Многомодовый и одномодовый оптический кабель, отличия, применение. Одномодовое волокно и его отличие от многомодового

Содержание

Одномодовый и многомодовый оптический кабель: особенности и различия

Многомодовый и одномодовый оптический кабель, отличия, применение. Одномодовое волокно и его отличие от многомодового

Первый лазер был представлен в 1960 году, и в это же время начали развиваться системы связи на основе его использования. Через почти 10 лет изобрели оптическое волокно – основу интернета в его текущем состоянии.

Кабели на его основе имеют практически одинаковое строение: в центре находится волокно для передачи света, вокруг него присутствует оболочка-демпфер, препятствующая потере излучения.

Поверх неё расположена изоляция для дополнительной защиты.

Ядро и оболочка производятся из кварцевого стекла. Разница между ними в том, что показатель преломления у демпфера ниже. Для реализации необходимых задач достаточно минимальной разницы, которая иногда составляет сотые и тысячные доли.

«Модой» называется маршрут преломления светового сигнала в ядре. Диаметр оболочек у всех типов волоконной оптики равен 125 микрометров. Диаметр центральной части одномодового волокна – 9 мкм, многомодового – 50 (иногда 62.5).

Одномодовому волокну подходит ступенчатый профиль показателей преломления: он является наиболее простым в производственном плане.

Многомодовое не может работать с таким профилем на больших расстояниях, иначе сигналы в них начинают расползаться – в них применяется градиентный показатель.

Особенность этого профиля в том, что переход в показателях преломления между ядром и оболочкой происходит плавно (а не резко с одного показателя на другой).

Основная характеристика волокна – коэффициент широкополосности. Характеристики многомодовых волокон разделяются по этому параметру на 4 класса от OM1 до OM4.

Если OM1 подходит только для расширения существующей системы, то OM4 – и для строительства новых сетей. Он обеспечивает скорость до 10 Гбит/секунду на расстояние до 550 метров.

Одномодовые волокна подразделяются на OS1 и OS2: вторые подходят для использования в любой ситуации, ограничения практически отсутствуют.

Правила выбора оптического кабеля

Производительность приложения, а также расстояние, на котором оно должно работать, оказывают основное влияние на выбор оптоволоконного кабеля:

  • для скорости более 10 Гбит/секунду независимо от расстояния – одномодовое волокно (также для 10-гигабитных приложений и расстояний свыше 550 метров);
  • для приложений 10 Гбит/с и расстояний до 550 метров – OM4;
  • 10 Гбит/с, до 300 метров – OM3;
  • 1 Гбит/с, до 600-1100 метров – OM4;
  • 1 Гбит/с, 600-900 метров – OM3;
  • 1 Гбит/с, до 550 метров – OM2.

Многомодовые кабели по стоимости превосходят одномодовые, потому что цена зависит от диаметра ядра. Это не означает, что использование одномодового кабеля выгоднее: для него требуется более дорогостоящее оборудование. Чтобы понять, какой вариант оптимальнее в конкретном случае, нужно опираться на стоимость системы в целом, а не на отдельную цену кабеля и сетевых устройств.

Одномодовые кабели применяют в следующих областях:

  • морские и межконтинентальные кабельные линии;
  • наземные магистрали дальней связи;
  • линии провайдеров;
  • системы кабельного телевещания;
  • системы GPON;
  • кабельные системы в центрах обработки информации;
  • кабельные системы от 550 метров.

Многомодовое волокно применяют в:

  • кабельных системах внутри зданий;
  • горизонтальных сегментах кабельных сетей;
  • центрах обработки информации (в качестве дополнения).

Многомодовые волокна подходят в ситуациях, когда это позволяет структура сети, в первую очередь расстояние. Низкая стоимость оборудования помогает покрыть расходы на дорогостоящий кабель.

Тестирование оптических кабелей

Тестирование кабельных сетей предполагает использование оборудования, на одном конце которого находятся источники излучения, а на другом измерители. Приборы учитывают присутствие небольшого количества потерь: это оговорено в соответствующих стандартах, среди которых TIA/EIA и ISO/IEC. Если требуется проверка линий большой длины, применяются рефлектометры.

  • Сетевые сегменты будут служить долго, если бережно с ними обращаться. Применение специальных салфеток и прочих средств для очистки поможет значительно продлить срок эксплуатации.
  • Повреждение кабелей иногда возникает во время ремонтных работ, например, при копке траншей. Найти место неисправности можно при помощи диагностического прибора. Рефлектометр поможет определить расстояние до точки, в которой теряется сигнал.

Качественная диагностика сети требует использования надёжного дорогостоящего оборудования. Бюджетные приборы помогут найти обрыв, плохую сварку или изгиб, но с помощью них нельзя получить детальный отчёт. Более продвинутое оборудование для тестирования оптических кабелей с одномодовым и многомодовым волокном обладает следующими возможностями:

  • детальная диагностика кабельной сети;
  • составление таблицы событий;
  • генерация отчёта со всеми характеристиками сети.

Точность отчёта имеет значение для получения паспорта сети. Некоторые сварные соединения выполнены настолько качественно, что незначительные потери на них не способен определить рефлектометр.

