Viden

Fiberoptisk kabel bærer data som lys i stedet for elektricitet. Den enkelte forskel afgør, hvor det bruges: overalt, hvor et netværk har brug for mere kapacitet, end kobber kan bære, længere afstand, end kobber kan nå, eller fuldstændig immunitet over for den elektriske støj fra det miljø, det løber igennem.

Denne guide besvarer tre spørgsmål i rækkefølge: hvad fiberoptisk kabel egentlig bruges til, hvad det reelt giver dig (og hvad det koster dig), og hvordan du flytter fra en applikation til en specifik kabelkonstruktion uden at gætte.

Hvor bruges fiberoptisk kabel og hvorfor

Resten af ​​denne artikel udvider hver af disse og forvandler derefter valglogikken til en sekvens, du kan følge.

Sådan fungerer fiberoptisk kabel

En optisk transceiver konverterer elektriske data til moduleret lys. Fiberen leder det lys langs en glaskerne, og en transceiver i den fjerne ende konverterer det tilbage. Selve kablet er passivt - det tilføjer ingen forstærkning, ingen behandling og ingen strøm.

To konsekvenser følger, og næsten hver ansøgning nedenfor er en variation af dem. For det første er tabet ekstremt lavt:ITU-T-anbefaling G.652sætter dæmpningsgrænserne for standard single-mode fiber, og kommerciel G.652.D kører typisk omkring 0,18-0,20 dB/km ved 1550 nm, mod ca. 20 dB pr. 100 m for kobberparsnoet ved 500 MHz. For det andet leder glas ikke, så et helt-dielektrisk kabel skaber ingen jordsløjfe, optager ingen interferens og kan ikke føre en fejlstrøm ind i dit udstyr.

Det er værd at adskille to udtryk, der bruges i flæng. Optisk fiber er hårets-tynde bølgeleder. Fiberoptisk kabel er alt bygget omkring det - bufferrør, vand-blokering, styrkeelementer, panser, jakker. Fiberen bestemmer din optiske ydeevne; kablet afgør, om linket overlever installation og tyve års vejr.

Hvad bruges fiberoptisk kabel til?

Ansøgninger falder i fire grupper. De er ikke lige krævende, og kabelbeslutningerne inde i dem er meget forskellige.

Gruppe 1: Offentlige kommunikationsnet

Rygrads- og metronetværk.Dette er den ældste og største anvendelse af fiber. Lange-ruter fører samlet trafik mellem byer og lande, hvor hver ekstra 0,01 dB/km direkte omsættes til færre forstærkerhytter. Højt fibertal betyder lige så meget som dæmpning: Et 288- eller 576-fibers båndkabel lader én kanal betjene en hel rute, og massefusionssplejsning af 12-fiberbånd reducerer splejsningstiden pr. fiber med nogenlunde en størrelsesorden sammenlignet med enkeltfibersplejsning.

FTTH og FTTB adgang.I et passivt optisk netværk løber fiberen fra hovedkontoret eller adgangsknuden gennem splittere til en optisk netværksterminal hos abonnenten. Kobber VDSL kan ikke levere symmetrisk gigabit-tjeneste ved denne rækkevidde; fast trådløs kan, men ikke med samme stridsadfærd i tætte bygninger. Den dominerende tekniske risiko her er ikke dæmpning - adgangsspænd er korte - men bøjning. Dropkabler bliver hæftet rundt om dørkarme og viklet inde i små kabinetter, hvilket er grunden til, at G.657.A2 bøjning-ufølsom fiber stort set har erstattet standard G.652 i det sidste fald. Hvis du angiver det segment, er de praktiske{10}}afvejninger beskrevet i denne vejledning tilat vælge et FTTH-dropkabel.

Mobil fronthaul, midhaul og backhaul.Brugere forbinder trådløst; netværket bag radioen gør det ikke. Et enkelt 5G-websted kan kræve flere 10G- eller 25G-fronthaul-links med stramme latens- og timingbudgetter, og fiber er det eneste medie, der leverer det konsekvent i gadeskala. Kabelvalg ved tårnet er drevet af mekanik snarere end optik: FTTA-kablet udsættes for vindbelastning, UV og gentagne bøjninger ved kabelstigen, så kappemateriale og trækevne betyder mere end fibertæller. Formål-bygget5G fiberoptisk kabeldesigns adresserer netop dette.

Én ærlig advarsel: Ikke alle basestationer er fodret med fiber. Hvor omkostningerne til nedgravning er uoverkommelige, eller et websted er midlertidigt, forbliver mikrobølge- og millimeter--bølge-backhaul det økonomiske svar.

