Znalost

Optické vlákno je základem moderních komunikačních sítí, ale nejedná se o jediný produkt. Existují dva hlavní typy optických vlákenjednovidové-vlákno(SMF) avícevidové vlákno(MMF). Pochopení rozdílu mezi těmito dvěma typy optických kabelů - a znalost, kdy každý z nich použít -, je nezbytné pro každého, kdo plánuje nasazení sítě, upgraduje stávající infrastrukturu nebo specifikuje vlákno pro datové centrum, kampus nebo telekomunikační projekt.

Tato příručka vysvětluje, jak se optické vlákno klasifikuje, rozděluje klíčové podtypy a standardy v každé kategorii a poskytuje praktické pokyny pro výběr správného vlákna pro vaši síť.

Jak je klasifikováno optické vlákno

Jedním z důvodů, proč se typy vláken mohou zdát matoucí, je to, že existuje několik platných způsobů klasifikace optických vláken. Nejběžnější metody jsou:

• Šířením světla (režim):jedno{0}}vlákno vs. vícevidové vlákno - nejpraktičtější výchozí bod pro většinu kupujících.
• Podle profilu indexu lomu:krok-vlákno indexu vs. stupňované-vlákno indexu - popisuje, jak je strukturován index lomu jádra.
• Podle materiálu:skleněné vlákno vsplastové optické vlákno- definuje, z čeho je vlákno vyrobeno.
• Podle standardů:třídy OM (OM1–OM5) pro multimode; G.652, G.657 a dalšíDoporučení ITU-T G.65xpro jeden-režim.

Pro inženýry, síťové plánovače a týmy zásobování je nejužitečnějším přístupem začít s rozhodnutím o jednom{0}}režimu a vícerežimu a poté se zúžit podle standardu a scénáře nasazení. Ostatní metody klasifikace - profil indexu lomu, materiál - poskytují užitečné pozadí, ale jen zřídka určují primární nákupní rozhodnutí v běžných síťových projektech.

Single{0}}režim a multimode vlákno: hlavní rozdíly

Jedno{0}}režimové vláknomá malé jádro (typicky kolem 8–10 µm), které umožňuje šíření pouze jednoho režimu světla. To eliminuje modální rozptyl a umožňuje signálům přenášet se na velké vzdálenosti s minimální degradací -, což z něj činí standardní volbu pro telekomunikační páteřní sítě, sítě metra, přístupové sítě a-linky na dlouhé vzdálenosti.

Vícevidové vláknomá větší jádro (50 µm nebo 62,5 µm), které podporuje mnoho režimů světla současně. Je široce nasazován pro odkazy s kratším{3}}dosahem v podnikových budovách, páteřních sítích kampusů adatová centra, kde jsou vzdálenosti spojení obvykle pod několik set metrů.

Obvyklá mylná představa je, že samotná cena kabelu určuje, které vlákno je levnější. V praxi celkové náklady na systém silně závisí na transceiverech, konektorech a instalační práci. Pro podniková prostředí a datová centra s krátkým{2}}dosahem poskytuje vícevidové vlákno často nižší celkové systémové náklady, protože kompatibilní transceivery a konektory založené na VCSEL-jsou levnější než jednorežimová optika. Se zvyšující se vzdáleností spojení se však stává nezbytným jeden-režim bez ohledu na cenu, protože vícevidové vlákno nedokáže udržet kvalitu signálu v širším dosahu.

Typy multimódových vláken: OM1, OM2, OM3, OM4 a OM5

Multimode vlákno se dále dělí na třídy definované podleTIAa normy ISO/IEC. Tyto stupně - OM1 až OM5 - se liší především v modální šířce pásma, která určuje, jak daleko mohou přenášet data při dané rychlosti.

OM1 a OM2: Legacy Multimode Fiber

Vlákno OM1 používá jádro 62,5 µm a bylo původně navrženo pro světelné zdroje na bázi LED-. OM2 používá 50 µm jádro a byl také původně navržen pro LED přenos. Oba typy mají podle moderních standardů omezenou šířku pásma a jsou klasifikovány jako starší typy vláken. TIA to doporučujenové instalace používají OM3, OM4 nebo OM5spíše než OM1 nebo OM2.

