Typy optických vláken: Jednovidové vs. vícevidové – přehledný průvodce

Optické vlákno je páteří moderních sítí – od internetové páteře, která spojuje města, až po krátké spoje uvnitř datových center. Optické vlákno se dodává ve dvou hlavních kategoriích: jednomódové a multimódové.

Jednovidové vlákno Má malý průměr jádra, pouhých 9 µm, a umožňuje šíření pouze jednoho módu světla. Tato konstrukce minimalizuje ztráty signálu a podporuje aplikace s vysokou šířkou pásma na velké vzdálenosti. Multimode vlákno má větší jádro (buď 50 µm nebo 62.5 µm) s několika světelnými režimy. Je ideální pro kratší vzdálenosti.

Co je to optické vlákno?

Optické vlákno je tenký, ohebný pramen z velmi čistého skla (někdy i plastu), který přenáší data jako světelné pulzy. Představte si ho jako malý, ztrátám odolný „světlovod“. Vlákna se používají všude: v internetových a telekomunikačních spojeních, lékařském zobrazování a průmyslových senzorech.

Optické vlákno se skládá ze tří hlavních komponent:

• Jádro — střed, kudy se šíří světlo (vyrobený z oxidu křemičitého nebo plastu).
• Opláštění — vrstva kolem jádra s nižším indexem lomu, která udržuje světlo uvnitř celkový vnitřní odraz.
• Povlak (pufr) — ochranná plastová vrstva, která chrání sklo před poškozením a vlhkostí.

Základní typy optických vláken

Existují dva základní typy optických vláken: jednomódová a vícemódová. Každý typ slouží k různým aplikacím na základě svých charakteristik propustnosti světla.

Jednovidové optické vlákno (SMF)

Velmi malé jádro (~8–10 µm). Nese jedna Světelná dráha (režim). Minimalizuje rozptyl a podporuje velmi dlouhé vzdálenosti a velmi vysoké rychlosti. Ideální pro dálkové telekomunikační a páteřní spojení.

Vícemódové optické vlákno (MMF)

Větší jádro (50 µm nebo 62.5 µm). Nese násobek světelné režimy, které mohou způsobit modální rozptyl a omezit vzdálenost. MMF je levnější na zakončení a funguje dobře pro kratší úseky, například uvnitř budov nebo datových center.

Stručný průvodce kategoriemi multimódu (OM1 → OM5)

Vícemódová vlákna jsou klasifikována jako OM1–OM5. Vyšší čísla OM znamenají lepší výkon (vyšší šířku pásma nebo flexibilitu vlnové délky).

OM1 a OM2

OM1 Vlákna mají průměr jádra 62.5 mikronu s šířkou pásma 200 MHz·km při vlnové délce 850 nm. Podporují přenosovou rychlost 10 Gb/s na vzdálenost až 300 metrů s útlumem 3.5 dB/km.

OM2 Vlákna zmenšují jádro na 50 mikronů a zároveň zvyšují šířku pásma na 500 MHz·km při 850 nm. Zachovávají přenosovou rychlost 10 Gb/s, ale prodlužují maximální vzdálenost na 550 metrů se zlepšeným útlumem 3.0 dB/km. 

OM3 a OM4

OM3 Vlákna představila v roce 50 laserově optimalizovanou technologii 2003mikronového jádra a dosáhla šířky pásma 2000 MHz·km při 850 nm. Podporují 10 Gb/s na vzdálenost 1000 metrů a 40 Gb/s až do vzdálenosti 400 metrů.

OM4 Vlákna, standardizovaná v roce 2009, poskytují vylepšený výkon s vyšší šířkou pásma než OM3. Umožňují přenos rychlostí 10 Gb/s až do vzdálenosti 1500 metrů a provoz rychlostí 40 Gb/s až do vzdálenosti 550 metrů s využitím technických pravidel. 

OM5 Širokopásmový multimódový

OM5 Vlákna, představená v roce 2017, se vyznačují širokopásmovou multimódovou technologií podporující více vlnových délek od 850 do 950 nm. Umožňují vlnový multiplex (WDM) pro vyšší agregovanou šířku pásma s použitím menšího počtu vláken.

OM5 podporuje duplexní přenos rychlostí 100 Gb/s s využitím dvou až čtyř vlnových délek. Tato vlákna si zachovávají průměr jádra 50 mikronů, ale optimalizují vlastnosti chromatické disperze pro provoz na delších vlnových délkách. Jsou ideální pro vysokorychlostní aplikace vyžadující přenos na více vlnových délkách.

