Egy-módusú optikai szál és több-módusú szál

Egy{0}}módusú optikai szál (SMF)

Hogyan működik

Az egymódusú-szálnak olyan magja van, amely csak8-10 mikrométerszéles - nagyjából egy-tizede az emberi hajszál szélességének. Ez az apró mag a kulcs. Elég kicsi ahhoz, hogy egyszerre csak egy fénysugár haladhasson át rajta, egyenes vonalban haladva egyik végétől a másikig. Mivel minden fény ugyanazon az úton halad, a jel éles marad és nem terjed szét. Ezt hívjákmodális diszperzió, és az egymódusú{0}}szálas szál lényegében nem rendelkezik belőle.

Ahhoz, hogy egy ilyen kis nyíláson keresztül fényt toljon, az SMF-nek szüksége van alézer fényforrás. A lézerek nagyon fókuszált, keskeny sugarat állítanak elő - pontosan arra, amire szüksége van. Hátránya, hogy a lézer-alapú adó-vevők többe kerülnek, mint a több-módusú rendszerekben használt LED- vagy VCSEL-források. Ennek ellenére minden olyan kapcsolat esetében, amelynek nagy távolságokat kell letennie vagy nagyon nagy sávszélességet kell hordoznia, a teljesítmény megéri a többletköltséget.

Ahol ragyog: Valós{0}}világpéldák

Az egymódusú{0}}szál ural minden olyan alkalmazást, ahol a jelnek messzire kell eljutnia. Néhány konkrét példa:

A Google globális üvegszálas hálózata egy{0}}módusú optikai szálat használ tenger alatti kábelrendszereihez, beleértve az Egyesült Államokat és Japánt összekötő FASTER kábelt - több mint 9000 km-es távon. (Forrás: Google Cloud blog, 2022)

Az AT&T üvegszálas-az-otthonig (FTTH) az Egyesült Államokban való telepítése teljes mértékben az OS2 egymódusú-optikai szálra támaszkodik, amely csomópontonként 20 km-es vagy nagyobb távolságon is képes támogatni az 1 Gb/s vagy annál nagyobb adatátviteli sebességet. (Forrás: AT&T Investor Relations, 2023)

Az AWS és a Microsoft Azure által üzemeltetett hiperskálás adatközpontok egy-módusú szálat használnak az épületek közötti- és az egyetemi gerinchálózati kapcsolatokhoz, ahol a futási távolság meghaladja az 500 métert.

Forráshivatkozások: Google Infrastructure, AT&T FTTH Whitepaper 2023, IEEE 802.3 Standard

OS1 és OS2 szabványok

Az egymódusú{0}}szálas szál két fő fokozatban kapható.OS1beltéri használatra készült, - falakon, kábeltálcákon és épületemelőkön áthaladva. Maximális jelvesztesége 1,0 dB kilométerenként.OS2kültéri telepítésekhez készült, ahol a szálat laza csövek védik egy kábelköpenyben. Az OS2 sokkal alacsonyabb jelveszteséget ér el, - nem több, mint 0,4 dB/km -, ezért használják hosszú egyetemi járatokhoz, városi -metróhálózatokhoz és városok közötti távolsági{6}}kapcsolatokhoz.

Ha az egyetemen lévő két épület között száloptikát használ, vagy távoli helyeket köt össze, az OS2 szinte mindig a megfelelő választás. Az OS1-nek akkor van értelme, ha egyetlen épületen belül kábelez, és a méterenkénti költség többet jelent, mint a maximális elérhetőség.

Több-módusú szál (MMF)

Hogyan működik

A több{0}}módusú optikai szál más megközelítést alkalmaz. A magja sokkal nagyobb -50 mikrométera legtöbb modern telepítésben, vagy 62,5 µm a régebbi OM1 kábelben. Ezzel a nagyobb maggal könnyű dolgozni: az alacsony-költségű fényt is elfogadjaLED vagy VCSEL forrásoka drága lézerek helyett, és elnézőbb a szálvégek összekapcsolása.

A kompromisszum-azmodális diszperzió. Ha több fénysugár halad át ugyanazon a magon, kissé eltérő szögben, akkor kissé eltérő időpontokban érkeznek a távoli végbe. Rövid távolságokon ez nem jelent problémát. Nagyobb távolságok esetén a jel elmosódottá válik, és nehezen olvashatóvá válik. Ez az alapvető oka, hogy a több-módusú optikai szálnak távolságkorlátja van, függetlenül attól, hogy milyen jók az adó-vevők.

