Η γνώση

Η οπτική ίνα είναι το θεμέλιο των σύγχρονων δικτύων επικοινωνιών, αλλά δεν είναι ένα ενιαίο προϊόν. Οι δύο κύριοι τύποι οπτικών ινών είναιίνα μονής-λειτουργίας(SMF) καιπολυτροπική ίνα(MMF). Η κατανόηση της διαφοράς μεταξύ αυτών των δύο τύπων καλωδίων οπτικών ινών - και η γνώση του πότε να χρησιμοποιείται ο καθένας - είναι απαραίτητη για όποιον σχεδιάζει ανάπτυξη δικτύου, αναβαθμίζει την υπάρχουσα υποδομή ή καθορίζει ίνα για ένα κέντρο δεδομένων, πανεπιστημιούπολη ή τηλεπικοινωνιακό έργο.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς ταξινομείται η οπτική ίνα, αναλύει τους βασικούς υποτύπους και πρότυπα σε κάθε κατηγορία και παρέχει πρακτικές οδηγίες για την επιλογή της σωστής ίνας για το δίκτυό σας.

Πώς ταξινομούνται οι οπτικές ίνες

Ένας λόγος που οι τύποι ινών μπορεί να φαίνονται μπερδεμένοι είναι ότι υπάρχουν αρκετοί έγκυροι τρόποι ταξινόμησης των οπτικών ινών. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι είναι:

• Με διάδοση φωτός (τρόπος λειτουργίας):απλής-ίνας λειτουργίας έναντι ίνας πολλαπλών λειτουργιών - το πιο πρακτικό σημείο εκκίνησης για τους περισσότερους αγοραστές.
• Κατά προφίλ δείκτη διάθλασης:Το βήμα-ινών δείκτη έναντι διαβαθμισμένης-ίνας δείκτη - περιγράφει πώς είναι δομημένος ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα.
• Ανά υλικό:ίνα γυαλιού vsπλαστική οπτική ίναΤο - ορίζει από τι αποτελείται η ίνα.
• Σύμφωνα με τα πρότυπα:Κατηγορίες OM (OM1–OM5) για πολλαπλές λειτουργίες. G.652, G.657, και άλλαITU-T G.65x προτάσειςγια μονή-λειτουργία.

Για τους μηχανικούς, τους σχεδιαστές δικτύων και τις ομάδες προμηθειών, η πιο χρήσιμη προσέγγιση είναι να ξεκινήσουν με την απόφαση μονής-λειτουργίας έναντι πολλαπλών λειτουργιών και, στη συνέχεια, να περιορίσουν το τυπικό σενάριο και το σενάριο ανάπτυξης. Οι άλλες μέθοδοι ταξινόμησης - προφίλ δείκτη διάθλασης, υλικό - παρέχουν χρήσιμο υπόβαθρο, αλλά σπάνια οδηγούν την πρωταρχική απόφαση αγοράς σε έργα κύριας ροής δικτύου.

Single-Mode vs Multimode Fiber: Βασικές διαφορές

Ίνα μονής-λειτουργίαςέχει έναν μικρό πυρήνα (συνήθως περίπου 8–10 μm) που επιτρέπει τη διάδοση μόνο ενός τρόπου φωτός. Αυτό εξαλείφει τη διασπορά των τρόπων και επιτρέπει στα σήματα να ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις με ελάχιστη υποβάθμιση - καθιστώντας το την τυπική επιλογή για ραχοκοκαλιές τηλεπικοινωνιών, δίκτυα μετρό, δίκτυα πρόσβασης και ζεύξεις μεγάλων αποστάσεων-.

Πολύτροπη ίναέχει μεγαλύτερο πυρήνα (50 μm ή 62,5 μm) που υποστηρίζει πολλές λειτουργίες φωτός ταυτόχρονα. Έχει αναπτυχθεί ευρέως για συνδέσμους μικρότερης-προσέγγισης σε κτίρια επιχειρήσεων, κορμούς πανεπιστημιουπόλεων καικέντρα δεδομένων, όπου οι αποστάσεις ζεύξης είναι συνήθως κάτω από μερικές εκατοντάδες μέτρα.