Однако они всё же есть, а наличие сварки и самых мелких потерь должно быть отражено в отчёте. Важное значение имеет качество программного обеспечения, используемого в аппаратуре.

Оно способно установить событие, а затем измерить потери на конкретном участке в ручном режиме.

Большинство профессиональной аппаратуры предполагает возможности расширения функционала. Дополнительные опции открываются при помощи следующих элементов:

  • видеомикроскоп для проверки торцов;
  • источник излучения;
  • оптический телефон.

Особым спросом пользуется оборудование от изготовителей Fluke Networks, Greenlee Communication и целого ряда других популярных брендов. Качественное тестирование сети помогает определить её слабые стороны. Правильная работа оборудования и отсутствие потерь сигнала – залог долгой и бесперебойной работы кабельной системы.

Источник: https://win-telecom.ru/odnomodovyi-i-mnogomodovyi-kabel

Перспективы многомодового волокна: какие преимущества способны дать SWDM и OM5?

Многомодовый и одномодовый оптический кабель, отличия, применение. Одномодовое волокно и его отличие от многомодового

Реализация нескольких проектов по разработке стандартов приведет к расширению возможностей многомодовых оптоволоконных систем. Ниже мы попробуем оценить, какие преимущества способны дать технологии SWDM и OM5.

Многомодовое оптическое волокно доказало свою надежность и универсальность при использовании для высокоскоростной передачи в сетях центров обработки данных.

Некоторые наиболее дальновидные проектировщики утверждают, что будущим оптических сетей в центрах обработки данных является одномодовое волокно.

Даже если и так, то это, скорее всего, среднесрочный и долгосрочный прогноз, поскольку по имеющимся сейчас признакам многомодовые оптические кабели и впредь сохранят возможность удовлетворения потребностей пользователей в будущих поколениях сетей.

В этой статье приводятся выдержки из стандартов, техническая информация и мнения технических экспертов, которые указывают на положительные стороны использования многомодового оптического волокна.

Тони Ирухо (Tony Irujo), инженер по сбыту оптоволокна компании OFS, объясняет: «Многомодовое волокно прекрасно использовалось в отрасли в качестве экономически эффективного решения для передачи данных на небольшие расстояния в течение многих лет.

Сегодня рабочей лошадкой в многомодовых оптоволоконных системах является кабель OM4, который, в зависимости от применяемых трансиверов, обеспечивает передачу данных на расстояние до 600 метров на 10-гигабитных скоростях и на расстояние до 300 метров со скоростями 40/100 Гбит/с».

Также он пояснил, что волокна OM3 и OM4 «поддерживают передачу с использованием одной длины волны, в основном 850 нм. Для получения более высоких скоростей передачи данных можно увеличить количество волокон; объединение дополнительных волокон позволит получить более высокие скорости передачи данных» за счет использования технологии параллельной оптики.

Например, для одной из версий Ethernet 40 Гбит/с требуется использовать восемь многомодовых волокон, четыре из которых обеспечивают передачу со скоростью 10 Гбит/с каждое, а четыре других – прием со скоростью 10 Гбит/с.

Эту же концепцию можно распространить и на скорость 100 Гбит/с, когда каждое из четырех волокон обеспечивает передачу со скоростью 25 Гбит/с, а четыре остальных волокна – прием со скоростью 25 Гбит/с каждое.

«Параллельная или многоволоконная передача является хорошим способом увеличения скорости передачи данных, но только до определенного предела», – отмечает Ирухо. «Когда речь заходит о 32-х волокнах для поддержки передачи 400G, система становится громоздкой».

Скорость передачи данныхТрансиверКоличество парНоминальное расстояние передачи
40G40G-BiDi(1)
  • OM3: 100 м
  • OM4: 150 м
  • OM5: 200 м
40G-SWDM4(1)
  • OM3: 240 м
  • OM4: 350 м
  • OM5: 440 м
100G100G-BiDi(1)
  • OM3: 70 м
  • OM4: 100 м
  • OM5: 150 м
100G-SWDM4(1)
  • OM3: 75 м
  • OM4: 100 м
  • OM5: 150 м
400G400GBASE-SR4.2(4)
  • OM3: 70 м
  • OM4: 100 м
  • OM5: 150 м
400G400GBASE-SR4.2(4)
  • OM3: 70 м
  • OM4: 100 м
  • OM5: 150 м

Поддерживающие технологию SWDM (Short-wavelength division multiplexing – уплотнение по коротким длинам волн) трансиверы для обеспечения большего расстояния передачи по оптическому волокну OM5 по сравнению с волокном OM4 или OM3 используют четыре длины волны. Источник: CommScope.

Внедрение технологии SWDM

Альтернативой многомодовым конструкциям с большим количеством волокон является использование волокна OM5 и трансиверов, обеспечивающих уплотнение по длинам волн (WDM).

«Технология OM5 позволяет передавать по одному волокну сигналы с несколькими длинами волны», – объясняет Ирухо из компании OFS. WDM – это «технология, которая в течение многих лет использовалась с одномодовыми волокнами. Она называется SWDM – уплотнение по коротким длинам волн.

