s odlukom o jednom-načinu rada u odnosu na višemodalni način, a zatim suziti prema standardu i scenariju implementacije. Druge metode klasifikacije - profil indeksa loma, materijal - pružaju korisnu pozadinu, ali rijetko pokreću primarnu odluku o kupnji u glavnim mrežnim projektima.
Jedno-modno vlakno u odnosu na višemodno vlakno: ključne razlike
Jedno{0}}modno vlaknoima malu jezgru (obično oko 8-10 µm) koja dopušta širenje samo jednog moda svjetlosti. To eliminira modalnu disperziju i omogućuje signalima da putuju na velike udaljenosti uz minimalnu degradaciju - što ga čini standardnim izborom za telekomunikacijske okosnice, metro mreže, pristupne mreže i-veze na velike udaljenosti.
Višemodno vlaknoima veću jezgru (50 µm ili 62,5 µm) koja podržava više načina svjetlosti istovremeno. Široko je raspoređen za veze-kraćeg dosega u poslovnim zgradama, okosnicama kampusa ipodatkovni centri, gdje su udaljenosti veze obično ispod nekoliko stotina metara.
Uobičajena zabluda je da sama cijena kabela određuje koje je vlakno jeftinije. U praksi, ukupni trošak sustava uvelike ovisi o primopredajnicima, konektorima i instalacijskom radu. Za poduzeća i okruženja podatkovnih centara kratkog{2}}dometa, višemodna vlakna često donose nižu ukupnu cijenu sustava jer su kompatibilni primopredajnici i konektori temeljeni na VCSEL-jeftiniji od jedno-optike. Međutim, kako se udaljenost veze povećava, jedno-mod postaje neophodan bez obzira na cijenu jer višemodna vlakna ne mogu održati kvalitetu signala preko proširenih dosega.
| Značajka | Jedno{0}}modno vlakno (SMF) | Višemodno vlakno (MMF) |
|---|---|---|
| Promjer jezgre | ~8–10 µm | 50 µm ili 62,5 µm |
| Širenje svjetlosti | Jedan način | Više načina rada |
| Glavna snaga | Dugi doseg, visoka jasnoća signala | Troškovno-učinkovito kratko{1}}umrežavanje |
| Tipična okruženja | Telekom, podzemna željeznica, pristup, okosnica, dug-put | Zgrade poduzeća, kampusi, podatkovni centri |
| Zajednički standardi | G.652, G.657 | OM1, OM2, OM3, OM4, OM5 |
| Cijena primopredajnika | Viši (na-laseru) | Niži (VCSEL-na temelju 850 nm) |
| Tipični doseg | Kilometri do stotine kilometara | Do ~550 m ovisno o brzini prijenosa podataka i OM stupnju |
Vrste višemodnih vlakana: OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5
Višemodno vlakno dalje se dijeli na stupnjeve definirane premaTIAi ISO/IEC standarda. Ovi stupnjevi - OM1 do OM5 - prvenstveno se razlikuju po modalnoj širini pojasa, koja određuje koliko daleko mogu prenijeti podatke određenom brzinom.
OM1 i OM2: naslijeđeno višemodno vlakno
Vlakno OM1 koristi jezgru od 62,5 µm i izvorno je dizajnirano za LED-izvore svjetlosti. OM2 koristi jezgru od 50 µm i također je u početku dizajniran za LED prijenos. Oba stupnja imaju ograničenu propusnost prema modernim standardima i klasificiraju se kao naslijeđene vrste vlakana. TIA to preporučujenove instalacije koriste OM3, OM4 ili OM5a ne OM1 ili OM2.
Ako naiđete na OM1 ili OM2 u postojećoj zgradi, on i dalje može prenositi 1 Gigabit Ethernet promet na kratkim udaljenostima. Ali za bilo koji novi projekt kabliranja, navođenje OM1 ili OM2 ograničava buduće mogućnosti nadogradnje i općenito ih treba izbjegavati.
