Знания

Оптическое волокно является основой современных сетей связи, но это не отдельный продукт. Два основных типа оптического волокна:одномодовое-волокно(СМФ) имногомодовое волокно(ММФ). Понимание разницы между этими двумя типами оптоволоконных кабелей - и знание того, когда использовать каждый из них -, важно для всех, кто планирует развертывание сети, модернизирует существующую инфраструктуру или выбирает оптоволокно для центра обработки данных, кампуса или телекоммуникационного проекта.

В этом руководстве объясняется, как классифицируется оптическое волокно, разбиваются ключевые подтипы и стандарты в каждой категории, а также предоставляются практические рекомендации по выбору подходящего волокна для вашей сети.

Как классифицируется оптическое волокно

Одна из причин, по которой типы волокон могут показаться запутанными, заключается в том, что существует несколько эффективных способов классификации оптических волокон. Наиболее распространенными методами являются:

• По распространению света (режим):одномодовое-волокно или многомодовое волокно - — наиболее практичная отправная точка для большинства покупателей.
• По профилю показателя преломления:шаг-волокно с показателем преломления по сравнению с волокном с градуированным-показательом преломления - описывает структуру показателя преломления сердцевины.
• По материалу:стекловолокно противпластиковое оптическое волокно- определяет, из чего сделано волокно.
• По стандартам:Классы ОМ (ОМ1–ОМ5) для многомодовых; G.652, G.657 и другиеРекомендации МСЭ-T G.65xдля одиночного-режима.

Для инженеров, специалистов по планированию сети и отделов закупок наиболее полезным подходом будет начать с выбора однорежимного или многомодового решения, а затем сузить его до стандарта и сценария развертывания. Другие методы классификации - профиль показателя преломления, материал - предоставляют полезную информацию, но редко определяют первичное решение о покупке в основных сетевых проектах.

Одномодовое и многомодовое оптоволокно: ключевые различия

Одномодовое-волокноимеет небольшое ядро ​​(обычно около 8–10 мкм), которое позволяет распространяться только одной моде света. Это устраняет модальную дисперсию и позволяет сигналам передаваться на большие расстояния с минимальным ухудшением качества -, что делает его стандартным выбором для магистральных телекоммуникационных сетей, городских сетей, сетей доступа и дальних-каналов связи.

Многомодовое волокноимеет большее ядро ​​(50 мкм или 62,5 мкм), которое поддерживает множество режимов света одновременно. Он широко используется для соединений с более коротким-достижением в корпоративных зданиях, магистральных сетях кампусов ицентры обработки данных, где расстояния связи обычно составляют менее нескольких сотен метров.

Распространенным заблуждением является то, что только цена кабеля определяет, какое волокно дешевле. На практике общая стоимость системы сильно зависит от трансиверов, разъемов и труда по установке. Для корпоративных сред-большого радиуса действия и центров обработки данных многомодовое волокно часто обеспечивает более низкую общую стоимость системы, поскольку совместимые трансиверы и разъемы на базе VCSEL-дешевле, чем одномодовая оптика. Однако по мере увеличения расстояния соединения одномодовый-мод становится необходимым независимо от стоимости, поскольку многомодовое волокно не может поддерживать качество сигнала на больших расстояниях.

Типы многомодовых волокон: OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5.

Многомодовое волокно подразделяется на классы, определяемыеТИАи стандарты ISO/IEC. Эти классы от - OM1 до OM5 - различаются в первую очередь модальной полосой пропускания, которая определяет, насколько далеко они могут передавать данные с заданной скоростью.

OM1 и OM2: устаревшее многомодовое волокно

В волокне OM1 используется сердцевина толщиной 62,5 мкм, и оно изначально было разработано для источников света на основе светодиодов-. OM2 использует ядро ​​толщиной 50 мкм и изначально был разработан для передачи светодиодов. Оба сорта имеют ограниченную пропускную способность по современным стандартам и классифицируются как устаревшие типы волокон. ТИА рекомендуетновые установки используют OM3, OM4 или OM5а не OM1 или OM2.

Если вы встретите OM1 или OM2 в существующем здании, он все равно может передавать трафик 1 Gigabit Ethernet на короткие расстояния. Но для любого нового проекта кабельной системы указание OM1 или OM2 ограничивает возможности будущего обновления, и его, как правило, следует избегать.

OM3: многомодовый-оптимизированный для лазера режим 10G и выше

OM3 был первым сортом многомодового волокна, разработанным специально для лазерных источников VCSEL с длиной волны 850 нм. Он имеет эффективную модальную полосу пропускания (EMB) 2000 МГц·км на длине волны 850 нм, что обеспечивает поддержку 10 Gigabit Ethernet на расстоянии до 300 метров. OM3 остается жизнеспособным вариантом для корпоративных сетей, где доминируют каналы 10G и расстояния умеренные.

