Viden

Optisk fiber er grundlaget for moderne kommunikationsnetværk, men det er ikke et enkelt produkt. De to hovedtyper af optisk fiber erenkelt-mode fiber(SMF) ogmultimode fiber(MMF). At forstå forskellen mellem disse to fiberoptiske kabeltyper - og vide, hvornår de skal bruge hver enkelt - er afgørende for alle, der planlægger en netværksimplementering, opgraderer eksisterende infrastruktur eller specificerer fiber til et datacenter, campus eller telekommunikationsprojekt.

Denne guide forklarer, hvordan optisk fiber klassificeres, opdeler de vigtigste undertyper og standarder inden for hver kategori og giver praktisk vejledning til at vælge den rigtige fiber til dit netværk.

Sådan klassificeres optisk fiber

En grund til at fibertyper kan virke forvirrende er, at der er flere gyldige måder at klassificere optisk fiber på. De mest almindelige metoder er:

• Ved lysudbredelse (tilstand):single-mode fiber vs multimode fiber - det mest praktiske udgangspunkt for de fleste købere.
• Efter brydningsindeksprofil:trin-indeksfiber vs. graderet-indeksfiber - beskriver, hvordan kernens brydningsindeks er struktureret.
• Efter materiale:glasfiber vsoptisk plastfiber- definerer, hvad fiberen er lavet af.
• Efter standarder:OM-klasser (OM1-OM5) for multimode; G.652, G.657 og andreITU-T G.65x anbefalingertil enkelt-tilstand.

For ingeniører, netværksplanlæggere og indkøbsteams er den mest nyttige tilgang at starte med beslutningen om enkelt-tilstand kontra multimode og derefter indsnævre efter standard- og implementeringsscenarie. De andre klassifikationsmetoder - brydningsindeksprofil, materiale - giver nyttig baggrund, men driver sjældent den primære købsbeslutning i almindelige netværksprojekter.

Enkelt-tilstand vs multimode fiber: nøgleforskelle

Single-mode fiberhar en lille kerne (typisk omkring 8-10 µm), der kun tillader én lysform at udbrede sig. Dette eliminerer modal spredning og gør det muligt for signaler at rejse lange afstande med minimal forringelse -, hvilket gør det til standardvalget for telecom-backbones, metronetværk, adgangsnetværk og langdistanceforbindelser-.

Multimode fiberhar en større kerne (50 µm eller 62,5 µm), der understøtter mange lystilstande samtidigt. Det er bredt udbredt til links med kortere-rækkevidde i virksomhedsbygninger, campus-backbones ogdatacentre, hvor forbindelsesafstande typisk er under et par hundrede meter.

En almindelig misforståelse er, at kabelprisen alene afgør, hvilken fiber der er billigst. I praksis afhænger de samlede systemomkostninger stærkt af transceivere, stik og installationsarbejde. Til virksomheds- og datacentermiljøer med kort rækkevidde leverer multimode fiber ofte lavere samlede systemomkostninger, fordi kompatible VCSEL-baserede transceivere og konnektorer er billigere end single-optik. Efterhånden som linkafstanden øges, bliver enkelt-tilstand imidlertid nødvendig uanset omkostningerne, fordi multimode fiber ikke kan opretholde signalkvaliteten over længere rækkevidder.

Multimode fibertyper: OM1, OM2, OM3, OM4 og OM5

Multimode fiber er yderligere opdelt i kvaliteter defineret afTIAog ISO/IEC-standarder. Disse kvaliteter - OM1 til OM5 - adskiller sig primært i modal båndbredde, som bestemmer, hvor langt de kan transmittere data ved en given hastighed.

OM1 og OM2: Legacy Multimode Fiber

OM1 fiber bruger en 62,5 µm kerne og blev oprindeligt designet til LED-baserede lyskilder. OM2 bruger en 50 µm kerne og blev også oprindeligt designet til LED-transmission. Begge kvaliteter har begrænset båndbredde efter moderne standarder og er klassificeret som ældre fibertyper. Det anbefaler TIAnye installationer bruger OM3, OM4 eller OM5i stedet for OM1 eller OM2.

Hvis du støder på OM1 eller OM2 i en eksisterende bygning, kan den stadig bære 1 Gigabit Ethernet-trafik over korte afstande. Men for ethvert nyt kabelprojekt begrænser specificering af OM1 eller OM2 fremtidige opgraderingsmuligheder og bør generelt undgås.

OM3: Laser-optimeret multitilstand til 10G og derover

OM3 var den første multimode fiberkvalitet designet specifikt til VCSEL laserkilder ved 850 nm. Den har en effektiv modal båndbredde (EMB) på 2000 MHz·km ved 850 nm, som understøtter 10 Gigabit Ethernet op til 300 meter. OM3 er fortsat en levedygtig mulighed for virksomhedsnetværk, hvor 10G-forbindelser dominerer, og afstandene er moderate.