Μια κοινή παρανόηση είναι ότι η τιμή του καλωδίου από μόνη της καθορίζει ποια ίνα είναι φθηνότερη. Στην πράξη, το συνολικό κόστος του συστήματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους πομποδέκτες, τους συνδέσμους και την εργασία εγκατάστασης. Για σύντομες-επιχειρήσεις και περιβάλλοντα κέντρων δεδομένων, η πολυτροπική ίνα προσφέρει συχνά χαμηλότερο συνολικό κόστος συστήματος, επειδή οι συμβατοί πομποδέκτες και οι υποδοχές που βασίζονται σε VCSEL-είναι λιγότερο ακριβοί από τους οπτικούς μονής-λειτουργίας. Καθώς η απόσταση σύνδεσης αυξάνεται, ωστόσο, η μονή-λειτουργία καθίσταται απαραίτητη ανεξάρτητα από το κόστος, επειδή η πολυτροπική ίνα δεν μπορεί να διατηρήσει την ποιότητα του σήματος σε εκτεταμένες εμβέλειες.

Τύποι πολυτροπικών ινών: OM1, OM2, OM3, OM4 και OM5

Η πολύτροπη ίνα χωρίζεται περαιτέρω σε ποιότητες που ορίζονται από τοTIAκαι τα πρότυπα ISO/IEC. Αυτοί οι βαθμοί - OM1 έως OM5 - διαφέρουν κυρίως ως προς το εύρος ζώνης, το οποίο καθορίζει πόσο μακριά μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα σε μια δεδομένη ταχύτητα.

OM1 και OM2: Legacy Multimode Fiber

Η ίνα OM1 χρησιμοποιεί πυρήνα 62,5 μm και σχεδιάστηκε αρχικά για πηγές φωτός που βασίζονται σε LED-. Το OM2 χρησιμοποιεί πυρήνα 50 μm και σχεδιάστηκε επίσης αρχικά για μετάδοση LED. Και οι δύο κατηγορίες έχουν περιορισμένο εύρος ζώνης σύμφωνα με τα σύγχρονα πρότυπα και ταξινομούνται ως τύποι ινών παλαιού τύπου. Η TIA το συνιστάοι νέες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν OM3, OM4 ή OM5παρά OM1 ή OM2.

Εάν συναντήσετε OM1 ή OM2 σε ένα υπάρχον κτίριο, ενδέχεται να εξακολουθεί να μεταφέρει κίνηση 1 Gigabit Ethernet σε μικρές αποστάσεις. Ωστόσο, για κάθε νέο έργο καλωδίωσης, ο καθορισμός OM1 ή OM2 περιορίζει τις μελλοντικές επιλογές αναβάθμισης και γενικά θα πρέπει να αποφεύγεται.

OM3: Λέιζερ-Βελτιστοποιημένη πολυλειτουργία για 10G και πέρα

Το OM3 ήταν ο πρώτος βαθμός πολυτροπικής ίνας που σχεδιάστηκε ειδικά για πηγές λέιζερ VCSEL στα 850 nm. Διαθέτει ενεργό εύρος ζώνης (EMB) 2000 MHz·km στα 850 nm, το οποίο υποστηρίζει 10 Gigabit Ethernet έως και 300 μέτρα. Το OM3 παραμένει μια βιώσιμη επιλογή για εταιρικά δίκτυα όπου κυριαρχούν οι συνδέσεις 10G και οι αποστάσεις είναι μέτριες.

OM4: Υψηλότερο εύρος ζώνης για συνδέσμους κέντρου δεδομένων και πανεπιστημιούπολης

Το OM4 προσφέρει EMB 4700 MHz·km στα 850 nm - υπερδιπλάσιο από αυτό του OM3. Αυτό του επιτρέπει να υποστηρίζει 10 Gigabit Ethernet έως 400 μέτρα και 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) έως 100 μέτρα. Για πολλά έργα ανανέωσης κέντρων δεδομένων και νέες αναπτύξεις κορμού της πανεπιστημιούπολης, το OM4 επιτυγχάνει τη σωστή ισορροπία απόδοσης, προσέγγισης χρηστών και κόστους.

