Оптика је технологија слања информација као импулса светлости кроз танке нити стакла или пластике. Уместо да помера електроне кроз бакар, оптичка веза води фотоне низ прецизно пројектовано језгро, због чега влакна могу да пренесу далеко више података, на много већим удаљеностима, са мање сметњи од бакарног Етхернет кабла.
Овај водич покрива шта је оптичка влакна, како оптичка веза физички функционише, категорије ОС и ОМ каблова које ћете видети на сваком техничком листу, како се влакна пореде са бакром и практичан оквир за одлучивање за одабир правог кабла за вашу мрежу. Примери се ослањају на стварна инжењерска ограничења, а не само на описе уџбеника.
Шта је оптичка влакна?
Оптика је употреба оптичких влакана за пренос података помоћу светлости. Оптичко влакно је једна длака{1}}танка нитстакло или, у неким апликацијама на кратком{0}}дохвату, пластика. Кабл од оптичких влакана је готов склоп који штити једно или више тих влакана са чврстим елементима, пуферима и омотачем.
Најједноставнији начин размишљања о томе: оптичка влакна померају податке помоћу светлости уместо електричне енергије. Та једина промена је оно што чини оптичка влакна окосницама модерног интернета, хиперскаларних центара података, мобилних фронтхаул и бацкхаул-а и ФТТХ приступних мрежа.
Како функционише оптичка влакна?
Веза са оптичким влакнима претвара електричне сигнале у светлост, шаље то светло низ стаклено језгро и претвара га назад у електричне сигнале на другом крају. Пет ствари се дешавају у низу:
- Уређај (прекидач, рутер, ОЛТ, НИЦ сервера) производи електрични сигнал.
- Примопредајник користи ласер (за једноструки-режим) или ВЦСЕЛ/ЛЕД (за вишемод) за претварање сигнала у модулисану светлост на одређеној таласној дужини - типично 850 нм, 1310 нм или 1550 нм.
- Светлост се шири кроз језгро влакна, ограничена тоталном унутрашњом рефлексијом.
- Фотодетектор на пријемном примопредајнику претвара светлост назад у електрични сигнал.
- Пријемни уређај декодира сигнал и прослеђује га у стек.
Унутар оптичког влакна: језгро, облога, премаз
Свако оптичко влакно има три концентрична слоја:
- Цоре- стаклени канал кроз који светлост заправо путује. Једномодно- влакно има језгро око 8–10 µм; вишемодно влакно обично има језгро од 50 µм (62,5 µм у застарелом ОМ1).
- Облагање- слој стакла који окружује језгро са нешто нижим индексом преламања. Већина телекомуникационих влакана користи облогу од 125 µм.
- Цоатинг- заштитни акрилатни слој (обично 250 µм) који штити стакло од влаге и оштећења услед руковања.
Поред голог влакна, готови кабл додаје пуферске цеви, арамидно предиво, гел или траку за блокирање{0}} воде и спољни омотач.Лабаве-цеви и чврсти{1}}баферовани дизајнислуже у веома различитим окружењима - лабава-цев за спољашње и директне-сахрањивање, чврста-баферована за унутрашње каблове.
Зашто је потпуна унутрашња рефлексија важна
Светлост остаје у језгру јер облога има нижи индекс преламања. Када светлост удари у границу језгро-облога под довољно плитким углом, она се у потпуности рефлектује назад у језгро уместо да цури напоље -, што је феномен који се зове потпуна унутрашња рефлексија. ТхеУдружење оптичких влаканаописује ово као основни принцип који омогућава оптички пренос.
То је и разлог зашто влакна толеришу нежне кривине. Није разлог зашто влакна толеришу злоупотребу: прекршите минимални радијус савијања кабла и генеришете губитак на макро савијању; оставите прашину на предњој страни конектора и генеришете губитак при уметању и повратну рефлексију.
Главни типови оптичких каблова: Једномодни{0}}модни у односу на вишемодни
Прва одлука у било ком пројекту са оптичким влакнима је једно{0}}режимски или вишемодни. Све остало - конектор, примопредајник, удаљеност, цена - произилази из тог избора.
Једномодно влакно (СМФ)
Једномодно{0}} влакно има веома уско језгро (обично 8–10 µм) које подржава само један режим ширења. Светлост путује у суштини праволинијски низ језгро, што елиминише модалну дисперзију и омогућава изузетно дуг домет.