OM4: Højere båndbredde til datacenter- og campuslinks

OM4 tilbyder en EMB på 4700 MHz·km ved 850 nm - mere end det dobbelte af OM3. Dette gør det muligt at understøtte 10 Gigabit Ethernet op til 400 meter og 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) op til 100 meter. For mange datacenteropdateringsprojekter og nye campus-backbone-implementeringer rammer OM4 den rigtige balance mellem ydeevne, rækkevidde og omkostninger.

OM5: Wideband Multimode for Multi-bølgelængdetransmission

OM5, også kendt som wideband multimode fiber (WBMMF), er specificeret ved både 850 nm og 953 nm. Den er designet til at understøtte kort-multipleksing (SWDM), som transmitterer flere bølgelængder (typisk 850, 880, 910 og 940 nm) over et enkelt fiberpar. Dette gør OM5 relevant, når dit køreplan inkluderer SWDM-baserede transceivere til 40G, 100G eller 400G transmission.

OM5 er dog ikke automatisk påkrævet for alle moderne multimode netværk. Hvis din implementering bruger standard 850 nm transceivere uden SWDM, giver OM4 den samme ydeevne til lavere kabelomkostninger. Evaluer OM5, når multi-bølgelængdestrategier er en del af din faktiske opgraderingsplan - ikke som standard.

OM3 vs OM4 vs OM5: Hurtig beslutningsvejledning

Enkelt-tilstandsfibertyper: G.652 vs. G.657

Single-mode fiberstandarder er defineret afITU-T(International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector). Selvom der er flere G.65x-anbefalinger, er to vigtige for flertallet af implementeringsbeslutninger: G.652 og G.657.

G.652: Standard Single-Mode Fiber

ITU-T G.652 er den mest udbredte installerede single-mode fiber i verden. Først standardiseret i 1984, specificerer den en fiber med en nul-spredningsbølgelængde nær 1310 nm, optimeret til drift i 1310 nm-båndet og også anvendelig i 1550 nm-båndet. Den mest aktuelle underkategori, G.652.D, eliminerer vandtoppen for fuld-spektrumdrift og tilbyder strammere polarization mode dispersion (PMD) ydeevne -, hvilket gør den velegnet til CWDM- og DWDM-systemer.

G.652 forbliver standardvalget til generelle-formålenkelt-mode fiberi backbone-, metro- og transportnetværk, hvor bøjningsradiuskrav- er standard (minimum bøjningsradius på 30 mm).

G.657: Bøj-ufølsom enkelt-tilstandsfiber

ITU-T G.657 blev oprettet for at løse de bøjningsudfordringer, der opstår i adgangsnetværk, indendørs kabler og rum-begrænsede miljøer såsom datacentre. G.657-fibre tåler snævrere bøjningsradier med væsentligt mindre signaltab sammenlignet med G.652.

Der er to hovedkategorier inden for G.657:

• Kategori A (G.657.A1, G.657.A2):Fuldt i overensstemmelse med G.652.D, hvilket betyder, at de kan implementeres overalt, hvor G.652.D er specificeret, samtidig med at de giver forbedret bøjningsydelse. G.657.A1 understøtter en minimum bøjningsradius på 10 mm; G.657.A2 understøtter 7,5 mm.
• Kategori B (G.657.B2, G.657.B3):Optimeret til meget snævre bøjninger i adgang til-kort rækkevidde og indendørsmiljøer, med B3, der understøtter en minimumsbøjningsradius på 5 mm. Kategori B-fibre overholder muligvis ikke fuldt ud G.652.D kromatisk spredningsspecifikationer, men de er system-kompatible til brug af adgangsnetværk.

I adgangsinstallationer, hvor fiber skal føres gennem tætte stigrør, små indhegninger eller rundt om skarpe hjørner, reducerer G.657-fibre risikoen for for stort bøjningstab. I datacentermiljøer med høj-densitetpatch ledningrouting, G.657.A-kompatibel fiber giver en meningsfuld fordel i forhold til standard G.652.

G.652 vs. G.657: Hvornår skal man vælge hver

Trin-indeks vs. graderet-indeksfiber

En anden måde at klassificere optisk fiber på er ved dens brydningsindeksprofil. I entrin-indeksfiber, er brydningsindekset ensartet på tværs af kernen og falder kraftigt ved kerne-beklædningsgrænsen. I enbedømt-indeksfiber, falder brydningsindekset gradvist fra midten af ​​kernen til beklædningen.

Denne sondring har betydning, fordi brydningsindeksprofilen direkte påvirker modal spredning. I trin-indeks multimode fiber rejser forskellige lystilstande med forskellige hastigheder gennem en ensartet kerne, hvilket får signaler til at ankomme på forskellige tidspunkter og begrænser båndbredden. I graderet-indeks multimode-fiber får det varierende brydningsindeks lysstråler længere fra kernecentret til at rejse hurtigere, hvilket delvist kompenserer for deres længere vej. Denne udligningseffekt reducerer modal spredning betydeligt og muliggør højere båndbredde over længere afstande.

