Η γνώση

Πόσο μακριά μπορεί να τρέξει ένα καλώδιο οπτικών ινών; Μετά από χρόνια σχεδιασμού και θέσης σε λειτουργία συνδέσμων οπτικών ινών - από σύντομες εκτελούνται ενημερώσεις κώδικα δεδομένων-στο κέντρο των{2}}ραχοκοκαλιών μεταξύ των πόλεων - η ειλικρινής απάντησή μου είναι ότι δεν υπάρχει μεμονωμένος αριθμός, αλλά τα εύρη είναι προβλέψιμα μόλις μάθετε τι να αναζητήσετε. Ένα τρέξιμο μπορεί να είναι οτιδήποτε από μερικές εκατοντάδες μέτρα πολλαπλής λειτουργίας μέσα σε ένα κτίριο έως περισσότερα από 10.000 χλμ ενισχυμένης μονής-λειτουργίας κάτω από τον ωκεανό. Αυτό που θέτει το όριο είναι ο τύπος της ίνας, το μήκος κύματος, η ισχύς του πομποδέκτη ή του ενισχυτή και πόσο καθαροί είναι οι σύνδεσμοι και οι συνδέσεις σας. Παρακάτω αναλύω την πραγματική{10}}παγκόσμια μέγιστη απόσταση του καλωδίου οπτικών ινών ανά τύπο, δείχνω πώς υπολογίζεται η εμβέλεια ενός συνδέσμου και εξηγώ πώς οι μηχανικοί επεκτείνουν τις ίνες σε πόλεις, ηπείρους και ωκεανούς.

Από μερικές εκατοντάδες μέτρα έως πάνω από 10.000 χιλιόμετρα

Εάν χρειάζεστε μόνο τις επικεφαλίδες, εδώ είναι η απόσταση του καλωδίου οπτικών ινών ανά τύπο με μια ματιά. Η απόσταση πηδά με σαφή βήματα ανάλογα με την ίνα και τον εξοπλισμό σε κάθε άκρο.

Τι καθορίζει πόσο μακριά μπορούν να τρέξουν οι ίνες;

Το φως δεν ταξιδεύει μέσω του γυαλιού δωρεάν. Δύο φυσικά εφέ θέτουν το ανώτατο όριο στην απόσταση. Το πρώτο είναιαπόσβεση- το σήμα εξασθενεί καθώς ταξιδεύει, που προκαλείται από την απορρόφηση φωτός, τη σκέδαση και την απώλεια κάμψης και μετράται σε ντεσιμπέλ ανά χιλιόμετρο (dB/km). Το δεύτερο είναιδιασπορά- ο παλμός φωτός εξαπλώνεται σε απόσταση, γεγονός που περιορίζει τελικά τον ρυθμό δεδομένων και όχι την ακατέργαστη προσέγγιση.

Για τυπική ίνα απλής-λειτουργίας, ηΣύσταση ITU-T G.652εξασθένηση κεφαλαίων στα 0,4 dB/km στα 1310 nm και 0,35 dB/km στα 1550 nm, και η σύγχρονη ίνα G.652.D συνήθως τα πάει καλύτερα στο πεδίο. Επειδή η απώλεια είναι-εξαρτώμενη από το μήκος κύματος, η απλή μετάβαση από το παράθυρο των 1310 nm στο παράθυρο των 1550 nm μπορεί να σας εξασφαλίσει αισθητά μεγαλύτερη εμβέλεια στην ίδια ίνα.

Εκτός από τη φυσική, τέσσερις πρακτικοί παράγοντες καθορίζουν τον πραγματικό σας αριθμό:

• Τύπος και ποιότητα ινών- multimode έναντι single-λειτουργίας και τη συγκεκριμένη τάξη OM ή G-.
• Μήκος κύματος- 1310 nm έναντι του χαμηλότερου-παραθύρου απώλειας 1550 nm.
• Ισχύς πομποδέκτη ή ενισχυτήΗ ισχύς εκκίνησης - και η ευαισθησία του δέκτη καθορίζουν τον οπτικό προϋπολογισμό.
• Ποιότητα σύνδεσης και σύνδεσης- κάθε ζευγαρωμένο ζεύγος και fusion splice προσθέτουν απώλειες που σας προσεγγίζουν.

Εάν εξακολουθείτε να επιλέγετε μεταξύ των τύπων ινών, η επισκόπηση μαςμονής-λειτουργίας έναντι ίνας πολλαπλών λειτουργιώναναλύει τις ανταλλαγές-με περισσότερες λεπτομέρειες.