OM5: Πολυλειτουργική λειτουργία ευρείας ζώνης για μετάδοση πολλαπλών-μηκών κύματος

Το OM5, γνωστό και ως πολυτροπική ίνα ευρείας ζώνης (WBMMF), καθορίζεται και στα 850 nm και στα 953 nm. Έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει την πολυπλεξία διαίρεσης μικρού μήκους κύματος (SWDM), η οποία μεταδίδει πολλαπλά μήκη κύματος (συνήθως 850, 880, 910 και 940 nm) σε ένα μόνο ζεύγος ινών. Αυτό καθιστά το OM5 σχετικό όταν ο οδικός σας χάρτης περιλαμβάνει πομποδέκτες που βασίζονται{11}}SWDM για μετάδοση 40G, 100G ή 400G.

Ωστόσο, το OM5 δεν απαιτείται αυτόματα για κάθε σύγχρονο δίκτυο πολλαπλών λειτουργιών. Εάν η ανάπτυξή σας χρησιμοποιεί τυπικούς πομποδέκτες 850 nm χωρίς SWDM, το OM4 παρέχει την ίδια απόδοση με χαμηλότερο κόστος καλωδίου. Αξιολογήστε το OM5 όταν οι στρατηγικές πολλών-μηκών κύματος αποτελούν μέρος του πραγματικού σας σχεδίου αναβάθμισης - και όχι ως προεπιλογή.

OM3 vs OM4 vs OM5: Οδηγός γρήγορης απόφασης

Τύποι ινών μονής-Λειτουργίας: G.652 έναντι G.657

Τα πρότυπα οπτικών ινών μονής-λειτουργίας ορίζονται από τοITU-Τ(Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών – Τομέας Τυποποίησης Τηλεπικοινωνιών). Ενώ υπάρχουν αρκετές συστάσεις G.65x, δύο είναι πιο σημαντικές για την πλειοψηφία των αποφάσεων ανάπτυξης: G.652 και G.657.

G.652: The Standard Single-Fiber Mode

Το ITU-T G.652 είναι η πιο ευρέως εγκατεστημένη ίνα μονής-λειτουργίας στον κόσμο. Τυποποιήθηκε για πρώτη φορά το 1984, καθορίζει μια ίνα με μηδενικό μήκος κύματος-διασποράς κοντά στα 1310 nm, βελτιστοποιημένη για λειτουργία στη ζώνη των 1310 nm και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στη ζώνη των 1550 nm. Η πιο πρόσφατη υποκατηγορία, η G.652.D, εξαλείφει την αιχμή του νερού για πλήρη{11}λειτουργία φάσματος και προσφέρει πιο αυστηρή απόδοση διασποράς λειτουργίας πόλωσης (PMD) - καθιστώντας την κατάλληλη για συστήματα CWDM και DWDM.

Το G.652 παραμένει η προεπιλεγμένη επιλογή για γενικό{{1} σκοπόίνα μονής-λειτουργίαςσε δίκτυα κορμού, μετρό και μεταφορών όπου οι απαιτήσεις ακτίνας κάμψης-είναι στάνταρ (ελάχιστη ακτίνα κάμψης 30 mm).

G.657: Bend-Insensitive Single-Fiber Mode

Το ITU-T G.657 δημιουργήθηκε για να αντιμετωπίσει τις προκλήσεις κάμψης που προκύπτουν σε δίκτυα πρόσβασης, καλωδίωση εσωτερικών χώρων και περιβάλλοντα με περιορισμένο χώρο-όπως τα κέντρα δεδομένων. Οι ίνες G.657 ανέχονται πιο σφιχτές ακτίνες κάμψης με σημαντικά μικρότερη απώλεια σήματος σε σύγκριση με το G.652.

Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες στο G.657:

• Κατηγορία Α (G.657.A1, G.657.A2):Πλήρως συμβατό με το G.652.D, που σημαίνει ότι μπορούν να αναπτυχθούν οπουδήποτε ορίζεται το G.652.D, παρέχοντας παράλληλα βελτιωμένη απόδοση κάμψης. Το G.657.A1 υποστηρίζει ελάχιστη ακτίνα κάμψης 10 mm. Το G.657.A2 υποστηρίζει 7,5 χλστ.
• Κατηγορία Β (G.657.B2, G.657.B3):Βελτιστοποιημένο για πολύ σφιχτές στροφές σε κοντινή-πρόσβαση και εσωτερικά περιβάλλοντα, με το B3 να υποστηρίζει ελάχιστη ακτίνα κάμψης 5 mm. Οι ίνες κατηγορίας Β ενδέχεται να μην συμμορφώνονται πλήρως με τις προδιαγραφές χρωματικής διασποράς G.652.D, αλλά είναι συμβατές με το σύστημα-για χρήση δικτύου πρόσβασης.

Σε αναπτύξεις πρόσβασης όπου οι ίνες πρέπει να περνούν μέσα από σφιχτά ανυψωτικά, μικρά περιβλήματα ή γύρω από αιχμηρές γωνίες, οι ίνες G.657 μειώνουν τον κίνδυνο υπερβολικής απώλειας κάμψης. Σε περιβάλλοντα κέντρων δεδομένων με υψηλή-πυκνότηταέμπλαστροδρομολόγηση, η ίνα συμβατή με το G.657.A-παρέχει σημαντικό πλεονέκτημα έναντι του τυπικού G.652.

G.652 vs G.657: Πότε να επιλέξετε το καθένα

Βήμα-Δείκτης vs Graded-Index Fiber

Ένας άλλος τρόπος ταξινόμησης της οπτικής ίνας είναι το προφίλ του δείκτη διάθλασης. Σε έναβήμα-ευρετήριοίνα, ο δείκτης διάθλασης είναι ομοιόμορφος σε όλο τον πυρήνα και πέφτει απότομα στο όριο της επένδυσης του πυρήνα-. Σε έναβαθμολογημένο-ευρετήριοίνα, ο δείκτης διάθλασης μειώνεται σταδιακά από το κέντρο του πυρήνα προς την επένδυση.

Αυτή η διάκριση έχει σημασία επειδή το προφίλ του δείκτη διάθλασης επηρεάζει άμεσα τη τροπική διασπορά. Στην πολύτροπη ίνα βήμα-δείκτης, διαφορετικοί τρόποι φωτός ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες μέσω ενός ομοιόμορφου πυρήνα, προκαλώντας την άφιξη σημάτων σε διαφορετικούς χρόνους και περιορίζοντας το εύρος ζώνης. Στην πολυτροπική ίνα διαβαθμισμένης-δείκτης, ο μεταβαλλόμενος δείκτης διάθλασης κάνει τις ακτίνες φωτός μακρύτερα από το κέντρο του πυρήνα να ταξιδεύουν πιο γρήγορα, αντισταθμίζοντας εν μέρει τη μεγαλύτερη διαδρομή τους. Αυτό το φαινόμενο εξισορρόπησης μειώνει σημαντικά τη διασπορά των τρόπων και επιτρέπει υψηλότερο εύρος ζώνης σε μεγαλύτερες αποστάσεις.

Σχεδόν όλες οι σύγχρονες πολυτροπικές ίνες που χρησιμοποιούνται στις επικοινωνίες δεδομένων - OM2, OM3, OM4 και OM5 - είναι βαθμολογημένες-ευρετηρίου. Βήμα-η πολυτροπική ίνα ευρετηρίου σχετίζεται κυρίως με παλαιότερα σχέδια και ειδικές εφαρμογές όπως η πλαστική οπτική ίνα (POF). Αντίθετα, η ίνα μονής-λειτουργίας χρησιμοποιεί ένα προφίλ ευρετηρίου βήμα{10}}από προεπιλογή, αλλά επειδή διαδίδεται μόνο μία λειτουργία, δεν ισχύει η τροπική διασπορά.