OM3: Laser-Optimizirani multimod za 10G i šire
OM3 je prvo višemodno vlakno koje je dizajnirano posebno za VCSEL laserske izvore na 850 nm. Ima efektivnu modalnu propusnost (EMB) od 2000 MHz·km na 850 nm, što podržava 10 Gigabit Ethernet do 300 metara. OM3 ostaje održiva opcija za poslovne mreže u kojima dominiraju 10G veze i gdje su udaljenosti umjerene.
OM4: Veća propusnost za veze podatkovnog centra i kampusa
OM4 nudi EMB od 4700 MHz·km na 850 nm - više nego dvostruko od OM3. To mu omogućuje podršku za 10 Gigabit Ethernet do 400 metara i 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) do 100 metara. Za mnoge projekte osvježavanja podatkovnih centara i implementacije nove okosnice kampusa, OM4 postiže pravu ravnotežu performansi, dosega i cijene.
OM5: Širokopojasni višemodni prijenos za više-prijenos valnih duljina
OM5, također poznat kao širokopojasno višemodno vlakno (WBMMF), specificirano je na 850 nm i 953 nm. Dizajniran je da podržava multipleksiranje kratkih-valnih duljina (SWDM), koje prenosi više valnih duljina (obično 850, 880, 910 i 940 nm) preko jednog para vlakana. To čini OM5 relevantnim kada vaš plan uključuje SWDM{11}}primopredajnike za 40G, 100G ili 400G prijenos.
Međutim, OM5 nije automatski potreban za svaku modernu višemodnu mrežu. Ako vaša implementacija koristi standardne 850 nm primopredajnike bez SWDM-a, OM4 pruža iste performanse uz nižu cijenu kabela. Procijenite OM5 kada su strategije s više-valnih duljina dio vašeg stvarnog plana nadogradnje - a ne kao zadane postavke.
OM3 protiv OM4 protiv OM5: Vodič za brzo odlučivanje
| Scenarij | Preporučena ocjena |
|---|---|
| Održavanje ili proširenje postojeće OM3 infrastrukture na 10G | OM3 |
| Izgradnja novog podatkovnog centra ili kampusa koja podržava 10G–100G | OM4 |
| Nova verzija s planom SWDM primopredajnika za 40G–400G | OM5 |
| Naslijeđeni popravak ili kratkoročno-produženje | Odgovara postojećem stupnju OM |
Jedno{0}}vrste vlakana: G.652 u odnosu na G.657
Standardi-jednomodnih vlakana definirani suITU-T(Međunarodna telekomunikacijska unija – Sektor za standardizaciju telekomunikacija). Iako postoji nekoliko G.65x preporuka, dvije su najvažnije za većinu odluka o postavljanju: G.652 i G.657.
G.652: Standardno jedno-modno vlakno
ITU-T G.652 najrasprostranjenije je jedno-modno vlakno na svijetu. Prvi put standardiziran 1984., specificira vlakno s valnom duljinom nulte-disperzije blizu 1310 nm, optimizirano za rad u pojasu od 1310 nm i također upotrebljivo u pojasu od 1550 nm. Najnovija potkategorija, G.652.D, eliminira vodeni vrh za rad punog-spektra i nudi čvršću izvedbu disperzije polarizacijskog načina (PMD) - što je čini prikladnom za CWDM i DWDM sustave.
G.652 ostaje zadani izbor za-opću namjenujedno{0}}modno vlaknou okosnici, metrou i transportnim mrežama gdje su zahtjevi-radijusa savijanja standardni (minimalni radijus savijanja od 30 mm).
G.657: Jedno-modno vlakno-neosjetljivo na savijanje
ITU-T G.657 stvoren je za rješavanje izazova savijanja koji se javljaju u pristupnim mrežama, unutarnjim kablovima i prostorno-ograničenim okruženjima kao što su podatkovni centri. Vlakna G.657 toleriraju manje radijuse savijanja sa znatno manjim gubitkom signala u usporedbi s G.652.
Postoje dvije glavne kategorije unutar G.657:
- Kategorija A (G.657.A1, G.657.A2):Potpuno su u skladu s G.652.D, što znači da se mogu postaviti bilo gdje gdje je navedeno G.652.D, a istovremeno pružaju poboljšane performanse savijanja. G.657.A1 podržava minimalni polumjer savijanja od 10 mm; G.657.A2 podržava 7,5 mm.