Pokud narazíte na OM1 nebo OM2 ve stávající budově, může stále přenášet 1 Gigabit Ethernet na krátké vzdálenosti. U jakéhokoli nového projektu kabeláže však určení OM1 nebo OM2 omezuje budoucí možnosti upgradu a obecně je třeba se mu vyhnout.

OM3: Laser-optimalizovaný multimód pro 10G a další

OM3 byl první multimódový typ vlákna navržený speciálně pro laserové zdroje VCSEL při 850 nm. Má efektivní modální šířku pásma (EMB) 2000 MHz·km při 850 nm, která podporuje 10gigabitový Ethernet až do vzdálenosti 300 metrů. OM3 zůstává životaschopnou možností pro podnikové sítě, kde dominují 10G spojení a vzdálenosti jsou mírné.

OM4: Vyšší šířka pásma pro datová centra a Campus Links

OM4 nabízí EMB 4700 MHz·km na 850 nm - více než dvojnásobek oproti OM3. To mu umožňuje podporovat 10gigabitový Ethernet až do 400 metrů a 100gigabitový Ethernet (100GBASE-SR4) až 100 metrů. U mnoha projektů obnovy datových center a nových nasazení páteřní sítě kampusu dosahuje OM4 správnou rovnováhu mezi výkonem, dosahem a náklady.

OM5: Širokopásmový multimód pro přenos více-vlnových délek

OM5, také známé jako širokopásmové multimode vlákno (WBMMF), je specifikováno jak při 850 nm, tak 953 nm. Je navržen tak, aby podporoval multiplexování s dělením krátkých{4}}vln (SWDM), které přenáší více vlnových délek (obvykle 850, 880, 910 a 940 nm) přes jeden pár vláken. Díky tomu je OM5 relevantní, když váš plán zahrnuje transceivery{11}}založené na SWDM pro přenos 40G, 100G nebo 400G.

OM5 však není automaticky vyžadován pro každou moderní multimódovou síť. Pokud vaše nasazení používá standardní 850 nm transceivery bez SWDM, OM4 poskytuje stejný výkon za nižší náklady na kabel. Vyhodnoťte OM5, když jsou strategie pro více{6}}vlnových délek součástí vašeho skutečného plánu upgradu - ne jako výchozí.

OM3 vs OM4 vs OM5: Průvodce rychlým rozhodnutím

Typy vláken s jedním-režimem: G.652 vs. G.657

Jedno{0}}režimové standardy vláken jsou definoványITU-T(Mezinárodní telekomunikační unie – sektor telekomunikační standardizace). Přestože existuje několik doporučení G.65x, pro většinu rozhodnutí o nasazení jsou nejdůležitější dvě: G.652 a G.657.

G.652: The Standard Single{1}}Mode Fiber

ITU-T G.652 je nejrozšířenější jedno{2}}vlákno na světě. Poprvé byl standardizován v roce 1984 a specifikuje vlákno s nulovou-disperzní vlnovou délkou blízkou 1310 nm, optimalizované pro provoz v pásmu 1310 nm a použitelné také v pásmu 1550 nm. Nejaktuálnější podkategorie, G.652.D, eliminuje vodní špičku pro provoz v plném-spektru a nabízí těsnější výkon rozptylu polarizačního módu (PMD)-, takže je vhodná pro systémy CWDM a DWDM.

G.652 zůstává výchozí volbou pro obecné-účelyjednovidové-vláknov páteřních sítích, metru a dopravních sítích, kde jsou standardní požadavky na poloměr ohybu- (minimální poloměr ohybu 30 mm).

G.657: Bend-Insensitive Single{2}}Mode Fiber

ITU-T G.657 byla vytvořena s cílem řešit problémy s ohýbáním, které vznikají v přístupových sítích, vnitřní kabeláži a prostorově-omezených prostředích, jako jsou datová centra. Vlákna G.657 tolerují užší poloměry ohybu s výrazně menší ztrátou signálu ve srovnání s G.652.