Једноструки{0}}режим је подразумевани за:
- Телекомуникационе{0}}мреже на даљину и метро
- ИСП кичма и везе за агрегацију
- Кампус и од{0}}до{1}}изградња окоснице
- Интерконекција центара података (ДЦИ) између локација
- ФТТХ, ФТТБ и друге приступне мреже
Модерно једномодно-оптично влакно је категорисано као ОС1 или ОС2. Разлика се углавном односи на конструкцију кабла (тесна-тампонована наспрам лабаве-цеви) и слабљење по километру, а не на само стакло.ОС2 је стандардни избор за примену на отвореном,{1}}на даљину и ФТТХ, док је ОС1 чешћи у контролисаним затвореним окружењима.
Вишемодно влакно (ММФ)
Вишемодно влакно има веће језгро од 50 µм које подржава многе истовремене путеве светлости. Због тога је упаривање светлости у - ВЦСЕЛ примопредајнике знатно јефтиније од ДФБ ласера који се користе за дуготрајне-једноставне-моде -, али различите путање режима стижу до пријемника у нешто различито време, што ограничава досег.
Мултимоде се обично користи за:
- Горње-од-рацк анд леаф{2}}кичмене везе унутар центра података
- Сервер{0}}за-пребацивање и везе за складиштење
- Кратке грађевинске или спратне кичме
- Лабораторијска и тестна окружења
Категорије ОМ1 до ОМ5 покривају прогресивно вишемодно влакно-перформансе.ОМ3 и ОМ4 покривају велику већину нових инсталација центара података, са додатком ОМ5 када је широкопојасно-мултиплексирање са поделом таласних дужина (СВДМ) у игри.
ОС1, ОС2 и ОМ1–ОМ5: Спецификације и типични досег
Табела у наставку резимира учинак сваке категорије са уобичајеним Етхернет стопама. Бројке удаљености потичу из ИЕЕЕ 802.3 стандарда за релевантни ПМД; са специјализованом оптиком су могући дужи досеги.
| Категорија | Тип влакна | Пречник језгра | Типична таласна дужина | Досег на 10Г | Досег на 40/100Г | Типична употреба |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ОС1 | Једноструки{0}}режим | ~9 µm | 1310 / 1550 нм | 10 км+ | 10–40 км | Покреће се у једном{0}}режиму у затвореном простору |
| ОС2 | Једноструки{0}}режим | ~9 µm | 1310 / 1550 нм | 10–40 км+ | 10–80 км са одговарајућом оптиком | На отвореном,{0}}дуголинијски, ФТТХ, ДЦИ |
| ОМ1 | Мултимоде | 62.5 µm | 850 нм | 33 m | Не препоручује се | Наслеђене инсталације |
| ОМ2 | Мултимоде | 50 µm | 850 нм | 82 m | Не препоручује се | Старије ЛАН мреже предузећа |
| ОМ3 | Вишемодни (ласерски{0}}оптимизовани) | 50 µm | 850 нм | 300 m | 100 м при 40Г/100Г | Главни центар података на кратком домету |
| ОМ4 | Вишемодни (ласерски{0}}оптимизовани) | 50 µm | 850 нм | 400 m | 150 м при 40Г/100Г | Центар података{0}}већих перформанси |
| ОМ5 | Широкопојасни мултимод | 50 µm | 850–953 нм | 400 m+ | 150 м при 40Г/100Г; подржава СВДМ | Дата центри планирају СВДМ |
Једномодни{0}}модни у односу на вишемодно влакно
| Фактор | Једноструки{0}}режим | Мултимоде |
|---|---|---|
| Величина језгра | 8–10 µm | 50 µм (62,5 µм за ОМ1) |
| Извор светлости | ДФБ или ФП ласер | ВЦСЕЛ или ЛЕД |
| Типичан досег | Десетине километара | До неколико стотина метара |
| Трошкови оптике | Више по порту | Ниже за кратак досег |
| Трошкови каблова | Упоредиво, понекад ниже | Упоредиви |
| Најбоље за | Бацкбоне, ФТТХ, ДЦИ, дуге везе | Унутар--рацк, лист-кичме, лабораторија |
Поуздано правило: ако ће веза икада напустити зграду, подразумевано је једно-режим. Ако остане унутар једног објекта и испод неколико стотина метара, мултимод обично добија на укупним трошковима.