Волокна OM5 рассчитаны на работу не только на длине волны 850 нм, но и в диапазоне от 850 до 953 нм.

Технология SWDM позволяет организовать на оптическом волокне OM5 дуплексные каналы 100G и обеспечить работу на скорости 400G с использованием той же конфигурации с восемью оптоволоконными кабелями. Такая же конфигурация в настоящее время применяется для организации каналов 40G и 100G».

Коммерческий успех от совместного использования волокон OM5 и технологии SWDM еще предстоит определить. Более того, у этих технологий имеется определенное число недоброжелателей. Несмотря на это, создаваемые технологические возможности не оспариваются, и сторонники сочетания OM5/SWDM также имеют право голоса.

Одним из таких сторонников является Кристиан Уррикариет (Christian Urricariet), старший директор по глобальному маркетингу компании Finisar.

По его мнению, для многих корпоративных пользователей использование в сетях 40G или 100G технологии SWDM, базирующейся на LC-соединителе, является привлекательной альтернативой как одномодовой оптике, так и параллельной, базирующейся на соединителях MPO, многомодовой оптике.

По его словам переход от сети 10G, в которой используются соединители LC, на параллельную оптику 40G или 100G на базе соединителей MPO «не только потребует больших капитальных затрат, но также, учитывая невысокий опыт сетевого персонала в обращении и обслуживании соединителей MPO, может увеличить эксплуатационные расходы… Конечно же, предприятиям хотелось бы модернизировать свои центры обработки данных до Ethernet 40G/100G без изменения существующей инфраструктуры, то есть, используя дуплексные многомодовые волокна, которые формируют сеть Ethernet 10G. Более того, многие хотели бы сохранить такие же расстояния передачи данных, как при использовании Ethernet 10G.

«Технология SWDM позволяет удовлетворить эту потребность рынка», – продолжил Уррикариет. «Реализация технологии SWDM с четырьмя длинами волн носит название SWDM4. Четыре длины волны мультиплексируются/демультиплексируются внутри трансивера QSFP со стандартным дуплексным интерфейсом. В этом интерфейсе используется пара многомодовых волокон – по одному волокну для каждого направления».

Трансиверы Finisar 40G SWDM4 QSFP+ обеспечивают передачу на расстояние до 300 метров по волокнам OM3 и на расстояние до 400 метров по устаревшей многомодовой сети OM4.

При использовании волокна OM5 трансивер обеспечивает передачу данных на расстояние до 500 метров. Трансиверы Finisar 100G SWDM4 QSFP+ обеспечивают передачу на расстояние до 100 метров по волокнам OM3 и на расстояние до 150 метров по многомодовой сети OM4.

При использовании волокна OM5 трансивер обеспечивает передачу данных до 180 метров.

Многомодовые волокна OM5 – проводимая работа

«Помимо расширения рабочего расстояния дополнительным преимуществом перехода к многомодовому волокну OM5 является задел на будущее и возможность использования волоконно-оптической инфраструктуры для подходящих для центров обработки данных многомодовых интерфейсов 200G/400G/800G, которые поддерживают все преимущества технологии SWDM», – добавил Уррикариет.

«Кроме того, технология SWDM дает дополнительные эксплуатационные преимущества в рамках запатентованных решений двунаправленной передачи (решений BiDi), призванных удовлетворить те же потребности рынка.

Первым преимуществом является поддержка более протяженных каналов.

Вторым – значительное упрощение мониторинга сетей, поскольку трансиверы SWDM4, в отличие от трансиверов BiDi, можно использовать со стандартными сетевыми отводами и со стандартными трансиверами на оборудовании мониторинга».

В заключение он подчеркнул, что технология SWDM «не является исключительным решением одного поставщика.

Группа компаний, в том числе поставщики оптических трансиверов, поставщики оптоволоконных кабелей и кабельного оборудования, а также производители OEM-систем, сформировали SWDM Alliance и заключили SWDM MSA [многопользовательское соглашение].

Их целью является продвижение технологии SWDM для использования на дуплексном многомодовом волокне, а также обеспечение оптической совместимости между предлагаемыми различными поставщиками продуктами SWDM».

Хотя Уррикариет и делает упор на использовании технологии SWDM на дуплексной оптоволоконной кабельной сети, эта технология может сосуществовать и с параллельной оптикой. И этот факт учитывается организациями, занимающимися разработкой стандартов.

Некоторые подробности приводятся в опубликованном в начале сентября в блоге CommScope материале Пола Колесара (Paul Kolesar), инженера-конструктора в отделе решений для подключения к сети, под названием «Ethernet 400G is About to Get a Boost» (Вскоре Ethernet 400G получит существенный толчок).

Стандартизация 802.3cm: 400GBase-SR и 400GBase-SR4.2

«В марте 2018 года в рамках IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) для решения двух новых задач для работы в сети Ethernet со скоростью 400 Гбит/с по многомодовому волокну была сформирована рабочая группа по проекту 802.3cm», – пояснил Колесар.

400GBase-SR – это 8-парное многомодовое решение с использованием одной длины волны, которое обеспечивает передачу сигнала на расстояние 70/100/100 метров по кабелю OM3/4/5, соответственно. 400GBase-SR4.