Μέγιστη απόσταση ινών πολλαπλών λειτουργιών (OM1 έως OM5)

Η πολυτροπική ίνα χρησιμοποιείται μέσα σε κτίρια, κέντρα δεδομένων και LAN. Ο μεγαλύτερος πυρήνας του είναι εύκολος και φθηνός στη σύνδεση, αλλά πάσχει από τροπική διασπορά, που είναι ο τοίχος που περιορίζει τη μέγιστη απόσταση πολυτροπικών ινών σε υψηλότερες ταχύτητες. Οι παρακάτω τυποποιημένες αποστάσεις ορίζονται από τοΠρότυπα IEEE 802.3 Ethernetγια 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-SR).

Στο 1 Gigabit Ethernet, η λειτουργία πολλαπλών λειτουργιών φτάνει περισσότερο από - έως και περίπου 550 μέτρα στο OM3 -, αλλά το μοτίβο είναι σαφές: όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων, τόσο μικρότερη είναι η εκτέλεση πολλαπλών λειτουργιών. Κατά γενικό κανόνα, εάν ο σύνδεσμός σας είναι κάτω από περίπου 300 μέτρα σήμερα και παραμένει σύντομος, η πολυλειτουργική λειτουργία είναι η-οικονομική επιλογή. Εάν το τρέξιμο είναι μεγαλύτερο ή αναμένετε να κάνετε αναβάθμιση σε 25G, 40G, 100G ή περισσότερο, η μονή-λειτουργία είναι το καλύτερο μακροπρόθεσμο-στοίχημα. Μπορείτε να δείτε βαθμούς και κατασκευές στο δικό μαςπολυτροπική ίνασελίδα.

Μέγιστη απόσταση οπτικών ινών μονής{{0}λειτουργίας (LR, ER, ZR)

Η ίνα μονής-λειτουργίας, με τον μικροσκοπικό πυρήνα και τη σταθερή διαδρομή φωτός, είναι όπου γίνεται ενδιαφέρον το ερώτημα για το πόσο μακριά μπορεί να τρέξει η ίνα μονής-λειτουργίας. Με τίποτα άλλο εκτός από έναν πομποδέκτη - χωρίς ενισχυτή - η τυποποιημένη οπτική σάς παρέχει καθαρές, επαναλαμβανόμενες αποστάσεις.

Το άλμα από τα 10 km στα 80 km δεν είναι δωρεάν. Τα οπτικά μεγαλύτερης-προσέγγισης χρησιμοποιούν υψηλότερη ισχύ εκτόξευσης, πιο ευαίσθητους δέκτες και το παράθυρο 1550 nm και μετά από περίπου 40 χλμ. αρχίζετε να σχεδιάζετε γύρω από τη χρωματική διασπορά. Μια πρακτική λεπτομέρεια που προσελκύει τους ανθρώπους: σε μια σύντομη σύνδεση, μια μονάδα κλάσης ZR-μπορεί πραγματικά να υπερφορτώσει τον δέκτη, επομένως μπορεί να χρειαστείτε έναν ενσωματωμένο εξασθενητή για να επαναφέρετε τη λαμβανόμενη ισχύ στην εμβέλεια. Για την οπτική πλευρά του συνδέσμου, δείτε τη γκάμα μαςμονάδες οπτικού πομποδέκτη, και για την ίδια την ίνα, το δικό μαςίνα μονής-λειτουργίαςβαθμοί.

Μεγάλη-Απόσταση ινών με ενισχυτές (EDFA και DWDM)

Μόλις ένας σύνδεσμος ξεπεράσει ό,τι ένας πομποδέκτης μπορεί να προωθήσει μόνος του - σκεφτείτε ότι διασχίζουν-διαδρομές μεταξύ πόλεων, διασταυρώσεων-από θαλάσσιες διαδρομές ή υπερωκεάνια-διαδρομές -, σταματάμε να βασιζόμαστε στην οπτική και αρχίζουμε να σχεδιάζουμε τη γραμμή. Οι ενισχυτές ινών με πρόσμιξη ερβίου (EDFA) ενισχύουν το φως απευθείας, χωρίς να το μετατρέπουν ξανά σε ηλεκτρικό σήμα. Σε τυπικά επίγεια σχέδια, οι τοποθεσίες ενισχυτών βρίσκονται περίπου κάθε 80 έως 120 km, αλλά αυτή η απόσταση είναι αποτέλεσμα σχεδιασμού, όχι σταθερό πρότυπο: εξαρτάται από την απώλεια εύρους, την εξασθένηση ινών, το OSNR, τη μορφή διαμόρφωσης και τη διόρθωση σφαλμάτων προς τα εμπρός.