- Kategorija B (G.657.B2, G.657.B3):Optimizirano za vrlo uske zavoje u kratkom-pristupu i zatvorenim okruženjima, s B3 koji podržava minimalni radijus savijanja od 5 mm. Vlakna kategorije B možda nisu u potpunosti usklađena sa specifikacijama G.652.D kromatske disperzije, ali su sustav-kompatibilna za korištenje pristupne mreže.
U pristupnim implementacijama gdje se vlakna moraju provlačiti kroz uske uspone, mala kućišta ili oko oštrih kutova, G.657 vlakna smanjuju rizik od pretjeranog gubitka savijanjem. U okruženjima podatkovnih centara s visokom-gustoćompatch kabelusmjeravanje, G.657.A-sukladna vlakna pružaju značajnu prednost u odnosu na standardni G.652.
G.652 naspram G.657: Kada odabrati svaki od njih
| Scenarij | Preporučeni standard |
|---|---|
| Duge{0}}glavni ili metro prijevoz sa standardnim rutama | G.652.D |
| FTTH pristupna mreža s usmjeravanjem u zatvorenom/uzlaznom vodu | G.657.A1 ili G.657.A2 |
| Gusto krpanje podatkovnog centra s čvrstim upravljanjem kabelima | G.657.A1 ili G.657.A2 |
| Izuzetno ograničeni unutarnji prostori (npr. MDU usponi, uska kućišta) | G.657.B3 |
Korak-Indeks u odnosu na gradirana-indeksna vlakna
Drugi način klasifikacije optičkih vlakana je njihov profil indeksa loma. u akorak-indeksvlakna, indeks loma je ujednačen u cijeloj jezgri i naglo pada na granici omotača-jezgre. u aocijenjeni-indeksvlakna, indeks loma se postupno smanjuje od središta jezgre prema ovojnici.
Ova je razlika važna jer profil indeksa loma izravno utječe na modalnu disperziju. U step-index višemodnom vlaknu, različiti načini svjetlosti putuju različitim brzinama kroz uniformnu jezgru, uzrokujući da signali stižu u različito vrijeme i ograničavajući propusnost. U višemodnom vlaknu s graduiranim-indeksom, promjenjivi indeks loma uzrokuje da svjetlosne zrake dalje od središta jezgre putuju brže, djelomično kompenzirajući njihov duži put. Ovaj učinak izjednačavanja značajno smanjuje modalnu disperziju i omogućuje veću propusnost na većim udaljenostima.
Gotovo sva moderna višemodna vlakna koja se koriste u podatkovnim komunikacijama - OM2, OM3, OM4 i OM5 - imaju stupnjevani-indeks. Step-index višemodno vlakno prvenstveno je povezano sa starijim dizajnom i posebnim primjenama kao što je plastično optičko vlakno (POF). Za razliku od toga, jedno-modno vlakno prema zadanim postavkama koristi korak{10}}indeksni profil, ali budući da se širi samo jedan mod, modalna disperzija se ne primjenjuje.
Staklena vlakna naspram plastičnih optičkih vlakana
Većina optičkih vlakana koja se koriste u telekomunikacijama i podatkovnom umrežavanju izrađena je od silicijevog stakla. Staklena vlakna nude nisko prigušenje, veliku propusnost i prikladnost za prijenos-na velike udaljenosti. Svi gore navedeni standardi OM i G.65x odnose se na staklena vlakna.
Plastično optičko vlakno(POF) koristi polimernu jezgru, obično s velikim korak-indeksom. Lakše ga je prekinuti i fleksibilniji je od staklenih vlakana, ali ima mnogo veće prigušenje i nižu propusnost. POF se koristi u aplikacijama kratke-veze kao što su automobilske mreže, kućne audio/video veze i industrijsko očitavanje - ne u glavnim komunikacijskim mrežama-velikog kapaciteta.
