Знания

Что такое одномодовое и многомодовое волокно?

Основное отличие воптоволокнокоммуникация заключается в том, как распространяются оптические сигналы.Одномодовое волокнопозволяет световым сигналам проходить в одной моде по прямому пути через центр волокна, в то время какмногомодовое волокноподдерживает передачу нескольких световых лучей одновременно под разными углами за счет преломления внутри волокна.

Одномодовые оптоволоконные кабелиимеют диаметр сердцевины всего 9 микрон, - что эквивалентно одной-десятой толщины человеческого волоса. Лучи света почти не отражаются внутри и распространяются по прямому пути. Такая конструкция сводит к минимуму искажения сигнала, что делает его идеальным для передачи-на большие расстояния.Многомодовый оптоволоконный кабельимеет диаметр ядра 50 микрон или 62,5 микрона. Более толстый сердечник означает, что несколько световых путей могут работать одновременно. Хотя это приводит к некоторой модальной дисперсии, производительность остается превосходной при работе на коротких-расстояниях.
 

Ключевые различия между одномодовым и многомодовым оптоволокном

Размер ядраэто самое очевидноеразница между одномодовым и многомодовымволокно.сердцевина одномодового волокнаРазмер 9 микрон требует чрезвычайно высокой точности источников света и разъемов, в то время как размермногомодовое оптическое волокноСердечник толщиной 50/62,5 микрона обеспечивает более высокую «способность собирать свет», снижая требования к точности сварки. Вот почемумногомодовое волокноболее популярен в таких средах, как центры обработки данных, где требуется частая замена патч-кордов.

Что касается источников света и длин волн,длины волн одномодового волокнаобычно используются лазерные источники с длиной волны 1310 или 1550 нм — комбинация, обеспечивающая большую дальность передачи.Многомодовое волокноиспользуетДлины волн 850 или 1300 нм, в сочетании со светодиодными или VCSEL источниками света. Затраты на производство VCSEL намного ниже, чем у лазеров, что является основной причиноймногомодовыйсистемы имеют относительно более низкие первоначальные инвестиционные затраты.

Дисперсия является ключевым фактором, влияющим на производительность передачи. Вмногомодовое оптоволокноСветовые лучи, идущие по разным путям, достигают принимающей стороны в разное время. Эта модальная дисперсия вызывает искажение сигнала, ограничивая расстояние передачи. В целом,многомодовое волокноПроизводительность заметно падает за пределами 300-500 метров.Одномодовое оптическое волокнопозволяет избежать проблем с модальной дисперсией благодаря использованию только одного светового пути, легко обеспечивая дальность передачи в несколько километров или даже десятков километров.

Расстояние и скорость передачи

Различные сорта волокна демонстрируют значительные различия в расстоянии на разных скоростях.Одиночный режимОптоволокно OS2 может стабильно поддерживать расстояние передачи данных на расстояние 10-километров на всех скоростях от 1 до 100 Гбит. Такая согласованность делает его лучшим выбором для приложений на больших расстояниях.

Многомодовое волокноПроизводительность тесно связана со скоростью. В приложениях Ethernet 1 Гбит все уровнимногомодовое волокноот OM1 до OM5 могут поддерживать расстояния 550-метров. Однако когда скорость увеличивается до 10 Гбит, OM1 и OM2 больше не могут соответствовать требованиям - только OM3 и OM4 могут поддерживать 300 метров и 400 метров соответственно. В высокоскоростных приложениях выше 25 ГБрасстояние по многомодовому волокнуеще больше сокращается. OM3 может поддерживать только 70-100 метров, OM4 может достигать 100-150 метров, а последняя версия OM5 может поддерживать 400 метров в приложениях 100 Гбит.

Хотядиапазон многомодового волокнаограничено, в сценариях с короткими-расстояниями, например внутри центров обработки данных, расстояния в 300-400 метров вполне достаточно. Для сетей кампуса, требующих соединения между зданиями или больших расстояний,одномодовое волокноэто единственный выбор.

Анализ затрат

При обсуждении затрат многие люди в первую очередь думают о самой цене кабеля. В действительности,одномодовые кабелиобычно на 20-30 % дешевле, чем высококачественныемногомодовые оптоволоконные кабели(например, OM4) благодаря отработанным производственным процессам. Реальная разница в стоимости заключается в оптических модулях.

Если взять в качестве примера скорость 1 Гб, разница в цене междуодиночный режимимногомодовыйСтоимость модулей SFP минимальна, примерно 10 и 9 долларов США соответственно. Однако по мере увеличения скорости начинают появляться пробелы. 10Гбодиночный режимМодули SFP+ стоят около 27 долларов, амногомодовыйверсии требуют всего 20 долларов. Для QSFP28 100 ГБ,одиночный режиммодули стоят до 499 долларов, амногомодовыйверсии составляют всего $99 -, разница в 400 долларов.