V rámci G.657 existují dvě hlavní kategorie:

• Kategorie A (G.657.A1, G.657.A2):Plně kompatibilní s G.652.D, což znamená, že mohou být nasazeny kdekoli, kde je specifikováno G.652.D, a zároveň poskytují lepší ohyb. G.657.A1 podporuje minimální poloměr ohybu 10 mm; G.657.A2 podporuje 7,5 mm.
• Kategorie B (G.657.B2, G.657.B3):Optimalizováno pro velmi těsné ohyby v přístupu s krátkým{0}}dosahem a ve vnitřním prostředí, přičemž B3 podporuje minimální poloměr ohybu 5 mm. Vlákna kategorie B nemusí plně vyhovovat specifikacím G.652.D chromatické disperze, ale jsou systémově-kompatibilní pro použití v přístupové síti.

V přístupových aplikacích, kde vlákno musí vést přes těsné stoupačky, malé kryty nebo kolem ostrých rohů, vlákna G.657 snižují riziko nadměrné ztráty ohybem. V prostředích datových center s vysokou-hustotoupropojovací kabelsměrování, vlákno vyhovující G.657.A-poskytuje významnou výhodu oproti standardnímu G.652.

G.652 vs G.657: Kdy zvolit každý

Step-Index versus Graded-Index Fiber

Dalším způsobem klasifikace optického vlákna je jeho profil indexu lomu. V akrok-indexvláknem, je index lomu v jádru stejnoměrný a na hranici pláště jádra- prudce klesá. V astupňovaný-indexvlákna, index lomu klesá postupně od středu jádra k plášti.

Toto rozlišení je důležité, protože profil indexu lomu přímo ovlivňuje modální disperzi. V kroku-indexu multimode vlákna se různé režimy světla šíří různými rychlostmi přes jednotné jádro, což způsobuje, že signály přicházejí v různých časech a omezují šířku pásma. V multimodovém vláknu se stupňovitým-indexem způsobuje měnící se index lomu světelné paprsky, které jsou dále od středu jádra, rychlejší, čímž částečně kompenzuje jejich delší dráhu. Tento vyrovnávací efekt výrazně snižuje modální disperzi a umožňuje vyšší šířku pásma na delší vzdálenosti.

Prakticky všechna moderní vícevidová vlákna používaná v datových komunikacích - OM2, OM3, OM4 a OM5 - mají klasifikovaný- index. Krok{7}}indexové vícevidové vlákno je primárně spojeno se staršími konstrukcemi a speciálními aplikacemi, jako je plastové optické vlákno (POF). Vlákno s jedním-režimem naproti tomu ve výchozím nastavení používá profil indexu krok{10}, ale protože se šíří pouze jeden režim, modální rozptyl se neuplatňuje.

Skleněné vlákno vs plastové optické vlákno

Většina optických vláken používaných v telekomunikacích a datových sítích je vyrobena z křemičitého skla. Skleněné vlákno nabízí nízký útlum, velkou šířku pásma a vhodnost pro přenos na dlouhé-vzdálenosti. Všechny výše uvedené normy OM a G.65x se vztahují na skleněné vlákno.

Plastové optické vlákno(POF) používá polymerové jádro, obvykle s velkým stupňovitým{0}}indexem. Je snazší a flexibilnější než skleněné vlákno, ale má mnohem vyšší útlum a nižší šířku pásma. POF se používá v aplikacích s krátkým-odpojením, jako jsou automobilové sítě, domácí audio/video připojení a průmyslové snímání, - nikoli v běžných vysokokapacitních komunikačních sítích-.