Klasifikace jednomódových vláken: OS1 vs. OS2

OS1 a OS2 Vlákna sdílejí průměr jádra 8–9 µm a žlutou barvu pláště, ale slouží různým účelům. Vlákna OS1 používají konstrukci s těsnou vyrovnávací pamětí, díky čemuž jsou vhodná pro vnitřní aplikace, jako jsou datová centra a kampusové sítě.

Vyznačují se útlumem ≤1.0 dB/km při 1310 nm a podporují vzdálenosti až 10 km při rychlostech 10 Gb/s. Vlákna OS2 využívají konstrukci s volnými trubicemi a gelovou výplní pro venkovní použití, která nabízí nižší útlum ≤0.4 dB/km při 1310 nm a umožňuje přenos na vzdálenost přes 200 km při rychlosti 100 Gb/s. 

Konstrukce optického kabelu: Tight-Buffered vs. Loose-Tube

Optické kabely používají primárně dvě odlišné konstrukční metody, každá optimalizovaná pro specifická prostředí a požadavky na výkon.

Kabel s tlumením

Kabely s tlumeným pouzdrem mají 900 μm tlumicí povlak, který přímo obklopuje každé jádro vlákna. Tato konstrukce poskytuje silnou ochranu jádra vlákna a pláště. 

Jsou ideální pro vnitřní aplikace, včetně lokálních sítí LAN, kancelářských budov a krátkých telekomunikačních lokálních smyček. Jednovidové vlákno OS1 využívá konstrukci s těsnou vyrovnávací pamětí a podporuje datové rychlosti až 10 Gb/s na vzdálenost až 10 km.

Volný trubičkový kabel

Volná trubice Kabely obsahují několik 250 μm potažených vláken uvnitř velkých, robustních, nadrozměrných trubic, které jsou buď plněné gelem, nebo suché. Vlákna uvnitř těchto trubic „plavou“, což umožňuje roztahování a smršťování se změnami teploty a zároveň zlepšuje ochranu před vlhkostí a fyzickým namáháním.

Kvůli holým koncům vláken je nutné pro zakončení použít rozdělovací sady. Tyto kabely jsou určeny pro venkovní aplikace na dlouhé vzdálenosti, včetně telekomunikačních páteřních sítí, přímého uložení do země a náročných prostředí. Jednovidové vlákno OS2 využívá konstrukci s volnými trubicemi, která podporuje rychlosti až 100 Gb/s a vzdálenosti až 200 km (124 mil).

Klíčové výkonové charakteristiky

Výkon optického vlákna vyhodnocujete pomocí metrik vlnové délky, šířky pásma, útlumu a disperze.

• Vlnové délkySMF běžně používá 1310 nm a 1550 nm pro dlouhé vzdálenosti. MMF obvykle používá 850 nm (a 1300 nm) pro krátké spoje.
• ÚtlumZtráta signálu na kilometr (dB/km). Nižší hodnota je lepší. SMF má velmi nízký útlum (≈0.2 dB/km při 1550 nm). Útlum MMF při 850 nm je vyšší.
• DispersionZpůsobuje šíření pulzů a omezuje vzdálenost/rychlost. Modální disperze dominuje MMF; chromatická disperze ovlivňuje SMF na velké vzdálenosti a při vysokých bitových rychlostech.

Praktické pokyny pro výběr správného typu vlákna

• Použijte jednomódový když potřebujete dlouhé vzdálenosti, zajištění budoucnosti pro velmi vysokou šířku pásma nebo když rozpočet dovolí dražší transceivery. Vhodné pro sítě operátorů, dlouhé páteřní linky a propojení datových center.
• Použijte multimode pro krátké úseky uvnitř budov, datových center nebo kampusových sítí LAN, kde je nejdůležitější cena transceiveru a snadné použití. OM3/OM4 jsou vynikající volbou pro moderní datová centra.
• Pokud budete vlákno vést v těsných prostorech nebo potrubích, zvolte vlákna necitlivá na ohyb (např. varianty G657 pro SMF).

Zabezpečení vaší sítě do budoucna

• Pokud vám to rozpočet dovolí a očekáváte rychlý růst nebo časté modernizace, zvažte pro páteřní trasy jednomódové připojení – má nejdelší životnost.
• Pro připojení v areálu univerzity a v budovách nabízí OM4 (nebo OM5, pokud je žádoucí WDM) rovnováhu mezi náklady a možnostmi upgradu.
• Standardizujte konektory a testovací postupy (rozpočet ztrát, záznamy OTDR), aby byly budoucí přesuny/přidání/změny předvídatelné.

Časté chyby, kterým je třeba se vyhnout

• Míchání typů vláken bez vhodných transceiverů/adaptérů (např. slepé připojení transceiverů SMF k MMF) – to může znemožnit fungování spojení.
• Podcenění ztrát konektorů a patchpanelů při výpočtu rozpočtu.
• Volba starších technologií OM1/OM2 pro nové, vysokorychlostní instalace – pozdější upgrade je nákladný.