2 – это 4-парное многомодовое решение с использованием двух длин волн, которое поддерживает расстояния 70/100/150 метров по волокнам OM3/4/5.

«400GBase-SR8 представляет собой первый оптоволоконный интерфейс IEEE, использующий 8 пар волокон. Интерфейс из восьми пар будет иметь два варианта. В одном используется соединитель MPO с 24 волокнами, выстроенными в два ряда по 12 волокон. Второй интерфейс будет использовать однорядный соединитель MPO 16».

«Для сравнения, 400GBase-SR4.2 является первым воплощением решения IEEE 802.3, в котором используется как несколько пар волокон, так и несколько длин волн. Это решение будет работать по той же кабельной сети, что поддерживает технологию 40GBase-SR4, 100GBase-SR4 и 200GBase-SR4.

Кроме того, это первый стандарт Ethernet, в котором для удвоения пропускной способности многомодового волокна с 50 Гбит/с до 100 Гбит/с используются две короткие длины волны. Для этого применяется двунаправленное распространение сигнала по каждому волокну, причем каждая длина волны движется в противоположном направлении.

Таким образом, каждая рабочая позиция на трансивере является как передатчиком, так и приемником».

Ниже в этом же посте Колесар сообщает: «Технология 400GBase-SR4.2 обладает той же стабильностью, что и четыре другие уже существующие типа трансиверов, которые также используют уплотнение по коротким длинам волн. Два из них – решения BiDi.

Еще два – MSA 40G-SWDM4 и 100G-SWDM4 с использованием четырех длин волн.

Благодаря оптимизации SWDM, которая обеспечивает практически одинаковые функциональные показатели для всех длин волн от 850 нм до 953 нм, для каждого типа наибольшее расстояние передачи достигается по волокну OM5.

«Уплотнение по длинам волн с давних пор и до наших дней является одним из главных элементов одномодовой передачи.

Теперь для увеличения пропускной способности многомодового волокна, которое используется для уменьшения количества пар волокон, важным дополнением стало применения уплотнения по коротким длинам волн.

И хотя применение двух длин волн вскоре позволит вдвое сократить число пар между 400GBase-SR8 и 400GBase-SR4.2, использование еще двух длин волн открывает возможность работы по одной паре со скоростью 200 Гбит/с и работы по четырем парам со скоростью 800 Гбит/с.

И все это без необходимости увеличения скорости передачи линии или уменьшения рабочего расстояния. Как OM5 обеспечивает наиболее высокую поддержку в современных решениях уплотнения по длине волны, так продолжит и в будущих системах.»

Энди Хименес (Andy Jimenez), вице-президент по технологиям компании Anixter, комментирует: «Стандарт 802.3cm будет иметь наибольшее значение для глобальных центров обработки данных и, возможно, некоторых из крупнейших корпоративных центров обработки данных.

Внедрение заказчиками сторонних решений изменило способ создания сетевой инфраструктуры центров обработки данных.

Несмотря на сохранение доминирования скорости передачи данных, решающее значение для проектирования центров обработки данных, обеспечивающих высокую производительность, гибкость и масштабируемость, также имеет низкая задержка.

«Магистральные линии 400 Гбит/с в центре обработки данных облегчают переход со скоростей 10 Гбит/с на 40 Гбит/с для соединений с сервером. Для доставки сетевого трафика от уровней распределения и доступа к ядру в сетях центров обработки данных требуется еще большая пропускная способность».

Проектировщики сетей, в своем будущем оперирующие скоростями передачи данных в несколько сотен гигабит, смогут получить своё несколькими возможными путями. Как отмечают сторонники технологий SWDM и OM5, многомодовое оптоволокно живо и хорошо подходит в качестве одного из этих путей.

Патрик Маклафлин

Смотрите также:

Подписаться на рассылку статей

Источник: https://fibertop.ru/perspektivy-mnogomodovogo-volokna:kakie-preimushhestva-sposobny-dat-swdm-i-om5/

Оптические волокна. Классификация

Многомодовый и одномодовый оптический кабель, отличия, применение. Одномодовое волокно и его отличие от многомодового

Оптические волокно стандарт де-факто при построении магистральных сетей связи. Протяженность волоконно-оптических линий связи в России у крупных операторов связи достигает > 50 тыс.км.

Благодаря волокну мы имеем все те преимущества в связи, которых не было раньше. Вот и попробуем рассмотреть виновника торжества — оптическое волокно.

В статье попробую написать просто о оптических волокнах, без математических выкладок и с простыми человеческими объяснениями.

Классификация

Чаще всего волокна подразделяют на 2 общих типа волокон 1. Многомодовые волокна 2. Одномодовые дадим пояснение на «бытовом» уровне что есть одномод и многомод. Представим гипотетическую систему передачи с волокном воткнутым в нее. Нам надо передать двоичную информацию.

Импульсы электричества в волокне не распространяются, ибо диэлектрик, поэтому мы будим передавать энергию света. Для этого нам нужен источник световой энергии. Это могут быть светодиоды и лазеры. Теперь мы знаем что мы используем в качестве передатчика — это свет.