Jak vybrat správné vlákno pro vaši síť

Spíše než abyste výběr vláken považovali za učebnicové cvičení, přistupujte k němu jako k praktickému rozhodnutí na základě vašeho konkrétního nasazení. Zde jsou klíčové faktory aplikované na běžné scénáře:

1. Určete své požadavky na vzdálenost

Pokud vaše propojení přesahují několik set metrů, je obvykle jedinou schůdnou možností jedno{0}}vlákno. Pro odkazy do 300–400 metrů - běžné uvnitř budov, mezi budovami v kampusu nebo v rámcidatové centrum- multimode vlákno může poskytnout požadovaný výkon při nižších celkových nákladech.

2. Vyhodnoťte celkové náklady na systém, nejen cenu kabelu

Vícevidový optický kabel může být na metr o něco dražší než jednorežimový-kabel na některých trzích, ale vícerežimovýtransceiverya konektory jsou obvykle mnohem levnější. U spojů s krátkým{1}}dosahem v datových centrech a podnikových prostředích úspory transceiveru často převažují nad jakýmkoli rozdílem v nákladech na kabely. S rostoucími požadavky na dosah se ekonomika posouvá směrem k jednotnému-režimu.

3. Zhodnoťte prostředí fyzické instalace

V přístupových sítích, instalacích stoupaček a scénářích správy{0}}kabelů s vysokou hustotou jsou těsné ohyby nevyhnutelné. Pokud za těchto podmínek nasazujete jednorežimové vlákno{{2}, uveďtevlákno G.657-necitlivé na ohybsnižuje riziko nadměrného útlumu v ohybech. Pro vnitřní avnitřní kabelaplikace, kde je směrování omezeno, je to obzvláště důležité.

4. Naplánujte rychlost a cestu upgradu

Pokud budujete novou multimode infrastrukturu, vyhněte se specifikování OM1 nebo OM2. Pro požadavky 10G–100G je nejběžnější volbou OM4. Pokud plán vaší organizace zahrnuje transceivery založené-na SWDM, vyhodnoťte OM5. Pro jeden-režim nabízí vlákno vyhovující G.657.A{10}}zpětnou kompatibilitu s G.652.D a zároveň poskytuje lepší toleranci ohybu -, což z něj činí rozumné výchozí nastavení pro nové instalace s jedním{13}}režimem.

5. Zvažte konstrukci kabelu a prostředí

Typ optického vlákna uvnitř kabelu je oddělený od konstrukce kabelu. Lze zabalit stejné jedno{1}}režimové nebo vícevidové vláknopodzemní kabely, anténní kabely, těsné vnitřní kabely-vyrovnávací pamětinebouvolněné-trubkové venkovní kabelypodle toho, kde bude instalován. Ujistěte se, že jste specifikovali jak typ vlákna, tak vhodnou konstrukci kabelu pro vaše prostředí.

Časté chyby při výběru optického vlákna

Několik opakujících se chyb vede k neoptimálním volbám vláken:

• Určení OM1 nebo OM2 pro nové instalace.Tyto starší třídy omezují šířku pásma a budoucí možnosti upgradu. TIA doporučuje OM3, OM4 nebo OM5 pro všechna nová multimódová nasazení.
• Porovnáváme pouze náklady na kabel.Ignorování nákladů na transceiver, konektor a instalaci poskytuje neúplný obrázek. Celkové náklady na odkaz -, nikoli samotné náklady na kabel -, by měly vést k rozhodnutí.
• Matoucí typ vlákna s konstrukcí kabelu.Plášť, pancéřování akonstrukční návrhjsou vybírány na základě instalačního prostředí. Vlákno uvnitř se volí na základě požadavků na přenos. Jedná se o dvě samostatná rozhodnutí.
• Výchozí nastavení OM5 bez plánu SWDM.OM5 přidává hodnotu, když se plánuje přenos více-vlnných délek. Bez SWDM transceiverů nabízí OM4 stejný výkon na jedné-vlnové délce za nižší cenu.
• Použití standardního G.652 v prostředí s úzkým{1}}ohybem.Tam, kde vedení prochází malými kryty nebo úzkými rohy, vlákno G.657 necitlivé na ohyb- zabraňuje zbytečné ztrátě signálu.

Typické aplikace podle typu vlákna