Kako odabrati pravo vlakno za svoju mrežu
Umjesto da odabir vlakana tretirate kao vježbu iz udžbenika, pristupite mu kao praktičnoj odluci koja se temelji na vašoj specifičnoj upotrebi. Evo ključnih čimbenika koji se primjenjuju na uobičajene scenarije:
1. Odredite svoje zahtjeve za udaljenost
Ako vaše veze prelaze nekoliko stotina metara, jedno-optično vlakno obično je jedina održiva opcija. Za veze ispod 300–400 metara - uobičajene unutar zgrada, između zgrada u kampusu ili unutarpodatkovni centar- višemodno vlakno može isporučiti potrebne performanse uz niži ukupni trošak.
2. Procijenite ukupne troškove sustava, a ne samo cijenu kabela
Višemodni optički kabel može biti malo skuplji po metru od jedno-modnog na nekim tržištima, ali višemodniprimopredajnicia konektori su obično mnogo jeftiniji. Za kratko{1}}veze u podatkovnim centrima i poslovnim okruženjima, uštede primopredajnika često nadmašuju sve razlike u cijeni kabela. Kako zahtjevi za dosegom rastu, ekonomija se pomiče prema jednom-modu.
3. Procijenite okruženje fizičke instalacije
U pristupnim mrežama, usponskim instalacijama i scenarijima upravljanja kabelima visoke{0}}gustoće, uski zavoji su neizbježni. Ako postavljate jedno-optično vlakno u ovim uvjetima, navediteG.657 vlakno-neosjetljivo na savijanjesmanjuje rizik od prekomjernog prigušenja u zavojima. Za unutarnje iunutarnji kabelaplikacije gdje je usmjeravanje ograničeno, ovo je posebno važno.
4. Planirajte brzinu i put nadogradnje
Ako gradite novu multimodnu infrastrukturu, izbjegavajte navođenje OM1 ili OM2. Za zahtjeve 10G–100G, OM4 je najčešći izbor. Ako plan vaše organizacije uključuje SWDM-primopredajnike, procijenite OM5. Za single-mode, G.657.A-sukladno vlakno nudi kompatibilnost s G.652.D dok pruža bolju toleranciju na savijanje - što ga čini razumnom zadanom postavkom za nove single{13}}instalacije.
5. Razmotrite konstrukciju kabela i okoliš
Vrsta optičkog vlakna unutar kabela odvojena je od konstrukcije kabela. Može se upakirati u isto jedno-modno ili višemodno vlaknopodzemni kablovi, zračni kabeli, čvrsti-spremnik unutarnjih kabela, ililabavi-cijevni vanjski kabeliovisno o tome gdje će se instalirati. Provjerite jeste li naveli i vrstu vlakna i odgovarajuću konstrukciju kabela za vaše okruženje.
Uobičajene pogreške pri odabiru optičkog vlakna
Nekoliko ponavljajućih pogrešaka dovodi do izbora vlakana koji nisu optimalni:
- Određivanje OM1 ili OM2 za nove instalacije.Ove stare ocjene ograničavaju propusnost i mogućnost buduće nadogradnje. TIA preporučuje OM3, OM4 ili OM5 za sve nove multimodne implementacije.
- Uspoređujući samo cijenu kabela.Ignoriranje primopredajnika, konektora i troškova instalacije daje nepotpunu sliku. Ukupni trošak veze -, a ne samo trošak kabela - trebao bi donijeti odluku.
- Brka vrsta vlakna s konstrukcijom kabela.Omotač optičkog kabela, oklop ikonstrukcijski dizajnbiraju se na temelju okruženja instalacije. Vlakno unutar se bira na temelju zahtjeva prijenosa. To su dvije odvojene odluke.
- Zadani OM5 bez SWDM plana.OM5 dodaje vrijednost kada se planira prijenos na više-valnih duljina. Bez SWDM primopredajnika, OM4 nudi iste performanse jedne-valne duljine po nižoj cijeni.
- Korištenje standarda G.652 u uskim-okruženjima savijanja.Tamo gdje usmjeravanje prolazi kroz mala kućišta ili uske kutove, G.657 vlakno neosjetljivo na savijanje sprječava nepotreban gubitak signala.