Подумаем как свет вводится в волокно: 1) Световое излучение имеет свой спектр, поэтому если сердцевина волокна широкая (это в многомодовом волокне), то больше спектральных составляющих света попадет в сердцевину.

Например мы передаем свет на длине волны 1300нм (к примеру), сердцевина многомода широкая, то и путей распространения у волн больше. Каждый такой путь и есть моды

2) Если же сердцевина маленькая (одномодовое волокно), то путей распространения волн соотвественно уменьшается. И так как дополнительных мод гораздо меньше, то и не будет и модовой дисперсии (о ней ниже). Это основное отличие многомодового и одномодового волокон.

Спасибо enjoint, tegger, hazanko за замечания.

Многомодовые в свою очередь делятся на волокна со ступенчатым показателем преломления (step index multi mode fiber) и с градиентным (graded index m/mode fiber).

Одномодовые делятся на ступенчатые, стандартные (standard fiber), со смещенной дисперсией (dispersion-shifted) и ненулевой смещенной дисперсией (non-zero dispersion-shifted)

Конструкция оптического волокна

Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Сердцевина (которая и является основной средой передачи энергии светового сигнала) изготавливается из оптически более плотного материала, оболочка — из менее. Так, например, запись 50/125 говорит о том, что диаметр сердцевины равен 50 мкм, оболочки — 125мкм.

Диаметры сердцевины равные 50мкм и 62,5мкм являются признаками многомодовых оптических волокон, а 8-10мкм, соответственно, одномодовым. Оболочка же, как правило, всегда имеет диаметр размером 125мкм.

Как видно диаметр сердцевины одномодового волокна имеет намного меньший размер, нежели диаметр многомодового.

Меньший диаметр сердцевины позволяет уменьшить модовую дисперсию (о которой, возможно, будет написано в отдельной статье, а также вопросы распространения света в волокне), а соответственно увеличить дальность передачи.

Однако, тогда бы одномодовые волокна вытеснили многомоды, благодаря более лучшим «транспортным» характеристикам, если бы не необходимость использовать дорогие лазеры с узким спектром излучения. В многомодовых волокнах используются светодиоды с более размазанным спектром.

Поэтому для недорогих оптических решений, таких как локальные сети интернет-провайдеров применения многомода случается.

Профиль показателя преломления

Вся пляска с бубном у волокна с целью увеличения скорости передачи была вокруг профиля показателя преломления. Так как основным сдерживающим фактором увеличения скорости является модовая дисперсия.

Кратко суть в следующем: когда излучение лазера поступает в сердцевину волокна, то сигнал передается по ней в виде отдельных мод (грубо: лучей света. А на самом деле разные спектральные составляющие вводимого сигнала) Причем входят «лучи» под разными углами, поэтому время распространения энергии отдельно взятых мод различается.

Это проиллюстрировано на рисунке ниже. Здесь отображены 3 профиля преломления: ступенчатый и градиентный для многомодового волокна и ступенчатый для одномодового. Видно, что в многомодовых волокнах моды света распространяются по различным путям, но, из-за постоянного коэффициента преломления сердцевины с ОДИНАКОВОЙ скоростью.

Те моды, которые вынуждены идти по ломанной линии приходят позже, чем моды, идущие по прямой. Поэтому исходный сигнал растягивается во времени. Другое дело с градиентным профилем, те моды которые раньше шли по центру — замедляются, а моды, которые шли по ломанному пути, наоборот, ускоряются.

Это произошло оттого, что коэффициент преломления сердечника теперь непостоянен. Он увеличивается параболически от краев к центру. Это позволяет увеличить скорость передачи и получить распознаваемый сигнал на приеме.

Области применения оптических волокон

Многомодовое волокноОдномодовое волокно
MMF 50(62.5)/125 ГрадиентноеSF 9/125 ступенчатоеSF 9/125 со смещенной дисперсией(с ненулевой смещенной дисп.)
ЛВС(GigaEther,FDDI,ATM)Протяженные ЛВС, магистрали SDHСверхпротяженные магистрали SDH

К этому можно добавить, что магистральные кабели теперь все почти идут с ненулевой смещенной дисперсий, что позволяет использовать на этих кабелях спектральное волновое уплотнение (WDM) без нужды замены кабеля.

А при построении пассивных оптических сетей часто используют многомодовое волокно.

Спасибо тем, кто конструктивно критиковал.

PS если будет интересно, то могут появиться статьи о — дисперсии — типах волоконно-оптических кабелей (не волокон) — системах передачи, используемых для wdm/dwdm уплотнения. — процедура сварки оптических волокон. и типы сколов.

  • optical fiber
  • оптическое волокно
  • волокно
  • дисперсия

Хабы:

Источник: https://habr.com/post/46818/

Одномодовый и многомодовый волоконно-оптический кабель: отличия и правила выбора

Многомодовый и одномодовый оптический кабель, отличия, применение. Одномодовое волокно и его отличие от многомодового

Волоконно-оптические системы связи ведут свою историю с 1960 года, когда был изобретен первый лазер. При этом само оптическое волокно появилось только 10 лет спустя, и сегодня именно оно является физической основой современного интернета.