A modern MMF-ek fokozatos-indextervezést használnak -, a magot úgy alakították ki, hogy a középponttól távolabb eső fénysugarak gyorsabban mozogjanak, így nagyjából egy időben érkezzenek meg, mint a középponthoz közeli sugarak. Ez részben kompenzálja a modális diszperziót, és ezért az újabb OM minőségek sokkal jobban teljesítenek, mint az OM1.

OM szabványok: OM1-től OM5-ig

Az OM osztályozási rendszer (amelyet az ISO/IEC 11801 definiál) megmondja, mekkora sávszélességet tud hordozni egy többmódusú szál, és milyen messzire. Minden generáció jobb, mint az előző:

Forrás: ISO/IEC 11801:2017, TIA-492AAAE (OM5 szabvány)

Az OM1 és OM2 valóban csak akkor releváns, ha meglévő infrastruktúrával dolgozik. Minden új telepítésnél legalább az OM3-mal kezdje. Az OM4 ma a legszélesebb körben telepített szabvány, és jó egyensúlyt talál a költségek és a teljesítmény között. Az OM5-öt érdemes megfontolni, ha 40 G vagy 100 G sebességet tervez, és kevesebb szálszálat szeretne használni a rövidhullámú osztásos multiplexelés (SWDM) révén.

Egy valós{0}}példa:A Cisco adatközpont-tervezési útmutatóiaz OM4-et ajánljuk alapként az új 10G és 25G telepítésekhez, az OM5-öt pedig azokhoz a helyszínekhez, amelyek a következő néhány évben 100G-re kívánnak átállni. (Forrás: Cisco Data Center tervezési útmutató, 2023)

Fej{0}}–-hasonlítás

Forrás: TIA-568.3-D, ISO/IEC 11801, IEEE 802.3 Ethernet szabványok

Hogyan válasszuk ki a megfelelő szálat

A választás három dolgon múlik: a távolságon, a sávszélességen és a költségvetésen. Íme egy egyszerű módja annak, hogy elgondolkodj rajta.

Egy{0}}módusú optikai szál használata, amikor:

A kábel hossza meghaladja az 500 métert

100 G, 400 G vagy nagyobb sebességre van szüksége - most vagy a jövőben

Különálló épületeket, kampuszokat vagy távoli adatközpontokat kapcsol össze

Optikai kábelt épít ki-az-az-otthoni (FTTH) hozzáférési hálózathoz

A lehető legalacsonyabb jelveszteséget szeretné elérni nagy távolságokon

Több{0}}módú optikai szál használata, amikor:

Az összes link egyetlen épületben vagy egy rövid kampuszon belül található (300–550 m alatt)

Ön sűrű adatközponti vízszintes kábelezést épít ki, ahol az adó-vevő költsége jelentős tényező

A célsebesség 10G vagy 25G (OM3/OM4), vagy akár 100G rövid hatótávolságon (OM5)

Az előzetes költségvetést a lehető legalacsonyabb szinten kell tartania sok rövid link esetében

Egy pont, ami gyakran meglep az emberekkel: bár a több{0}}módusú kábel méterenként valamivel többe kerül, mint az egymódú{1}}kábel,az adó-vevők sokkal olcsóbbak. Egy több száz rövid kapcsolattal rendelkező adatközpontban az adó-vevő megtakarítások gyorsan összeadódnak. Egy 10G-os SFP+ SR adó-vevő OM3/OM4-hez általában 15–30 dollárba kerül, míg egy ezzel egy{8}}módusú LR adó-vevő 80-150 dollárt vagy többet is képes futtatni. (Forrás: Fiberstore árképzési adatok, 2024; a főbb szállítók között ellenőrizve)

A másik oldalon, egy 10-km-es gerinchálózati kapcsolathoz aktív berendezésre van szükség, hogy újrageneráljon egy több-módú jelet jóval azelőtt, hogy elérné a végét -, míg az egyszeri-mód gond nélkül megteszi a teljes távolságot. Ebben az esetben az egymódus valójában az olcsóbb megoldás összességében.

Gyakran Ismételt Kérdések

Mi a fő különbség az egy{0}}módusú és a több-módusú optikai szál között?