Γυάλινες ίνες εναντίον πλαστικών οπτικών ινών

Οι περισσότερες οπτικές ίνες που χρησιμοποιούνται στις τηλεπικοινωνίες και τη δικτύωση δεδομένων είναι κατασκευασμένες από γυαλί πυριτίου. Οι ίνες γυαλιού προσφέρουν χαμηλή εξασθένηση, υψηλό εύρος ζώνης και καταλληλότητα για μετάδοση-μεγάλων αποστάσεων. Όλα τα πρότυπα OM και G.65x που συζητήθηκαν παραπάνω ισχύουν για τις ίνες γυαλιού.

Πλαστική οπτική ίνα(POF) χρησιμοποιεί έναν πολυμερή πυρήνα, συνήθως με σχεδιασμό ευρετηρίου μεγάλου βήματος. Είναι πιο εύκολο να τερματιστεί και πιο ευέλικτο από τις ίνες γυαλιού, αλλά έχει πολύ υψηλότερη εξασθένηση και χαμηλότερο εύρος ζώνης. Το POF χρησιμοποιείται σε εφαρμογές σύντομης-σύνδεσης, όπως δίκτυα αυτοκινήτων, συνδέσεις οικιακού ήχου/εικόνας και βιομηχανικής ανίχνευσης - όχι σε δίκτυα επικοινωνιών υψηλής- χωρητικότητας γενικής ροής.

Πώς να επιλέξετε τη σωστή ίνα για το δίκτυό σας

Αντί να αντιμετωπίζετε την επιλογή ινών ως άσκηση εγχειριδίου, προσεγγίστε την ως μια πρακτική απόφαση που βασίζεται στη συγκεκριμένη ανάπτυξη. Ακολουθούν οι βασικοί παράγοντες που εφαρμόζονται σε κοινά σενάρια:

1. Προσδιορίστε τις απαιτήσεις απόστασης

Εάν οι σύνδεσμοί σας υπερβαίνουν μερικές εκατοντάδες μέτρα, η ίνα μονής-λειτουργίας είναι συνήθως η μόνη βιώσιμη επιλογή. Για συνδέσμους κάτω των 300–400 μέτρων - κοινές εντός κτιρίων, μεταξύ κτιρίων σε πανεπιστημιούπολη ή εντόςκέντρο δεδομένωνΗ πολυτροπική ίνα - μπορεί να προσφέρει την απαιτούμενη απόδοση με χαμηλότερο συνολικό κόστος.

2. Αξιολογήστε το συνολικό κόστος συστήματος, όχι μόνο την τιμή του καλωδίου

Το καλώδιο οπτικών ινών πολλαπλών λειτουργιών μπορεί να είναι ελαφρώς πιο ακριβό ανά μέτρο από την απλή-λειτουργία σε ορισμένες αγορές, αλλά η πολυλειτουργικήπομποδέκτεςκαι οι σύνδεσμοι είναι συνήθως πολύ λιγότερο ακριβοί. Για συνδέσμους σύντομης-πρόσβασης σε κέντρα δεδομένων και εταιρικά περιβάλλοντα, η εξοικονόμηση πομποδέκτη συχνά υπερτερεί της διαφοράς κόστους του καλωδίου. Καθώς οι απαιτήσεις προσέγγισης χρηστών αυξάνονται, τα οικονομικά μετατοπίζονται προς την απλή-λειτουργία.

3. Αξιολογήστε το Φυσικό Περιβάλλον Εγκατάστασης

Σε δίκτυα πρόσβασης, εγκαταστάσεις ανύψωσης και{0}}σενάρια διαχείρισης καλωδίων υψηλής πυκνότητας, οι στενές στροφές είναι αναπόφευκτες. Εάν αναπτύσσετε ίνα μονής-λειτουργίας σε αυτές τις συνθήκες, προσδιορίστεG.657 bend-inensitive fiberμειώνει τον κίνδυνο υπερβολικής εξασθένησης στις στροφές. Για εσωτερικούς χώρους καικαλώδιο εσωτερικού χώρουΕφαρμογές όπου η δρομολόγηση είναι περιορισμένη, αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό.