Зашто оптички каблови подржавају већи пропусни опсег од бакра
Предност оптичког пропусног опсега није маркетинг - већ долази из физике. Оптичке фреквенције су неколико редова величине веће од фреквенција које се могу постићи на упреденој парици, тако да се једно влакно може модулирати са знатно више података у секунди. Са мултиплексирањем са поделом таласних дужина, један ланац може да носи десетине независних канала на 100Г, 200Г или 400Г сваки.ИЕЕЕ 802.3већ дефинише 400Г и 800Г Етхернет преко влакана; ништа блиско не постоји преко бакра на значајној удаљености.
Колико далеко оптички каблови могу да преносе податке?
Досег зависи од категорије влакана, примопредајника и буџета за губитак везе -, а не само од кабла. Као референтне тачке:
- ОМ3/ОМ4 мултимод на 10ГБАСЕ-СР: 300 м / 400 м
- ОС2 једно-режим на 10ГБАСЕ-ЛР (1310 нм): 10 км
- ОС2 на 10ГБАСЕ-ЕР (1550 нм): 40 км
- ОС2 на 10ГБАСЕ-ЗР са линијском-бочном оптиком: 80 км
- Кохерентни ДВДМ системи: стотине до хиљаде километара са појачалима
Да ли су влакна сигурнија од бакра?
Оптика је теже прикривено прислушкивати него бакарни Етхернет. Уметање пасивне славине на влакно обично узрокује мерљив губитак уметања и повратну рефлексију, што може детектовати ОТДР или активно праћење везе. Бакар, насупрот томе, пропушта електромагнетно зрачење које се може покупити у близини.
Ово не чини влакно „безбедним“ само по себи - одлучног нападача са физичким приступом и одговарајућа опрема за спајање и даље може да додирне влакно. Третирајте влакна као чвршћу основу физичког-слоја, а не као замену за шифровање и контролу приступа.
Недостаци и ограничења оптичких влакана
Фибер је прави одговор за већину линкова{0}}високих перформанси, али има реалне недостатке.
Већа почетна цена за кратке везе
За трчање од 20 м између прекидача и радне површине, Цат 6 патцх кабл је бржи, јефтинији и лакши од алтернативе са влакнима. Примопредајници за влакна, алати за спајање, уређаји за спајање и ОТДР опрема за тестирање додају стварне капиталне трошкове.
Више специјализоване инсталације
Влакна лоше толеришу лошу израду.Правилна инсталацијазначи поштовање радијуса савијања, контролу затезања повлачења, одржавање конектора чистим и тестирање сваког завршетка. Прескакање ових корака производи везе које пролазе тестове континуитета, али не успевају под оптерећењем.
Нема изворне испоруке енергије
Стандардно влакно не носи електричну струју, тако да не може да испоручи ПоЕ камерама, приступним тачкама или телефонима. Хибридни каблови који комбинују влакна са бакарним енергетским проводницима постоје, али они су друга класа производа.
Замке компатибилности
Влакна веза функционише само када се свака компонента слаже: тип влакна (СМ или ММ), конектор (ЛЦ, СЦ, МПО), полирање (ПЦ, УПЦ, АПЦ), таласна дужина и домет примопредајника морају се подударати. Неусклађени АПЦ и УПЦ конектори, на пример, ће се физички спојити, али ће произвести неприхватљив губитак уметања.
Оптички кабл у односу на бакарни кабл
| Фактор | Фибер Оптиц Цабле | Бакар (Цат 6/6А/8) |
|---|---|---|
| Сигнални медиј | Светлост | Електрична струја |
| Максимални домет Етхернета | 10–80 км (једноструки-режим) | 100 м (типично), 30 м за категорију 8 |
| Највећа подржана стопа | 400Г и 800Г у ИЕЕЕ 802.3 | 40Г преко категорије 8 |
| ЕМИ отпор | Имун | Осјетљива |
| Напајање преко кабла | Ниједан изворно | ПоЕ/ПоЕ+/ПоЕ++ до 90 В |
| Вештина престанка | Квалификована радна снага, често спајање фузијом | Стандардно РЈ45 пресовање |
| Цена унапред (кратка веза) | Више | Ниже |
| Дугорочна{0}скалабилност | Одлично | Ограничено |
Искрен одговор на „влакна или бакар“ је „обоје, на својим правим местима“. Модеран кампус обично покреће једно-модно влакно на кичми, вишемодно влакно у халама центра података и бакар од приступних прекидача до крајњих уређаја.
Уобичајене примене оптичких влакана
Телеком и Интернет окосница
Дугме{0}}превозници покрећу хиљаде километара једномодног-оптика између градова, осветљен ДВДМ кохерентном оптиком. Подморски каблови који повезују континенте су такође влакна -, обично са оптичким појачавачима (ЕДФА) на сваких 50–100 км.