Оптические волокна, применяемые для передачи данных, имеют принципиально схожее строение. Светопередающая часть волокна (ядро, сердечник или сердцевина) находится в центре, вокруг него располагается демпфер (который иногда называют оболочкой). Задача демпфера – создать границу раздела сред и не дать излучению покинуть пределы ядра.

И ядро, и демпфер изготавливаются из кварцевого стекла, при этом показатель преломления ядра несколько выше, чем показатель преломления демпфера, чтобы реализовать явление полного внутреннего отражения. Для этого достаточно разницы в сотые доли – например, ядро может иметь показатель преломления n1=1.468, а демпфер – значение n2=1.453.

Диаметр ядра одномодовых волокон составляет 9 мкм, многомодовых – 50 или 62.5 мкм, при этом диаметр демпфера у всех волокон одинаков и составляет 125 мкм. Строение световодов в масштабе показано на иллюстрации:

Ступенчатый профиль показателя преломления (step-index fiber)– самый простой для изготовления световодов. Он приемлем для одномодовых волокон, где условно считается, что «мода» (маршрут распространения света в ядре) одна.

Однако для многомодовых волокон со ступенчатым показателем преломления характерна высокая дисперсия, вызванная наличием большого количества мод, что приводит к рассеиванию, «расползанию» сигнала, и в итоге ограничивает расстояние, на котором возможна работа приложений. Минимизировать дисперсию мод позволяет градиентный показатель преломления.

Для многомодовых систем настоятельно рекомендуется использовать именно волокна с градиентным показателем преломления (graded-index fiber), в которых переход от ядра к демпферу не имеет «ступеньки», а происходит постепенно.

Основной параметр, характеризующий дисперсию и, соответственно, способность волокна поддерживать работу приложений на определенные расстояния – коэффициент широкополосности. В настоящее время многомодовые волокна делятся по этому показателю на четыре класса, от OM1 (которые не рекомендуется применять в новых системах) до наиболее производительного класса OM4.

Класс волокнаРазмер ядра/демпфера, мкмКоэффициент широкополосности, режим OFL, МГц·кмПримечание
850 нм1300 нм
OM162.5/125200500Применяется для расширения ранее установленных систем. Использовать в новых системах не рекомендуется.
OM250/125500500Применяется для поддержки приложений с производительностью до 1 Гбит/с на расстоянии до 550 м.
OM350/1251500500Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 2000 МГц·км. Волокно применяется для поддержки приложений с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 300 м.
OM450/1253500500Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 4700 МГц·км. Волокно применяется для поддержки приложений с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 550 м.

Одномодовые волокна делятся на классы OS1 (обычные световоды, используемые для передачи на длинах волн либо 1310 нм, либо 1550 нм) и OS2, которые можно применять для широкополосной передачи во всем диапазоне от 1310 нм до 1550 нм, поделенном на каналы передачи, или в даже более широком спектре, например, от 1280 до 1625 нм. На начальном этапе выпуска волокна OS2 маркировались обозначением LWP (Low Water Peak), чтобы подчеркнуть, что в них минимизированы пики поглощения между окнами прозрачности. Широкополосная передача в наиболее производительных одномодовых волокнах обеспечивает скорости передачи свыше 10 Гбит/с.
 

Одномодовый и многомодовый волоконно-оптический кабель: правила выбора

Учитывая описанные характеристики многомодовых и одномодовых волокон, можно привести рекомендации по выбору типа волокна в зависимости от производительности приложения и расстояния, на котором оно должно работать:

  • для скоростей свыше 10 Гбит/с выбор в пользу одномодового волокна независимо от расстояния
  • для 10-гигабитных приложений и расстояний свыше 550 м выбор также в пользу одномодового волокна
  • для 10-гигабитных приложений и расстояний до 550 м также возможно применение многомодового волокна OM4
  • для 10-гигабитных приложений и расстояний до 300 м также возможно применение многомодового волокна OM3
  • для 1-гигабитных приложений и расстояний до 600-1100 м возможно применение многомодового волокна OM4
  • для 1-гигабитных приложений и расстояний до 600-900 м возможно применение многомодового волокна OM3
  • для 1-гигабитных приложений и расстояний до 550 м возможно применение многомодового волокна OM2

Стоимость оптического световода во многом определяется диаметром ядра, поэтому многомодовый кабель при прочих равных обходится дороже одномодового.

При этом активное оборудование для одномодовых систем из-за использования в них мощных лазерных источников (например, лазер Фабри-Перо) стоит существенно дороже активки для многомода, где используются либо относительно недорогие лазеры поверхностного излучения VCSEL либо еще более дешевые светодиодные источники.

При оценке стоимости системы необходимо учитывать затраты как на кабельную инфраструктуру, так и на активное оборудование, причем последние могут оказаться существенно больше.

На сегодняшний день сложилась практика выбора оптического кабеля в зависимости от сферы использования. Одномодовое волокно используется:

  • в морских и трансокеанских кабельных линиях связи;
  • в наземных магистральных линиях дальней связи;
  • в провайдерских линиях, линиях связи между городскими узлами, в выделенных оптических каналах большой протяженности, в магистралях к оборудованию операторов мобильной связи;
  • в системах кабельного телевидения (в первую очередь OS2, широкополосная передача);
  • в системах GPON с доведением волокна до оптического модема, размещаемого у конечного пользователя;
  • в СКС в магистралях длиной более 550 м (как правило, между зданиями);
  • в СКС, обслуживающих центры обработки данных, независимо от расстояния.