Doporučení Seetronic pro optická vlákna

Řada optických vláken Seetronic nabízí průmyslové kabely s nízkými ztrátami, robustní zástrčky a zásuvky z nerezové oceli s krytím IP65/67 (2 a 4 kanály) a užitečné příslušenství (kryty, adaptéry, sady pro rozvaděče), které přímo splňují běžné potřeby projektů.

Zobrazit Seetronic optické vlákno podrobnosti o produktu nebo vyžádat si cenovou nabídku na míru.

Nejčastější dotazy

Jaké jsou hlavní typy optických vláken?

Dva hlavní typy jsou jednomódová a vícemódová vlákna. Jednomódové vlákno má malé jádro (8–10 µm) a podporuje vysokorychlostní přenos dat na velké vzdálenosti. Vícemódové vlákno má větší jádro (50–62.5 µm) a je ideální pro kratší vzdálenosti, například v datových centrech nebo podnikových sítích.

K čemu se používá jednomódové vlákno?

Jednovidové vlákno je určeno pro aplikace s velkou šířkou pásma na dlouhé vzdálenosti. Podporuje rychlosti až 100,000 XNUMX GHz a běžně se používá v telekomunikacích, páteřních sítích a vysokorychlostních datových spojích na vzdálenosti několika kilometrů nebo i více.

K čemu se používá multimódové vlákno?

Vícevidové vlákno je nejvhodnější pro aplikace na krátké vzdálenosti, obvykle pod 1 km. Je široce používáno v lokálních sítích (LAN), datových centrech a podnikových prostředích díky levnějším transceiverům a snadnějšímu propojení světel ve srovnání s jednomódovým vláknem.

Jaké jsou typy vláken OM1, OM2, OM3, OM4 a OM5?

Jedná se o vícevidová vlákna s různými úrovněmi výkonu. OM1 a OM2 podporují až 1 Gb/s a jsou považovány za starší vlákna. OM3 podporuje 10 Gb/s až do 300 m, OM4 tuto vzdálenost rozšiřuje na 550 m a OM5 umožňuje vlnový multiplex pro vyšší šířku pásma s podporou až 100 Gb/s.

Co jsou to jednomódová vlákna OS1 a OS2?

OS1 a OS2 jsou klasifikace singlemódových vláken. OS1 má pevnou vyrovnávací paměť pro vnitřní použití s ​​útlumem ≤1.0 dB/km. OS2 používá volné trubice s gelovou výplní pro venkovní použití, které nabízejí nižší útlum (≤0.4 dB/km) a podporují delší vzdálenosti – až 200 km při 100 Gb/s.

Jak útlum ovlivňuje výkon vlákna?

Útlum měří ztrátu signálu na vzdálenost. Nižší útlum znamená lepší výkon. Jednovidové vlákno má velmi nízký útlum (~0.2 dB/km při 1550 nm), což je ideální pro dlouhé vzdálenosti. Vícevidové vlákno má vyšší útlum (~10 dB/km při 850 nm), což omezuje jeho použití na kratší vzdálenosti.

Jaký je rozdíl mezi kabely s pevnou pufrovací vložkou a kabely s volnou trubicí?

Kabely s těsným pláštěm mají ochranný povlak kolem vlákna, díky čemuž jsou vhodné pro vnitřní použití. Kabely s volnou trubicí umožňují vláknům „plavat“ uvnitř trubic, což poskytuje lepší odolnost proti vlhkosti a teplotě pro venkovní použití a použití na dlouhé vzdálenosti.

Jak si vybrat správný optický kabel?

Zvažte vzdálenost, šířku pásma, prostředí a rozpočet. Pro dlouhé vzdálenosti a vysoké rychlosti použijte singlemód. Pro kratší a cenově dostupné aplikace zvolte multimód. Pro zajištění optimálního výkonu zvažte také specifické požadavky, jako je typ pláště, konektory a budoucí vylepšení sítě.

Proč je optický kabel lepší než měděný?

Optické vlákno nabízí ve srovnání s mědí vyšší šířku pásma, nižší latenci a menší ztrátu signálu na vzdálenost. Podporuje rychlejší přenos dat, je imunní vůči elektromagnetickému rušení a poskytuje řešení připravenější na budoucnost pro vysoce žádané aplikace, jako jsou cloud computing a telekomunikace.

Co je to úplný vnitřní odraz v optických vláknech?

Úplný vnitřní odraz je princip, který umožňuje světlu procházet jádrem vlákna s minimálními ztrátami. Světlo se odráží od hranice jádra a pláště, což umožňuje efektivní přenos dat na velké vzdálenosti rychlostí blízkou rychlosti světla.