Хиперсцале и Ентерприсе Дата Центерс
Унутар модерног центра података, везе -до-кичме су обично МПО-базиране паралелне оптике преко ОМ4 или ОМ5, а везе између сервера-до- су често ЛЦ дуплексне на ОМ3/ОМ4.МПО и МТП трунк и бреакоут кабловису оно што чини густину портова од 40Г, 100Г и 400Г практичним на нивоу.
ФТТХ и широкопојасни приступ
Оптика до куће проширује једно-модно влакно од ОЛТ-а, преко пасивног оптичког разделника, до ОНТ-а на сваком претплатнику. Типична ГПОН или КСГС-ПОН архитектура опслужује 32 или 64 дома са једног ПОН порта и подржава брзине гигабитне{5}} класе довнлинк. Детаљни пројекат анФТТХ приступна мрежавреди сопственог водича.
Индустријски, медицински и сензитивни
У фабрикама, влакна замењују бакар на било којој вези која прелази у-опрему високог напона или погоне са променљивом-променљивом фреквенцијом - бакар преузима превише електричног шума да би био поуздан. Медицински ендоскопи користе снопове влакана за испоруку података о светлости и слици. Дистрибуирани оптички сензори детектују вибрације, температуру и напрезање дуж цевовода, периметара и структура.
Како одабрати прави оптички кабл
Избор каблова треба да почне са захтевима мреже, а не са линијом производа. Прођите кроз ових пет питања по реду.
1. Која је удаљеност везе и потребна брзина?
Мапирајте растојање у односу на ИЕЕЕ 802.3 ПМД који одговара вашој брзини. 250 м 10Г веза може покренути ОМ3; 350 м 10Г веза жели ОМ4 или сингле-режим; све преко 550 м при 10Г је територија једног-мода. За 100Г/400Г, мултимоде достиже брзо колапс - сингле-режим је безбедна подразумевана вредност изван једне зграде.
2. Који примопредајник ће осветлити влакно?
Кабл и оптички модул морају да се поклапају. Потврди:
- Тип влакна: једноструки-режим наспрам вишемодних
- Таласна дужина: 850 нм вс 1310 нм вс 1550 нм, или ЦВДМ/ДВДМ мреже
- Конектор: ЛЦ дуплек, СЦ или МПО/МТП
- Спецификација досега (СР, ЛР, ЕР, ЗР)
- Дуплекс против паралелне (МПО) сигнализације
Упаривање погрешног примопредајника и оптичког кабла је једини најчешћи узрок тикета "линк ис дарк". 10ГБАСЕ-ЛР једномодни- примопредајник на вишемодном патцх каблу може повремено клапати или се уопште не повезати.
3. Који конектор одговара вашој опреми?
Четири типа конектора које ћете данас видети на стварној опреми:
- ЛЦ- подразумевано за модерне СФП/СФП+/СФП28 примопредајнике и већину дуплекс веза за центар података
- СЦ- уобичајено у телекомуникацијама, ФТТХ ОНТ-овима и некој застарелој опреми за предузећа
- МПО/МТП- више-конектори за влакна који се користе за паралелну 40Г/100Г/400Г оптику и канале велике{5} густине
- ФЦ и СТ- се налази у старијим мрежама, опреми за тестирање и неким индустријским применама
Детаљније објашњење сваког типа конектора -, укључујући полиране стилове и где су АПЦ у односу на УПЦ битни - налази се у нашемводич за типове оптичких конектора.
4. Шта је окружење инсталације?
Јакна и конструкција су важни колико и стакло:
- Унутрашњи успон или пленумЈакне са - пламеном-кодом (ЦМР, ЦМП)
- Вањска антенаЈакна отпорна на - УВ- УВ зраке, често са конструкцијом АДСС или фигуре-8
- Директно сахрањивање или канал- оклопљени или гел-пуњени лабави- цевни кабл
- Индустриал- оклопни кабл оцењен за релевантну хемијску и механичку изложеност
5. Како ће се линк тестирати?
Планирајте тестирање пре него што повучете кабл. У најмању руку, сваки завршетак добија инспекцију конектора фиберскопом и тест губитка при уметању са извором светлости и мерачем снаге. За дуже или критичне везе додајте ОТДР траг да бисте лоцирали све догађаје великог{2}}губитка.Флуке Нетворкс објављује добар референтни материјало методама испитивања и за сертификацију и за решавање проблема.