Многомодовое волокно в основном используется:

  • в СКС в магистралях внутри здания (где, как правило, расстояния укладываются в 300 м) и в магистралях между зданиями, если расстояние не превышает 300-550 м;
  • в горизонтальных сегментах СКС и в системах FTTD (fiber-to-the-desk), где пользователям устанавливаются рабочие станции с многомодовыми оптическими сетевыми картами;
  • в центрах обработки данных в дополнение к одномодовому волокну;
  • во всех случаях, где расстояние позволяет применять многомодовые кабели. Хотя сами кабели обходятся дороже, экономия на активном оборудовании покрывает эти затраты.

Можно ожидать, что в ближайшие годы волокно OS2 постепенно вытеснит OS1 (его снимают с производства), а в многомодовых системах исчезнут волокна 62.5/125 мкм, поскольку их полностью вытеснят световоды 50 мкм, вероятно, классов OM3-OM4.

Тестирование одномодовых и многомодовых оптических кабелей

После монтажа все установленные оптические сегменты подлежат тестированию. Только измерения, проведенные специальным оборудованием, позволяют гарантировать характеристики установленных линий и каналов. Для сертификации СКС применяются приборы с квалифицированными источниками излучения на одном конце линии и измерителями на другом.

Такое оборудование производят компании Fluke Networks, VIAVI, Psiber; все подобные устройства имеют предустановленные базы допустимых оптических потерь в соответствии с телекоммуникационными стандартами TIA/EIA, ISO/IEC и другими.

Более протяженные оптические линии проверяют с помощью оптических рефлектометров, имеющих соответствующий динамический диапазон и разрешающую способность.

На этапе эксплуатации все установленные оптические сегменты требуют бережного обращения и регулярного использования специальных чистящих салфеток, палочек и других средств очистки.

Нередки случаи, когда проложенные кабели повреждают, например, при копке траншей или при выполнении ремонтных работ внутри зданий.

В этом случае для поиска места сбоя необходим рефлектометр или другой диагностический прибор, основанный на принципах рефлектометрии и показывающий расстояние до точки сбоя (подобные модели есть у производителей Fluke Networks, EXFO, VIAVI, NOYES (FOD), Greenlee Communication и других).

Встречающиеся на рынке бюджетные модели предназначены в основном для локализации повреждений (плохих сварок, обрывов, макроизгибов и т д). Зачастую они не в состоянии провести детальную диагностику оптической линии, выявить все её неоднородности и профессионально создать отчет. Кроме этого, они менее надежны и долговечны.

Качественное оборудование – напротив надежно, способно диагностировать ВОЛС в мельчайших деталях, составить корректную таблицу событий, сгенерировать редактируемый отчет.

Последнее крайне важно для паспортизации оптических линий, потому как иногда встречаются сварные соединения с настолько низкими потерями, что рефлектометр не в состоянии определить такое соединение. Но сварка ведь всё равно есть, и ее необходимо отобразить в отчёте.

В этом случае программное обеспечение позволяет принудительно установить на рефлектограмме событие и в ручном режиме измерить потери на нем.

Многие профессиональные приборы также имеют возможность расширения функциональных возможностей за счет добавления опций: видеомикроскопа для инспектирования торцов волокон, источника лазерного излучения и измерителя мощности, оптического телефона и др.

Приборы и инструменты для работы с оптическим кабелем

Источник: https://skomplekt.com/odnomodovyi-i-mnogomodovyi-opticheskii-kabel/

Одномодовое Волокно vs Многомодовое Волокно: В Чём Разница?

Многомодовый и одномодовый оптический кабель, отличия, применение. Одномодовое волокно и его отличие от многомодового

Растущий спрос на увеличинную ширину полосы частот и быстрые сетевые соединения значительно увеличивает рост рынка волокна, особенно одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF).

Несмотря на то, что эти 2 типа кабелей оптического волокна широко применяются в различных областях, часто бывает сложно выбрать нужное волокно, так как разница между одномодовым и многомодовым волокном не всегда ясна.

Сегодня мы решили рассмотреть строение волокна, различия в расстоянии передачи данных, цене и цвете волокна. Все это поможет нам сравнить одномодовое волокно и многомодовое волокно и понять разницу и сходство между ними.

Одномодовое волокно vs многомодовое волокно: Определение

Исходя из определения моды, многомодовое (MultiMode MM) оптоволокно позволяет подавать несколько световых сигналов. Одномодовое (SingleMode MM)- позволяет пропустить через себя лишь один сигнал.

Одномодовое-волокно vs многомодовое-волокно: Диаметр-сердечника

Диаметр сердечника одномодового волокна намного меньше, чем у многомодового.

Диаметр многомодового волокна составляет 50 мкм и 62,5 мкм, такая ширина как раз и позволяет подавать несколько мод в одно волокно, но так же и увеличивает вероятность отражения света от внешней поверхности сердечника, что и вызывает затухание сигнала. .