4. Σχέδιο για Ταχύτητα και Διαδρομή Αναβάθμισης

Εάν δημιουργείτε νέα υποδομή πολλαπλών λειτουργιών, αποφύγετε να προσδιορίσετε OM1 ή OM2. Για απαιτήσεις 10G–100G, το OM4 είναι η πιο κοινή επιλογή. Εάν ο οδικός χάρτης του οργανισμού σας περιλαμβάνει πομποδέκτες-που βασίζονται σε SWDM, αξιολογήστε το OM5. Για μονή-λειτουργία, η ίνα συμβατή με το G.657.A-προσφέρει συμβατότητα προς τα πίσω με το G.652.D ενώ παρέχει καλύτερη ανοχή κάμψης - καθιστώντας το μια λογική προεπιλογή για νέες εγκαταστάσεις μονής-λειτουργίας.

5. Εξετάστε την κατασκευή καλωδίων και το περιβάλλον

Ο τύπος της οπτικής ίνας μέσα σε ένα καλώδιο είναι ξεχωριστός από την κατασκευή του καλωδίου. Η ίδια ίνα μονής-λειτουργίας ή πολλαπλής λειτουργίας μπορεί να συσκευαστείυπόγεια καλώδια, εναέρια καλώδια, σφιχτά-καλώδια εσωτερικής αποθήκευσης, ήχαλαρά-σωλήνα εξωτερικού χώρουανάλογα με το που θα εγκατασταθεί. Βεβαιωθείτε ότι έχετε καθορίσει τόσο τον τύπο ινών όσο και την κατάλληλη κατασκευή καλωδίου για το περιβάλλον σας.

Συνήθη λάθη κατά την επιλογή οπτικών ινών

Πολλά επαναλαμβανόμενα σφάλματα οδηγούν σε μη βέλτιστες επιλογές ινών:

• Καθορισμός OM1 ή OM2 για νέες εγκαταστάσεις.Αυτοί οι βαθμοί παλαιού τύπου περιορίζουν το εύρος ζώνης και τη μελλοντική δυνατότητα αναβάθμισης. Το TIA συνιστά OM3, OM4 ή OM5 για όλες τις νέες αναπτύξεις πολλαπλών λειτουργιών.
• Σύγκριση μόνο του κόστους των καλωδίων.Η παράβλεψη του κόστους του πομποδέκτη, του συνδετήρα και της εγκατάστασης δίνει μια ελλιπή εικόνα. Το συνολικό κόστος σύνδεσης - όχι μόνο το κόστος καλωδίου - θα πρέπει να οδηγήσει στην απόφαση.
• Συγχέοντας τον τύπο ινών με την κατασκευή καλωδίων.Μπουφάν καλωδίου οπτικών ινών, πανοπλία καιδομικός σχεδιασμόςεπιλέγονται με βάση το περιβάλλον εγκατάστασης. Η ίνα στο εσωτερικό επιλέγεται με βάση τις απαιτήσεις μετάδοσης. Πρόκειται για δύο ξεχωριστές αποφάσεις.
• Προεπιλογή στο OM5 χωρίς οδικό χάρτη SWDM.Το OM5 προσθέτει αξία όταν σχεδιάζεται μετάδοση πολλών-μηκών κύματος. Χωρίς πομποδέκτες SWDM, το OM4 προσφέρει την ίδια απόδοση ενός-μήκους κύματος με χαμηλότερο κόστος.
• Χρήση του τυπικού G.652 σε στενά-περιβάλλοντα κάμψης.Όπου η δρομολόγηση περνά μέσα από μικρά περιβλήματα ή σφιχτές γωνίες, η ίνα G.657 που δεν είναι ευαίσθητη σε κάμψη-αποτρέπει την περιττή απώλεια σήματος.

Τυπικές εφαρμογές ανά τύπο ίνας