Gruppe 2: Datainfrastruktur

Datacentre og sammenkoblinger.Inde i et stativ er kobber med direkte-tilslutning stadig billigere og lavere effekt for nogle få meter. I det øjeblik et link krydser en række, holder kobber op med at være en mulighed: 10GBASE-T er afgrænset til 100 m, og der er slet ikke noget snoet-par svarende til et 400G-link. De relevante rækkevidder er defineret iIEEE Std 802.3, og de driver fiberbeslutningen mere end nogen generel præference - f.eks.IEEE 802.3cu definerer 100GBASE-FR1 til mindst 2 km og 100GBASE-LR1 til mindst 10 km på single-fiber, mens multimode SR-grænseflader er specificeret til omkring 100 m.

Beslutningssekvensen, der betyder noget i praksis, løber baglæns fra transceiveren: vælg hastigheden og rækkevidden, der fikser PMD'en, PMD'en fikser single-mode eller multimode, og porttællingen ordner, om du kabler med duplex LC eller MPO/MTP trunks. At få denne ordre forkert er den mest almindelige og dyreste kablingsfejl i datacenteret - et multimodeanlæg installeret til 40G overlever muligvis ikke en 800G-opdatering, hvorimod enkelt-tilstand overlever flere generationer af optik. Strukturerettilslutningsløsninger til datacenterer normalt specificeret omkring denne opgraderingssti i stedet for omkring dagens hastighed.

Kabel-tv og IPTV.Hybridfiber-koaksiale netværk presser fiber dybere hvert år og efterlader kun koaksial i det sidste fald. Driveren er ikke videokvalitet, men forstærkerens kaskade: hver RF-forstærker i en lang coax-kørsel tilføjer støj og et fejlpunkt, og fiber eliminerer dem mellem hovedenden og den optiske node.

Gruppe 3: Kritisk infrastruktur

Strømforsyninger.Understationer er det mest elektrisk fjendtlige miljø i kommercielle netværk. Kobbertelemetri mellem transformerstationer indebærer en reel risiko under en jordfejl, når stigningen i jordpotentialet kan optræde på tværs af kablet. Dielektrisk fiber fjerner den vej fuldstændigt, og derfor er SCADA, telebeskyttelse og smarte-netforbindelser næsten som standard fiber.

To konstruktioner dominerer. OPGW erstatter den overliggende jordledning, så den skal overleve den korte-kredsløbsstrøm, som ledningen kan pålægge -, at krav, ikke fiberantal, dimensionerer det aluminium-beklædte stål rundt om røret. ADSS hænger under faselederne uden messenger, og dens begrænsende faktor er det inducerede rumpotentiale ved fastgørelsespunktet: Over en vis feltstyrke nedbryder tør-båndbuedannelse en standard polyethylenkappe, og en spor-bestandig kappe bliver obligatorisk.IEEE Std 1222definerer det elektriske og mekaniske testregime for ADSS-kabel, og forsyningsselskaber angiver normalt direkte mod det. En kort sammenligning af de to er tilgængelig i denne opdeling afADSS-kabel kontra OPGW.

Transport.Jernbaner, metroer, motorveje, tunneler og lufthavne deler én profil: Udstyr spredt over lange afstande, trækstrøm eller motordrev i nærheden og næsten-nultolerance for nedetid. Fiber løser afstanden og interferensen på én gang. Udvælgelsesrisikoen er mekaniske, ikke optiske - kabler i kabelrender, der vender mod gnavere, ballastafskrabning og vandindtrængning, så pansertype og vand-blokering afgør normalt specifikationen.

Sikkerhed og overvågning.Høj-kameraer på en perimeter kan sidde kilometer fra kontrolrummet, langt ud over Ethernets kobbergrænse, og ofte på de samme poler som strøm. Fiber fjerner begge begrænsninger. Bemærk den ene ting, den ikke gør: dielektrisk fiber bærer ingen strøm, så fjernkameraer har stadig brug for lokal strøm, et hybridkabel eller en separat strømforsyning.

Gruppe 4: Specialiserede miljøer

Industriel automation.Et svejseværksted eller en mine er det værste tilfælde for kobber - variable-frekvensomformere, svejsere og transformere tilfører støj, som ingen mængde af afskærmning helt undertrykker, og lange kobberløb mellem bygninger skaber jordpotentialeforskelle. En typisk trigger for konvertering til fiber er et anlægsnetværk på få hundrede meter mellem produktionshaller, der viser intermitterende, ikke-reproducerbare pakketab korreleret med, at tunge maskiner starter. Kablet skal så overleve olie, kemikalier, vibrationer og slid, hvorfor industrielle specifikationer ofte ender med en pansret eller kraftigt kappet konstruktion; afvejningerne- sammenlignes i denne vejledning medat vælge et pansret fiberoptisk kabel.