У одномодового кабеля, диаметр сердечника составляет 10 мкм и меньше. В волокне с таким диаметром вероятность дисперсии значительно снижается, что позволяет передавать данные на большие расстояния.

диаметр оптического волокна

Одномодовое волокно vs многомодовое волокно: Длина волны & Источник света

Из-за большого размера сердечника многомодового волокна, в нем чаще всего используются недорогие источники света, такие как светодиоды (светоизлучающие диоды) и VCSEL (поверхностно-излучающий лазер свертикальным резонатором), которые работают на длине волны 850 нм и 1310 нм. В то время как в одномодовом оптоволокне часто используются лазеры или лазерные диоды для производства света, впрыскиваемого в кабель. Наиболее часто встречающаяся длина волны одномодового волокна составляет 1310 нм и 1550 нм.

Одномодовое волокно vs многомодовое волокно: Пропускная способность

Ширина полосы пропускания многомодового волокна ограничена его световым режимом, а максимальная ширина полосы в настоящее время составляет 28000 МГц * км волокна OM5. В то время как полоса пропускания одномодового волокна теоретически неограничена, поэтому такое волокно может пропускать один световой режима за один раз.

Кроме того, существуют также некоторые различия между одномодовым и многомодовым оптоволоконным цветовым кодом. Больше узнать об этом вы можете, прочитав статью: “Как определить цветовой код оптоволоконного кабеля?”

Одномодовое волокно vs многомодовое волокно: Расстояние

Как известно, одномодовое волокно подходит для работы на большие расстояния, а многомодовое оптическое волокно предназначено для работы на коротких дистанциях. Давайте определим количественные различия расстояния между одномодовым и многомодовым волокном.

Из таблицы видно, что расстояние между кабелями одномодового волокна намного длиннее, чем у многомодового волокна со скоростью передачи данных от 1G до 10G, но многомодовое волокно типа OM3/OM4/OM5 поддерживает более высокую скорость передачи данных.

Чаще всего многомодовое оптоволокно используется для организации ЛВС (локально-вычислительной сети) и СКС (структурированной кабельной сети) небольших размеров в рамках одного здания или прилегающих строений (около 500 метров).

Волоконно-оптические линии связи с одномодовыми волокнами используют для подключения удаленных зданий, например для организации системы видеонаблюдения в рамках района, города или даже магистрали (1000м и более).

Одномодовое волокно vs многомодовое волокно: Стоимость Проводки Кабелей

Стоимость одномодового и многомодового волокна – одна из самых часто обсуждаемых тем на форумах. Для многих людей выбор зависит стоимости оптического модуля, стоимости системы и стоимости установки.

Стоимость оптического модуля

По сравнению с одномодовыми модулями стоимость многомодовых модулей почти в два-три раза ниже. В таблице ниже приведены примеры одномодовых и многомодовых модулей FS, совместимых с оборудованием Cisco.

Из таблицы видно, что разница в ценах сильно возрастает с увеличением скорости передачи данных.

Стоимость системы

Одномодовое волокно, как правило, ориентировано на работу на большие расстояния, что требует использования модулей с лазерами, которые работают на более длинных волнах с более узкой спектральной шириной.

Эти характеристики трансивера в сочетании с необходимостью более точного выравнивания и более прочных разъемов для меньших диаметров сердечника приводят к значительно более высокой стомости модулей и общим более высоким затратам на одноканальные волоконно-оптические соединения.

Способы изготовления модулей в на базе VCSEL, которые оптимизированы для использования с многомодовыми волокнами, легче встраиваются в массивные устройства и являются более дешевыми по сравнению с эквивалентными одномодовыми трансиверами.

Несмотря на использование нескольких волоконно-оптических линий и массивов с несколькими трансиверами, существует значительная экономия по сравнению с одномодовыми технологиями, использующими одно- или многоканальную работу по симплекс-дуплексному подключению.

Стоимость установки

Одномодовое волокно часто стоит меньше, чем многомодовое волокно.

При построении волоконно-оптической сети 1G, которую вы хотите модернизировать до 10G или быстрее, в конечном итоге экономия на стоимости волокна для одномодового режима позволяет сэкономить половину цены.

В то время как многомодовые волокна OM3 или OM4 увеличивают стомость на 35% для SFP модулей. Одномодовое волокно более дорогое, но затраты на замену многомодового волокна значительно выше, особенно если они следуют в порядке: OM1-OM2-OM3-OM4.

На сегодняшний день цена на использования одномодового режима снижается. Но если вам необходимо 10G соединение, до сих пор возможно использовать многомодовый режим работы.

Вывод

Одномодовая оптическая кабельная система подходит для приложений передачи данных на длинные расстояния и широко используется в сетях операторов связи, MAN и PON.

Многомодовая волоконно-оптическая кабельная система имеет более короткий охват и широко используется на предприятиях, в центрах обработки данных и локальных сетях.

Независимо от того, какой из них вы выбираете, исходя из общей стоимости волокна, выбор того, который наилучшим образом соответствует потребностям вашей сети, является важной задачей для каждого сетевого дизайнера.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5d2d875b998ed600acf9c37b/5d357e1ef2df2500ae87a731

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.