A mag mérete. Az egymódusú szál nagyon kicsi maggal (~9 µm) rendelkezik, amely csak egyetlen fényutat enged meg, így nagyon alacsony jelveszteséggel rendelkezik, és nagy távolságokat is képes megtenni. A több-módusú szál nagyobb maggal (50 vagy 62,5 µm) rendelkezik, amely számos fényutat támogat, ami korlátozza a távolságot, de olcsóbb adó-vevőket tesz lehetővé.

Mikor használjam az egymódusú{0}}száloptikát?

Bármikor, amikor a kábel hossza néhány száz méternél hosszabb, vagy amikor nagyon nagy sávszélességre van szüksége, például 100 G vagy 400 G. Az egy-mód a szabvány a WAN-kapcsolatokhoz, a távolsági-kapcsolatokhoz, a metróhálózatokhoz és az üvegszálas-az-otthoni{7}}telepítésekhez.

Olcsóbb a több-módusú optikai szál, mint az egymódusú-?

Rövid hivatkozások esetén igen, -, mert az adó-vevők sokkal olcsóbbak. Hosszabb hivatkozások esetén azonban az egy-mód összességében olcsóbb, mert elkerüli a jelerősítő berendezéseket, amelyekre a több-módnak szüksége lenne. Az egyensúlyi pont nagyjából 300–500 méter, a sebességtől és a használt felszereléstől függően.

Mi a különbség az OS1 és az OS2 között?

Mindkettő egymódú{0}}szabvány. Az OS1 beltéri, feszes,-pufferelt kábelekhez való, akár 1,0 dB/km jelveszteséggel. Az OS2 kültéri, laza-csöves kábelekhez való, sokkal alacsonyabb, 0,4 dB/km - veszteséggel, így alkalmas hosszabb távra az épületek között és az egyetemeken.

Támogathatja-e a több{0}}módusú optikai szál a 100G hálózatokat?

Igen, de csak rövid távon. Az SWDM-et (rövidhullámú{2}}osztásos multiplexelést) használó OM5 optikai szál akár 150 méteren keresztül is képes 100 G adatátvitelre. Bármire, ami hosszabb, egy-módusú optikai szálra van szüksége.

Végső gondolatok

Sem az egy{0}}módusú, sem a több{1}}módusú optikai szál nem minden helyzetben jobb. Különböző munkákra tervezték.

Egymódusú{0}}szálas szálolyan elérést és sávszélességet biztosít, amelyhez a több{0}}mód egyszerűen nem fér hozzá. Ha hálózata épületekre, egyetemekre vagy városokra terjed ki, -, vagy ha 400 G-t és azt meghaladóan tervezi, - az egy{5}}mód a megfelelő alap.

Több-módusú optikai szálalacsonyan tartja a költségeket a rövid, nagy{0}}sűrűségű környezetekben, például az adatközponti szerverszobákban és a vállalati LAN-szekrényekben. Bármilyen 500 méter alatti 10 G és 100 G közötti sebességnél ez praktikus, jól bevált választás-.

Általános javaslatom: ha kétségei vannak a jövőbeni távolság- vagy sávszélesség-igényekkel kapcsolatban, válassza az egy{0}}módot. Maga a kábel nem drága, és az OS2 szálat könnyű megtalálni. Az adó-vevők ma drágábbak, de az árak folyamatosan csökkennek -, és nem kell újra-húznia a kábelt, ha nőnek az igényei.

Ha egy új adatközponti csarnokot kábelez vagy frissít egy olyan egyetemi LAN-t, ahol minden szakasz egyértelműen 300 méter alatt van, az OM4 továbbra is megbízható és költséghatékony választás a 2024–2025-ös telepítésekhez.

Hivatkozások

• ISO/IEC 11801:2017 - Általános kábelezés az ügyfelek helyiségeihez

• TIA-568.3-D – az optikai szálas kábelezési összetevők szabványa

• IEEE 802.3 Ethernet munkacsoportszabványok

• Cisco Data Center tervezési útmutató, 2023-as kiadás

• AT&T FTTH Infrastructure Whitepaper, 2023

• Google Cloud Infrastructure Blog, Submarine Cable Systems, 2022

• Fiberstore (FS.com) adó-vevő árazási és kompatibilitási adatai, 2024