С точки зрения затрат необходимо учитывать будущие возможности модернизации. Если вы выберетемногомодовое волокно, вы можете столкнуться с обновлением с OM1 до OM3, а затем до OM4, причем каждое обновление потребует новых кабелей и значительно увеличит трудозатраты. Выбородномодовое волокнопозволяет однократно-развертывать OS2 с последующим увеличением скорости, требуя только обновления оптического модуля без замены физического уровня.

Для краткосрочных-проектов или сценариев с ограниченным бюджетом-многомодовое волокноПреимущество низкой стоимости модуля очевидно. Однако для долгосрочного-планирования строительства, хотяодномодовое волокноимеет более высокие первоначальные инвестиции в оптический модуль, позволяет избежать повторного строительства и является более экономичным в долгосрочной перспективе.

Совместимость

Одномодовое и многомодовое волокносмешивать абсолютно нельзя - это железное правило сетевой инженерии. Причина кроется в огромной разнице в размерах ядра. Когда 9-микронное ядроодномодовое волокноподключается к 50-микронному ядрумногомодовое волокно, это приводит к оптическим потерям 10–20 дБ, чего достаточно, чтобы вызвать полный отказ канала. Наоборот,многомодовое волокноподключение кодномодовое волокнотакже не сможет правильно сфокусировать световые лучи из-за несоответствия числовой апертуры.

В реальной установке отличить можно по оболочкецвет. Согласно стандартам TIA-598C,цвет одномодового волокнаэто желтая куртка, амногомодовое волокноносит оранжевые или бирюзовые куртки. На распределительных шкафах в аппаратных типы волокон должны быть четко обозначены и физически изолированы во избежание неправильной-вставки.

Однако существуют особые случаи. Использование патч-кордов с согласованием режима, 1000BASE-LXодиночный режимМодули SFP могут работать намногомодовое волокно. Кроме того, с помощью оптоволоконных медиаконвертеров создается мост междуодиночный режимимногомодовыйсегменты сети возможны, но это добавляет дополнительное оборудование и точки отказа. Как правило, эти обходные решения не рекомендуются.

Как выбрать?

При выборе междуодномодовое или многомодовое волокно, наиболее важным критерием является расстояние передачи. Если расстояние передачи сценария вашего приложения превышает 1 километр,одномодовое волокноявляется единственным выбором, включая сети кампусов, городские сети и подобные сценарии.

Для приложений на коротких-расстояниях, например внутри центров обработки данных и офисных помещений, если расстояние передачи не превышает 300 метров,многомодовое волокноэто более экономичный выбор. ОМ3 или ОМ4многомодовое волокнов сочетании с оптическими модулями VCSEL может обеспечить дальность передачи 300-400 метров со скоростью 10 Гбит, полностью удовлетворяя потребности большинства аппаратных помещений. Более того,многомодовыйоптические модули дешевле, что значительно снижает затраты на прокладку кабелей высокой-плотности.

Для магистральных участков сети 5G из-за необходимости передачи сигналов eCPRI 25 Гбит с малой -задержкой на расстояния передачи, обычно составляющие несколько километров,одномодовое волокноэто стандартная конфигурация. В корпоративных сетях с использованиеммногомодовое волокнодля доступа на этаж иодномодовое волокномагистраль между-зданиями – это распространенный и экономичный подход к гибридному развертыванию.

Часто задаваемые вопросы

LC, SC, MPO/MTP - как выбрать?

Одножильный-двунаправленный канал 1G/10G: общий LC-LC (наиболее распространенный)

40G/100G SR4 (параллельномногомодовый): Обычно используетсяМПО/MTP

100Г ЛР4 (одиночный режимWDM): Обычно используется LC

Какое волокно лучше: -, одномодовое или многомодовое?
Одномодовое волокно и многомодовое волокнокаждый из них имеет преимущества в стоимости и применении. Просто выберите наиболее подходящий вариант в соответствии с требованиями вашего приложения.

Можно ли в многомодовом режиме использовать одномодовые модули? Может ли одномодовый режим использовать многомодовые модули?
Обычно нельзя смешивать:

СР (многомодовый) модули: требуется оптоволокно OM (850 нм), обычно не соответствует спецификации OS2.

LR/ER (одиночный режим) модули: требуется OS2 (1310/1550 нм), могут возникать потери/дисперсия/отражения, приводящие к нестабильности или не-соответствию оптоволокна OM

Что такое оптоволоконное стекло и почему оно предпочтительнее пластика для передачи данных на большие-расстояния?

Волоконно-оптическое стекло изготовлено из сверх-чистых гибких кварцевых волокон, предназначенных для передачи света за счет полного внутреннего отражения. Он служит основным материалом в современных телекоммуникациях, системах медицинской визуализации и сенсорных системах. По сравнению с обычным стеклом оптоволокно обеспечивает гораздо меньшие потери сигнала на больших расстояниях. Он также превосходит пластик в высокой-скорости и-передаче данных на большие расстояния, что делает его предпочтительным выбором для современных сетей связи.