Sundhedspleje.Hospitaler flytter meget store billedfiler, og PACS-trafik mellem billedbehandlingspakker og arkiver er hovedårsagen til, at fiberrygraden opstår i medicinske bygninger. Elektrisk isolation mellem bygninger er en sekundær, men reel fordel. Brandydeevne dominerer normalt kabelvalget her, fordi hospitalets stigrør og plenums falder ind under strenge lokale brandregler.

Ubådssystemer.Interkontinental trafik kører på kabel, ikke satellit. IfølgeTeleGeographys søkabler ofte stillede spørgsmål, FCC-data indikerer, at satellitter tegner sig for en brøkdel af en procent af USA's internationale kapacitet, og den samme kilde bemærker, at kabelfejl er rutinemæssigt - ca. 200 om året på verdensplan, ifølge data fra International Cable Protection Committee. Undersøiske kabler er en anden ingeniørklasse: repeatere, strømledere, tryk-modstandsdygtige strukturer og tunge land--endearmering, designet omkring reparationsøkonomi lige så meget som transmission.

Hvad er de vigtigste fordele ved fiberoptisk kabel - og dets grænser?

Fibers fordele er reelle, men begrænsede. Angivelse af grænsen er det, der gør dem anvendelige i en specifikation.

• Kapacitet.Et enkelt fiberpar bærer terabit med bølgelængde-delingsmultipleksing. Loftet er sat af transceiverne og det optiske linjesystem, ikke af glasset.
• Afstand.Passive single-links på 10-80 km er rutine; kobber Ethernet stopper ved 100 m. Rækkevidde er en funktion af linkbudgettet - fiberdæmpning, splejsning og forbindelsestab og transceiverfølsomhed sammen.
• Immunitet over for interferens og elektrisk isolation.Et helt-dielektrisk kabel er upåvirket af EMI og skaber ingen ledende vej. Dette er den fordel, kobber ikke kan nærme sig for enhver pris.
• Størrelse og vægt.Et 144-fiber udendørs kabel er tyndere end en håndfuld kobberpar, hvilket betyder noget i overbelastede kanaler og på belastede pæle.
• Sikkerhed.Aftapning af en fiber kræver fysisk adgang og producerer en påviselig tabsbegivenhed.
• Latency - med en advarsel.Lys i silica forplanter sig ved ca. to-tredjedele af c, omkring 5 µs pr. kilometer. Fiber sænker ventetiden hovedsageligt ved at tillade en kortere, mere direkte rute og ved at eliminere retransmissioner forårsaget af interferens. Slut-til-forsinkelse er domineret af switching, protokol og routing, så "fiber er lav latency" er kun sandt på det fysiske lag.

Mod det, de ærlige begrænsninger:

• Højere installationsomkostninger pr. led på korte afstande, og splejsning kræver uddannede teknikere og en fusionssplejser.
• Ydeevnen afhænger helt af transceiverne - kablet kan ikke kompensere for en uoverensstemmende optik.
• Bøjningsfølsomhed forbliver en feltfejlstilstand uden for G.657 fiber.
• Reparationer kræver et splejsningskabinet og slap opbevaring, ikke et krympeværktøj.
• Dielektrisk fiber kan ikke levere strøm. Hvor strøm og data skal dele en rute, har du brug for et hybrid- eller fotoelektrisk kompositkabel.

Fiber vs kobber: Når kobber stadig vinder

Kobber er stadig det bedste svar for korte i-racklinks, i-opbygning af vandrette kabler til skriveborde og adgangspunkter, og hvor som helst Power over Ethernet gør rigtigt arbejde. Det er også nemmere at afslutte på stedet med minimalt med værktøj. Fiber vinder på båndbredde, afstand, interferensimmunitet og isolation. Valget følger af systemarkitektur og rækkevidde, ikke fra hvilket medie der teoretisk er hurtigere.

Sådan vælger du et fiberoptisk kabel: En seks-trinssekvens

De fleste valgvejledninger viser variabler. Variablerne er forbundet, og den rækkefølge, du løser dem i spørgsmål - hvert trin, begrænser det næste.