OM4: более высокая пропускная способность для каналов центров обработки данных и кампусов

OM4 предлагает EMB 4700 МГц·км при длине волны 850 нм -, что более чем вдвое превышает аналогичный показатель OM3. Это позволяет ему поддерживать 10 Gigabit Ethernet на расстоянии до 400 метров и 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) на расстоянии до 100 метров. Для многих проектов обновления центров обработки данных и развертывания новых магистралей кампуса OM4 обеспечивает правильный баланс производительности, охвата и стоимости.

OM5: широкополосный многомодовый режим для многоволновой передачи

OM5, также известное как широкополосное многомодовое волокно (WBMMF), имеет длину волны 850 и 953 нм. Он предназначен для поддержки коротковолнового мультиплексирования с разделением -длин волн (SWDM), при котором передается несколько длин волн (обычно 850, 880, 910 и 940 нм) по одной паре волокон. Это делает OM5 актуальным, если ваш план включает приемопередатчики на базе SWDM-для передачи 40G, 100G или 400G.

Однако OM5 не требуется автоматически для каждой современной многомодовой сети. Если в вашей системе используются стандартные трансиверы 850 нм без SWDM, OM4 обеспечивает ту же производительность при более низкой стоимости кабеля. Оцените OM5, если много-стратегии являются частью вашего фактического плана обновления -, а не по умолчанию.

OM3 против OM4 против OM5: Краткое руководство по принятию решений

Типы одномодовых-волокон: G.652 и G.657

Стандарты одномодового-волокна определяютсяМСЭ-Т(Международный союз электросвязи – Сектор стандартизации электросвязи). Хотя существует несколько рекомендаций G.65x, для большинства решений по развертыванию наиболее важны две: G.652 и G.657.

G.652: стандартное одномодовое-волокно

ITU-T G.652 — самое распространенное одномодовое волокно-в мире. Впервые стандартизированный в 1984 году, он определяет волокно с длиной волны нулевой-дисперсии около 1310 нм, оптимизированное для работы в диапазоне 1310 нм, а также пригодное для использования в диапазоне 1550 нм. Самая последняя подкатегория, G.652.D, устраняет пик воды для работы в полном-спектре и обеспечивает более жесткую дисперсию мод поляризации (PMD) -, что делает ее подходящей для систем CWDM и DWDM.

G.652 остается выбором по умолчанию для общих-целей.одномодовое-волокнов магистральных сетях, сетях метро и транспортных сетях, где требования к радиусу изгиба-стандартны (минимальный радиус изгиба 30 мм).

G.657: -Нечувствительное к изгибу одномодовое- волокно

ITU-T G.657 был создан для решения проблем изгиба, возникающих в сетях доступа, внутренней кабельной разводке и средах с-ограниченным пространством, таких как центры обработки данных. Волокна G.657 выдерживают более узкие радиусы изгиба со значительно меньшими потерями сигнала по сравнению с G.652.

В G.657 есть две основные категории:

• Категория А (G.657.A1, G.657.A2):Полностью совместимы с G.652.D, что означает, что они могут быть развернуты везде, где указан G.652.D, а также обеспечивают улучшенные характеристики изгиба. G.657.A1 поддерживает минимальный радиус изгиба 10 мм; G.657.A2 поддерживает 7,5 мм.
• Категория Б (G.657.B2, G.657.B3):Оптимизирован для очень крутых изгибов при коротком-доступе и в помещениях: B3 поддерживает минимальный радиус изгиба 5 мм. Волокна категории B могут не полностью соответствовать спецификациям хроматической дисперсии G.652.D, но они системно-совместимы для использования в сети доступа.

В системах доступа, где оптоволокно должно проходить через узкие стояки, небольшие корпуса или вокруг острых углов, волокна G.657 снижают риск чрезмерных потерь на изгибе. В центрах обработки данных с высокой-плотностьюпатч-кордмаршрутизация, волокно, совместимое с G.657.A-, обеспечивает существенное преимущество по сравнению со стандартом G.652.

G.652 против G.657: когда выбирать каждый

Ступенчатое-индексное или градуированное-индексное волокно

Другой способ классификации оптического волокна — по его профилю показателя преломления. Вшаг-индексВ волокне показатель преломления однороден по всей сердцевине и резко падает на границе оболочки-сердцевины. Воценочный-индексВ волокне показатель преломления постепенно уменьшается от центра сердцевины к оболочке.

Это различие имеет значение, поскольку профиль показателя преломления напрямую влияет на модовую дисперсию. В ступенчатом-индексном многомодовом волокне свет разных мод распространяется с разной скоростью по единой сердцевине, что приводит к тому, что сигналы приходят в разное время и ограничивают полосу пропускания. В многомодовом волокне с градуированным-индексом изменяющийся показатель преломления заставляет световые лучи, находящиеся дальше от центра сердцевины, двигаться быстрее, частично компенсируя их более длинный путь. Этот эффект выравнивания значительно уменьшает модовую дисперсию и обеспечивает более широкую полосу пропускания на больших расстояниях.