Stort set al moderne multimode fiber, der bruges i datakommunikation - OM2, OM3, OM4 og OM5 - er klassificeret-indeks. Trin-indeks multimode fiber er primært forbundet med ældre designs og specialapplikationer såsom optisk plastfiber (POF). Single-mode fiber bruger derimod en trin{10}}indeksprofil som standard, men fordi kun én tilstand udbredes, gælder modal spredning ikke.

Glasfiber vs plastoptisk fiber

De fleste optiske fibre, der bruges i telekommunikation og datanetværk, er lavet af silicaglas. Glasfiber tilbyder lav dæmpning, høj båndbredde og egnethed til lang-transmission. Alle de ovenfor omtalte OM- og G.65x-standarder gælder for glasfiber.

Optisk plastfiber(POF) bruger en polymerkerne, typisk med et stort trin-indeksdesign. Det er lettere at afslutte og mere fleksibelt end glasfiber, men det har meget højere dæmpning og lavere båndbredde. POF bruges i korte-link-applikationer såsom bilnetværk, lyd-/videoforbindelser til hjemmet og industriel sensing - ikke i almindelige-kommunikationsnetværk med høj kapacitet.

Sådan vælger du den rigtige fiber til dit netværk

I stedet for at behandle fibervalg som en lærebogsøvelse, skal du se det som en praktisk beslutning baseret på din specifikke implementering. Her er nøglefaktorerne, anvendt på almindelige scenarier:

1. Bestem dine afstandskrav

Hvis dine links overstiger et par hundrede meter, er enkelt-mode fiber typisk den eneste brugbare mulighed. For links under 300–400 meter - almindelige inde i bygninger, mellem bygninger på en campus eller inden for endatacenter- multimode fiber kan levere den nødvendige ydeevne til lavere samlede omkostninger.

2. Evaluer de samlede systemomkostninger, ikke kun kabelpris

Multimode fiberkabel kan være lidt dyrere pr. meter end enkelt-mode på nogle markeder, men multimodetransceivereog stik er typisk meget billigere. For korte-links i datacentre og virksomhedsmiljøer opvejer transceiverbesparelserne ofte enhver forskel i kabelomkostninger. Efterhånden som kravene til rækkevidde vokser, skifter økonomien mod enkelt-tilstand.

3. Vurder det fysiske installationsmiljø

I adgangsnetværk, stigrørsinstallationer og kabelhåndteringsscenarier med høj-densitet er snævre bøjninger uundgåelige. Hvis du implementerer single-mode fiber under disse forhold, skal du angiveG.657 bøj-ufølsom fiberreducerer risikoen for for stor dæmpning ved bøjninger. Til indendørs ogindendørs kabelapplikationer, hvor routing er begrænset, er dette særligt vigtigt.

4. Planlæg for hastighed og opgraderingssti

Hvis du bygger ny multimode-infrastruktur, skal du undgå at angive OM1 eller OM2. Til 10G–100G krav er OM4 det mest almindelige valg. Hvis din organisations køreplan inkluderer SWDM-baserede transceivere, skal du evaluere OM5. For enkelt-tilstand tilbyder G.657.A-kompatibel fiber bagudkompatibilitet med G.652.D, mens den giver bedre bøjningstolerance -, hvilket gør det til en fornuftig standard for nye enkelt-installationer.

5. Overvej kabelkonstruktion og miljø

Typen af ​​optisk fiber inde i et kabel er adskilt fra kablets konstruktion. Den samme single-mode eller multimode fiber kan pakkes iunderjordiske kabler, antenne kabler, tætte-buffer indendørs kabler, ellerløse-udendørskablerafhængigt af hvor den skal installeres. Sørg for at angive både fibertypen og den passende kabelkonstruktion til dit miljø.

Almindelige fejl ved valg af optisk fiber

Flere tilbagevendende fejl fører til suboptimale fibervalg:

• Angivelse af OM1 eller OM2 for nye installationer.Disse ældre kvaliteter begrænser båndbredde og fremtidige opgraderingsmuligheder. TIA anbefaler OM3, OM4 eller OM5 til alle nye multimode-implementeringer.
• Sammenligner kun kabelomkostninger.At ignorere transceiver-, stik- og installationsomkostninger giver et ufuldstændigt billede. Samlede linkomkostninger - og ikke kabelomkostninger alene - burde være afgørende for beslutningen.
• Forvirrende fibertype med kabelkonstruktion.Et fiberoptisk kabels kappe, rustning ogstrukturelt designvælges ud fra installationsmiljøet. Fiberen indeni er valgt ud fra transmissionskrav. Det er to adskilte afgørelser.
• Standard til OM5 uden en SWDM-køreplan.OM5 tilføjer værdi, når multi-bølgelængdetransmission er planlagt. Uden SWDM-transceivere tilbyder OM4 den samme enkelt-bølgelængdeydelse til lavere omkostninger.
• Brug af standard G.652 i snævre-bøjningsmiljøer.Hvor routing passerer gennem små indhegninger eller snævre hjørner, forhindrer G.657 bøjning-ufølsom fiber unødvendigt signaltab.

Typiske anvendelser efter fibertype