1. Definer transmissionssystemet og rækkevidden.Datahastighed, grænsefladestandard og linklængde kommer først, fordi de sætter tabsbudgettet, alt andet skal passe ind.
2. Udled fibertypen fra trin 1.Ud over et par hundrede meter, eller hvor linket skal overleve fremtidige hastighedsopgraderinger, enkelt-tilstand. Multimode kun, hvor rækkevidden er kort, og transceiverens omkostningsbesparelse er væsentlig. De praktiske skillelinjer er dækket i denne sammenligning afenkelt-mode og multimode fiber. Tilføj ekstra fibre her, ikke senere - at trække et andet kabel koster langt mere end at tilføje fibre til det første.
3. Ret installationsmetoden.Kanal, direkte nedgravning, luft, i-bygningsstigerør eller under vandet. Dette afgør styrkeelementet, vand-blokeringssystemet og jakken, før der stilles et miljøspørgsmål.
4. Tilpas kabelkonstruktionen til den metode.Luftspænd sætter trækbelastning, nedbøjning og is/vindbelastning. Kanalinstallation indstiller maksimal trækspænding og diameter mod kanalkapacitet. Direkte nedgravning sætter knusnings- og gnavermodstand. Hvor ruten ændrer karakter - udendørs til indendørs - skifter du enten ved et splejsningskabinet eller angiver et dobbelt-klassificeret indendørs/udendørs kabel, ogforskelle mellem indendørs og udendørs kabeler værd at tjekke, før man antager, at et kabel kan gøre begge dele.
5. Anvend miljømæssige og lovgivningsmæssige begrænsninger.Driftstemperatur, UV, kemikalier, fugt, høje elektriske felter - og brandydeevne, som er den eneste begrænsning, der er fastsat ved lov snarere end af teknik. Indendørs kabler skal have den brandklassificering, som din jurisdiktion kræver; i Nordamerika betyder det NEC Artikel 770-lister såsom OFNP eller OFNR, og andre steder den tilsvarende lokale eller IEC-klassifikation.
6. Lås standarder, test og accept.Navngiv de relevante ITU-T-, IEC-, IEEE- eller TIA-dokumenter i stedet for at angive organerne. Definer fabrikstestrapporter, tromlængder, emballage og acceptkriterier før bestilling, og planlæg felttestningen -test af fiberoptiske kablerefter installation er det, der beviser linkbudgettet, du beregnede i trin 1.

Ofte stillede spørgsmål

Anvendes fiberoptisk kabel kun til internetkommunikation?

Nej. Det bruges i mobil transport, datacentre, strømsystembeskyttelse og SCADA, transportsignalering, industriel kontrol, overvågning, medicinsk billeddannelsesnetværk, udsendelse og ubådssystemer. Flere af disse er kontrol- og sikkerhedsapplikationer, hvor den elektriske isolation betyder mere end båndbredden.

Bærer fiberoptisk kabel strøm?

Standard dielektrisk kabel gør det ikke. Hybrid- og fotoelektriske kompositkabler kombinerer optiske fibre med metalliske ledere specifikt for at levere strøm og data på én rute -, som er almindeligt for fjerntliggende radioenheder og kameraer.

Er fiber altid hurtigere end kobber?

Fiber giver langt større kapacitet og rækkevidde, men den gennemstrømning, du får, er indstillet af transceiverne, protokollen og netværksdesignet. Over et 3 m i-racklink leverer et kobber-DAC-kabel de samme 100G til lavere omkostninger og strøm.

Hvor langt kan fiberoptisk kabel køre uden forstærkning?

Det afhænger af linkbudgettet snarere end kablet alene. Typiske single--mode Ethernet-grænseflader er specificeret fra 2 km til 40 km, og langdistance-systemer strækker sig meget længere med forstærkning. Splejsningstab, forbindelsestab og fiberdæmpning bestemmer tilsammen den reelle grænse for en given rute.

Hvad er forskellen mellem optisk fiber og fiberoptisk kabel?

Optisk fiber er glasbølgelederen. Fiberoptisk kabel er den komplette beskyttede struktur omkring det - bufferrør, vand-blokering, styrkeelementer, rustninger og jakker. To kabler med identisk fiber kan have helt forskellige mekaniske og brandmæssige ydeevne.

Kan det samme kabel bruges indendørs og udendørs?

Kun hvis det er angivet for begge. Udendørs kabler mangler ofte den brandklassificering, der kræves inde i en bygning, og mange indendørs kabler mangler UV- og vand{1}}blokerende ydeevne. Dobbelt-klassificeret indendørs/udendørs kabel findes netop, fordi alternativet er et splejsningskabinet ved hver bygningsindgang.

Konklusion

Fiberoptisk kabel bruges overalt, hvor kapacitet, afstand eller elektrisk isolation overstiger, hvad kobber kan levere -, som i dag dækker det meste af transportlaget af offentlige netværk, datacentre, elnet og transportsystemer, mens kobber holder de sidste par meter og alt, hvad der skal føre strøm.

Den praktiske pointe er, at "fiber" ikke er en produktbeslutning. Fibertypen følger af transmissionssystemet, konstruktionen følger af hvordan kablet er monteret, og kappen følger fra hvor den bor og hvad brandkoden siger. Løs dem i rækkefølge, og specifikationen skriver sig selv; løse dem i uorden, og du ender med et kabel, der består sine fabrikstest og fejler i marken.