Στρώμαπολυπλεξία με διαίρεση πυκνού μήκους κύματος (DWDM)στην κορυφή, και ένα μόνο ζεύγος ινών μεταφέρει δεκάδες ανεξάρτητα κανάλια μήκους κύματος, το καθένα τη δική του λωρίδα υψηλής-ταχύτητας, σε εκατοντάδες έως χιλιάδες χιλιόμετρα. Αυτός ο συνδυασμός ινών χαμηλών-απωλειών, ενίσχυσης και DWDM είναι αυτό που κάνει εφικτές τις σύγχρονες-μακριές-και υπερ{4}}μακριές-ραχοκοκαλιές αποστάσεων.

Απόσταση υποβρυχίου καλωδίου ινών

Τα υποβρύχια καλώδια είναι το ακραίο άκρο της απόστασης ινών. Τα επαναλαμβανόμενα υποθαλάσσια συστήματα λειτουργούν για χιλιάδες χιλιόμετρα, με το μεγαλύτερο να εκτείνεται πάνω από 10.000 km, χρησιμοποιώντας βυθισμένους οπτικούς επαναλήπτες που τροφοδοτούνται μέσω του ίδιου του καλωδίου. Σύμφωνα μεΤηλεγεωγραφία, αυτά τα συστήματα μεταφέρουν περισσότερο από το 99% της διηπειρωτικής κίνησης δεδομένων σε ένα παγκόσμιο δίκτυο καλωδίου πάνω από ένα εκατομμύριο χιλιόμετρα. Εάν εργάζεστε σε αυτό το άκρο του φάσματος, το δικό μαςυποβρύχιο καλώδιο οπτικών ινώνέχει σχεδιαστεί ακριβώς για αυτές τις συνθήκες.

Απόσταση ινών έναντι καλωδίου χαλκού

Το Copper Ethernet όπως το Cat6 ή το Cat6A ξεπερνά τα 100 μέτρα. Αυτός ο μεμονωμένος αριθμός είναι ο λόγος για τον οποίο η οπτική ίνα κερδίζει οποιαδήποτε χρονική απόσταση έχει σημασία: ακόμη και η βασική λειτουργία πολλαπλών λειτουργιών πηγαίνει πολλές φορές πιο μακριά και η λειτουργία μονής-προχωρεί χιλιάδες φορές πιο μακριά. Πέρα από την ακατέργαστη εμβέλεια, η ίνα αφαιρεί την αλυσίδα των ενδιάμεσων διακοπτών και των επαναλήπτων που διαφορετικά θα χρειαζόταν ο χαλκός, κάτι που συνήθως σημαίνει ένα απλούστερο, πιο σταθερό και χαμηλότερο-δίκτυο συντήρησης.

Πώς να υπολογίσετε την απόσταση σύνδεσης ινών (προϋπολογισμός οπτικής ισχύος)

Στην πράξη δεν μαντεύετε την απόσταση - που εκτελείτε έναν προϋπολογισμό οπτικής ισχύος. Ο σύνδεσμος λειτουργεί όταν ο διαθέσιμος οπτικός προϋπολογισμός είναι μεγαλύτερος ή ίσος με τη συνολική απώλεια κατά μήκος της διαδρομής:

Διαθέσιμος οπτικός προϋπολογισμός Μεγαλύτερος ή ίσος με απώλεια ινών + απώλεια συνδέσμου + απώλεια συναρμογής + περιθώριο ασφαλείας

Ακολουθεί ένα απλό επεξεργασμένο παράδειγμα για έναν σύνδεσμο πανεπιστημιούπολης μονής-λειτουργίας 8 km με χρήση οπτικών 10GBASE-LR:

• Οπτικός προϋπολογισμός (οπτικά LR): περίπου 6 dB χρησιμοποιήσιμου προϋπολογισμού.
• Απώλεια ινών: 8 km × 0,35 dB/km ≈ 2,8 dB.
• Υποδοχές: 2 ζευγαρωμένα ζεύγη × 0,5 dB=1.0 dB.
• Συνδέσεις: 2 × 0,1 dB=0.2 dB.
• Συνιστώμενο περιθώριο: περίπου 1,0 dB.
• Απαιτούμενο σύνολο: περίπου 5,0 dB, που είναι εντός του προϋπολογισμού των 6 dB, επομένως ο σύνδεσμος περνά με το headroom.