ФАК
П: Шта је оптичка влакна једноставним речима?
О: Оптика је начин слања података помоћу импулса светлости кроз танка стаклена влакна. То је технологија која стоји иза-брзиног интернета, модерних центара података и већине{2}}комуникационих мрежа на даљину.
П: Да ли је оптички кабл бржи од бакра?
О: За велике удаљености и велике брзине преноса података, да - значајно. Једномодно влакно рутински преноси 100Г или 400Г на десетине километара, док бакарни Етернет достиже максимум од 40Г на 30 м (Кат 8) или 10Г на 100 м (Кат 6А).
П: Која је максимална удаљеност једномодног{0}}модног влакна?
О: Зависи од примопредајника. Стандардни 10ГБАСЕ-ЛР трчи 10 км, 10ГБАСЕ-ЕР 40 км, 10ГБАСЕ-ЗР 80 км, а кохерентни ДВДМ системи се протежу на стотине или хиљаде километара са појачањем.
П: Да ли је ОС2 бољи од ОС1?
О: За већину нових инсталација, да. ОС2 има ниже слабљење и користи лабаву-конструкцију цеви погодну и за унутрашњу и за спољашњу употребу, док је ОС1 у суштини затворена{4}}баферована спецификација са већим губицима по километру.
П: Да ли је ОМ4 бољи од ОМ3?
О: ОМ4 подржава дужи досег при истој брзини -, на пример, 400 м при 10Г наспрам 300 м за ОМ3 и 150 м наспрам 100 м при 40Г/100Г. Ако је дужина везе на дохват руке ОМ3, ОМ3 је обично исплативији-.
П: Може ли се оптички кабл користити на отвореном?
О: Да, са правилном конструкцијом. Каблови са влакнима за спољашњу употребу користе УВ-отпорне омоте, елементе за{2}}блокирање воде и често оклопљене или лабаве-цеве. Кабл са{5}}кабловима за унутрашњу употребу не треба да се користи на отвореном и обрнуто.
П: Који се конектори користе за оптички кабл?
О: Најчешћи су ЛЦ (модерни центар података и СФП оптика), СЦ (телеком и ФТТХ), МПО/МТП (паралелна оптика на 40Г и више) и ФЦ/СТ у старијим или индустријским системима.
П: Да ли је оптичком влакну потребан примопредајник или модем?
О: Потребан му је примопредајник - обично СФП, СФП+, КСФП+, КСФП28 или КСФП-ДД - који конвертује електричне и оптичке сигнале на сваком крају везе. ФТТХ услуге обично завршавају на ОНТ-у, што је резиденцијални еквивалент примопредајника.
П: Да ли оптички кабл преноси струју или ПоЕ?
О: Не. Стандардно влакно преноси само светлост. Да бисте напајали удаљени уређај, или инсталирате бакар уз влакно или користите хибридни кабл за влакно/бакар.
П: Да ли је оптички кабл ломљив?
О: Стаклене жице су ломљиве, али готов кабл је робустан када је правилно инсталиран. Већина кварова на терену долази од кршења радијуса савијања, превише повлачења током инсталације или лошег руковања конектором -, а не због квара самог стакла.
П: Када треба да изаберем влакна уместо бакра?
О: Бирајте влакно када је веза дужа од 100 м, када прелази окружења са електричним буком, када треба да подржи 25Г или веће брзине, или када се налази на путу који ће касније бити скупо. Бакар и даље побеђује за кратке приступне везе, ПоЕ{3}}напајане крајње тачке и мале канцеларије.
Закључак
Оптика је основа у суштини сваке модерне мреже високих{0}}мрежа - и категорија каблова, тип конектора и избор примопредајника имају стварни утицај на то да ли веза ради у складу са спецификацијама.
- КориститеОС2 једно-режимза све што напусти зграду, плус ФТТХ и дуге{0}}релације.
- КориститеОМ4 (или ОМ5 за СВДМ)мултимоде за-изградњу веза у центру података испод неколико стотина метара.
- КориститеОМ3када је буџет битан и дужина везе је на дохват руке.
- Користитебакарза кратке приступне везе, ПоЕ уређаје и основне канцеларијске каблове.
Пре набавке, закључајте растојање, брзину, примопредајник, конектор, окружење и план тестирања. Обављање тог посла унапред - уместо да се дозволи избор кабла да покреће дизајн - је највећи једини предиктор да ли инсталација оптичког кабла функционише током свог пуног предвиђеног животног века.