Tipične primjene po vrsti vlakana
| Vrsta vlakana | Uobičajene aplikacije | Tipični raspon udaljenosti |
|---|---|---|
| Jedno-mod (G.652.D) | Telekomunikacijska okosnica, prstenovi metroa, prijevoz-na duge relacije | Kilometri do stotine km |
| Jedno-mod (G.657.A) | FTTH padajući kablovi, unutarnji pristup, krpanje podatkovnog centra | Metri u kilometre |
| Višemodni OM3 | Enterprise LAN, okosnica kampusa na 10G | Do 300 m (10GbE) |
| Višemodni OM4 | Interkonekcije podatkovnog centra, 10G–100G kampus/DC veze | Do 400 m (10GbE), 100 m (100GbE) |
| Višemodni OM5 | SWDM-veze 40G–400G podatkovnog centra | Do 440 m (40G SWDM), 150 m (100G SWDM) |
FAQ
P: Koje su dvije glavne vrste optičkih vlakana?
O: Dvije glavne vrste su jedno-modno vlakno i višemodno vlakno. Pojedinačni-način ima manju jezgru koja prenosi jedan način svjetlosti za-prijenos na velike udaljenosti. Multimode ima veću jezgru koja podržava više načina i koristi se za umrežavanje kraćeg-dometa.
P: Koja je razlika između jedno-modnog i višemodnog vlakna?
O: Jedno{0}}modno vlakno koristi jezgru od oko 8-10 µm i prenosi jedan način svjetlosti, omogućujući signalima da putuju na velike udaljenosti uz minimalne gubitke. Višemodno vlakno koristi jezgru od 50 µm ili 62,5 µm i odašilje više modova istovremeno, što ograničava njegov učinkovit domet, ali smanjuje trošak primopredajnika za kratke veze. Za dublju usporedbu pogledajte naš vodič o jedno-modnom vlaknu u odnosu na višemodno vlakno.
P: Je li višemodno vlakno uvijek jeftinije od jedno-modnog?
O: Ne na temelju kabela po-metru - u nekim slučajevima višemodni kabel košta malo više. Ali za aplikacije kratkog{3}}dometa, višemodni sustavi obično imaju nižu ukupnu cijenu jer su VCSEL primopredajnici i konektori koje koriste jeftiniji od jedno{4}}optike. Kako se udaljenost povećava, pojedinačni-način postaje neophodan i njegova se optička cijena mora prihvatiti.
P: Je li OM5 potreban za svaku novu multimodnu instalaciju?
O: Ne. OM5 pruža posebnu prednost pri korištenju SWDM primopredajnika s više-valnih duljina. Za standardne primjene s jednom-valnom duljinom od 850 nm, OM4 pruža iste performanse. Odaberite OM5 samo kada je SWDM dio vašeg stvarnog plana.
P: Kada bih trebao koristiti G.657 umjesto G.652?
O: Upotrijebite G.657 kad god ruta vlakana uključuje uske zavoje - što je uobičajeno u FTTH pristupnim odvodima, instalacijama uspona u zatvorenim prostorima, gustim krpanjima podatkovnih centara i implementacijama MDU (multi-dwelling unit). Vlakna G.657 kategorije A potpuno su kompatibilna s G.652.D, tako da mogu zamijeniti G.652.D u bilo kojoj primjeni, dodajući bolju toleranciju na savijanje.
P: Koja je razlika između Step{0}}Index vlakana i Graded{1}}Index vlakana?
O: Vlakno s-indeksom loma ima ujednačen indeks loma u jezgri, dok vlakno s -indeksom loma ima indeks loma koji se postupno smanjuje od središta prema van. Graduirani-indeksni dizajn smanjuje modalnu disperziju, zbog čega gotovo sva moderna višemodna komunikacijska vlakna koriste gradirani-indeksni profil.
P: Kako mogu testirati i provjeriti vlakna koja primam?
O: Vlakno treba testirati nakon instalacije pomoću OTDR-a (reflektometra u optičkoj vremenskoj-domeni) i seta za ispitivanje optičkih gubitaka. Provjerite zadovoljavaju li izmjereno prigušenje i gubici konektora/spoja specifikacije za odabranu vrstu vlakna i proračun veze. Za više informacija o postupcima testiranja pogledajte naš vodič o ispitivanju optičkih kabela.