Εάν το σύνολο υπερβαίνει ποτέ τον προϋπολογισμό σας, έχετε σαφείς επιλογές: αναβάθμιση σε οπτική{0} υψηλότερης ισχύος, εναλλαγή σε μικρότερο-μήκος κύματος απώλειας, εκκαθάριση των παθητικών απωλειών ή προσθήκη ενισχυτή.

Πώς να επεκτείνετε την απόσταση του καλωδίου οπτικών ινών

Για να προωθήσετε περαιτέρω έναν υπάρχοντα σύνδεσμο, ακολουθούν τα βήματα με τη σειρά που θα τα δοκίμαζα:

• Καθαρίστε και επιθεωρήστε τις ακραίες επιφάνειες.Οι βρώμικες συνδέσεις είναι η πιο κοινή απώλεια που μπορεί να αποφευχθεί. Ο καθαρισμός μόνο μπορεί να ανακτήσει 1 έως 3 dB, κάτι που μπορεί να σημαίνει αρκετά επιπλέον χιλιόμετρα.
• Μετακίνηση σε πομποδέκτη μεγαλύτερης-προσέγγισης,για παράδειγμα LR σε ER σε ZR, για μεγαλύτερη ισχύ εκκίνησης και ευαισθησία δέκτη.
• Μετατοπίστε το μήκος κύματοςαπό 1310 nm έως το χαμηλότερο-παράθυρο απώλειας 1550 nm σε τυπική ίνα.
• Μειώστε τις παθητικές απώλειεςχρησιμοποιώντας λιγότερους συνδέσμους, καλύτερες συνδέσεις και τη σωστή ακτίνα κάμψης.
• Προσθέστε ένα EDFA ή μετακινηθείτε στο DWDMγια εκτάσεις πέρα ​​από αυτό που μπορεί να φτάσει οποιοδήποτε μεμονωμένο οπτικό.
• Χρησιμοποιήστε διαφορετική ποιότητα ινών,όπως εξαιρετικά-χαμηλή-απώλεια G.654.E, για πολύ μεγάλα διαστήματα.

• 

Συνήθη λάθη πεδίου που συντομεύουν το τρέξιμό σας

Πριν θέσω σε λειτουργία οποιονδήποτε σύνδεσμο, ελέγχω για τα πράγματα που εξαντλούν αθόρυβα τον προϋπολογισμό της απόστασης:

• Κακές συνδέσεις και υψηλή απώλεια συναρμογής- μερικές κακές συνδέσεις σύντηξης μπορεί να κοστίζουν περισσότερο από ένα χιλιόμετρο ινών.
• Βρώμικα ή γρατσουνισμένα τελικά πρόσωπα- συνήθως αόρατο στο μάτι αλλά προφανές σε ένα πεδίο επιθεώρησης.
• Σφιχτές στροφές κάτω από την ελάχιστη ακτίνα κάμψης- ιδιαίτερα δαπανηρή στα 1550 nm.
• Λανθασμένη-ίνα βαθμίδας- τρέχει 10G μέσω OM1 ή OM2 όταν ο σύνδεσμος χρειάζεται πραγματικά OM3, OM4 ή μονή-λειτουργία.
• Παράβλεψη επαλήθευσης- κάθε σύνδεσμος θα πρέπει να αποδεικνύεται με ένα ίχνος OTDR και ένα τεστ απώλειας-εισαγωγής προτού δημοσιευτεί.

Αυτό το τελευταίο σημείο έχει μεγαλύτερη σημασία. Επαλήθευση μεδοκιμή καλωδίων οπτικών ινώνΗ χρήση ενός OTDR και ενός μετρητή ισχύος είναι ο μόνος τρόπος για να επιβεβαιώσετε το πραγματικό περιθώριο απόστασης αντί να εμπιστεύεστε το φύλλο προδιαγραφών.

Βασικά Takeaways

Η απόσταση των ινών δεν περιορίζεται πραγματικά από το γυαλί - καλύπτεται από τη σχεδίαση του συστήματός σας και τον οπτικό σας προϋπολογισμό. Η πολλαπλή λειτουργία καλύπτει το κτίριο, η μονή-λειτουργία καλύπτει την πανεπιστημιούπολη και την πόλη, το ενισχυμένο DWDM καλύπτει τη χώρα και τα επαναλαμβανόμενα υποθαλάσσια συστήματα καλύπτουν τον πλανήτη. Επιλέξτε τις ίνες και τις οπτικές ίνες για να ταιριάζουν με την εκτέλεση, κάντε τον προϋπολογισμό ισχύος και επαληθεύστε τη σύνδεση προτού την θέσετε σε λειτουργία, και η οπτική ίνα θα φτάσει οπουδήποτε χρειάζεται το δίκτυό σας.