Практически все современное многомодовое волокно, используемое для передачи данных - OM2, OM3, OM4 и OM5 -, имеет класс -индекса. Многомодовое волокно со ступенью -индекса в первую очередь связано со старыми конструкциями и специальными применениями, такими как пластиковое оптическое волокно (POF). В одномодовом волокне, напротив, по умолчанию используется ступенчатый-индексный профиль, но поскольку распространяется только одна мода, модовая дисперсия не применяется.

Стекловолокно против пластикового оптического волокна

Большая часть оптического волокна, используемого в телекоммуникациях и сетях передачи данных, изготовлена ​​из кварцевого стекла. Стекловолокно обеспечивает низкое затухание, широкую полосу пропускания и пригодность для передачи на большие-расстояния. Все обсуждавшиеся выше стандарты OM и G.65x применимы к стекловолокну.

Пластиковое оптическое волокно(POF) использует полимерный сердечник, обычно с большим шагом-индекса. Его легче заделывать, и оно более гибкое, чем стекловолокно, но оно имеет гораздо более высокое затухание и меньшую пропускную способность. POF используется в приложениях с короткими-каналами связи, таких как автомобильные сети, домашние аудио/видеосоединения и промышленные датчики, - а не в обычных сетях связи высокой-емкости.

Как выбрать правильное волокно для вашей сети

Вместо того чтобы относиться к выбору оптоволокна как к учебнику, подойдите к нему как к практическому решению, основанному на вашем конкретном развертывании. Вот ключевые факторы, применимые к распространенным сценариям:

1. Определите свои требования к расстоянию

Если длина ваших линий превышает несколько сотен метров, единственным приемлемым вариантом, как правило, является одномодовое оптоволокно. Для линий связи на расстоянии менее 300–400 метров -, обычно внутри зданий, между зданиями на территории кампуса или внутрицентр обработки данныхМногомодовое волокно - может обеспечить требуемую производительность при меньших общих затратах.

2. Оцените общую стоимость системы, а не только цену кабеля.

На некоторых рынках многомодовый оптоволоконный кабель может стоить немного дороже за метр, чем одномодовый-кабель.трансиверыа разъемы обычно намного дешевле. Для каналов связи с коротким-диапазоном в центрах обработки данных и корпоративных средах экономия на трансивере часто перевешивает любую разницу в стоимости кабеля. По мере роста требований к охвату экономика смещается в сторону единого-режима.

3. Оцените физическую среду установки.

В сетях доступа, стояках и сценариях прокладки кабелей с высокой-плотностью крутых изгибов неизбежны. Если вы развертываете одномодовое волокно в этих условиях, указавG.657 нечувствительное к изгибу-волокноснижает риск чрезмерного затухания на поворотах. Для внутренних ивнутренний кабельприложения, в которых маршрутизация ограничена, это особенно важно.

4. Планируйте скорость и путь обновления

Если вы создаете новую многорежимную инфраструктуру, не указывайте OM1 или OM2. Для требований 10–100G наиболее распространенным выбором является OM4. Если план вашей организации включает приемопередатчики на основе SWDM-, оцените OM5. В одномодовом режиме волокно, совместимое с G.657.A-, обеспечивает обратную совместимость с G.652.D, обеспечивая при этом лучшую устойчивость к изгибу -, что делает его разумным выбором по умолчанию для новых одномодовых установок.

5. Учитывайте конструкцию кабеля и окружающую среду.

Тип оптического волокна внутри кабеля не зависит от его конструкции. Одно и то же одномодовое-волокно или многомодовое волокно можно упаковать вподземные кабели, воздушные кабели, внутренние кабели с плотным-буфером, илисвободные-трубные наружные кабелив зависимости от того, где он будет установлен. Обязательно укажите тип волокна и конструкцию кабеля, подходящую для вашей среды.

Распространенные ошибки при выборе оптического волокна

Несколько повторяющихся ошибок приводят к неоптимальному выбору волокон:

• Указание OM1 или OM2 для новых установок.Эти устаревшие классы ограничивают пропускную способность и возможность будущего обновления. TIA рекомендует OM3, OM4 или OM5 для всех новых многорежимных развертываний.
• Сравниваю только стоимость кабеля.Игнорирование затрат на трансивер, разъем и установку дает неполную картину. Решение должно зависеть от общей стоимости канала -, а не только от стоимости кабеля -.
• Путаница типа волокна с конструкцией кабеля.Оболочка, броня и защитная оболочка оптоволоконного кабеля.структурное проектированиевыбираются в зависимости от среды установки. Внутреннее волокно выбирается в зависимости от требований к передаче. Это два отдельных решения.
• По умолчанию используется OM5 без дорожной карты SWDM.OM5 повышает ценность, когда планируется передача на нескольких-волнах. Без трансиверов SWDM OM4 обеспечивает ту же производительность на одной-длине волны при меньших затратах.
• Использование стандарта G.652 в условиях крутых-изгибов.Там, где трасса проходит через небольшие корпуса или узкие углы, нечувствительное к изгибу волокно G.657-предотвращает ненужную потерю сигнала.

Типичные области применения по типу волокна