Τύποι οπτικών ινών: Μονοτροπική έναντι πολυτροπικής – Ένας φιλικός οδηγός

Η οπτική ίνα αποτελεί τη ραχοκοκαλιά των σύγχρονων δικτύων — από το διαδικτυακό δίκτυο που συνδέει πόλεις μέχρι τις σύντομες συνδέσεις εντός των κέντρων δεδομένων. Η οπτική ίνα διατίθεται σε δύο κύριες κατηγορίες: μονοτροπική και πολυτροπική.

Μονότροπη ίνα Διαθέτει μικρή διάμετρο πυρήνα μόλις 9 µm και επιτρέπει τη διάδοση μόνο ενός τρόπου φωτισμού. Αυτός ο σχεδιασμός ελαχιστοποιεί την απώλεια σήματος και υποστηρίζει εφαρμογές υψηλού εύρους ζώνης σε μεγάλες αποστάσεις. Πολυμορφική ίνα Έχει μεγαλύτερο πυρήνα (είτε 50 µm είτε 62.5 µm) με πολλαπλές λειτουργίες φωτισμού. Είναι ιδανικό για μικρότερες αποστάσεις.

Τι είναι η οπτική ίνα;

Η οπτική ίνα είναι μια λεπτή, εύκαμπτη ίνα από πολύ καθαρό γυαλί (μερικές φορές πλαστικό) που μεταφέρει δεδομένα ως παλμούς φωτός. Σκεφτείτε την ως έναν μικροσκοπικό, ανθεκτικό στις απώλειες «σωλήνα φωτός». Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται παντού: συνδέσεις διαδικτύου και τηλεπικοινωνιών, ιατρική απεικόνιση και βιομηχανικοί αισθητήρες.

Μια οπτική ίνα αποτελείται από τρία κύρια στοιχεία:

• πυρήνας — το κέντρο όπου ταξιδεύει το φως (φτιαγμένο από πυρίτιο ή πλαστικό).
• Επένδυση — ένα στρώμα γύρω από τον πυρήνα με χαμηλότερο δείκτη διάθλασης που κρατά το φως στο εσωτερικό του μέσω ολική εσωτερική ανάκλαση.
• Επίστρωση (ρυθμιστικό) — ένα προστατευτικό πλαστικό στρώμα που προστατεύει το γυαλί από ζημιές και υγρασία.

Βασικοί τύποι οπτικών ινών

Θα βρείτε δύο βασικούς τύπους οπτικών ινών: μονοτροπικές και πολυτροπικές. Κάθε τύπος εξυπηρετεί διαφορετικές εφαρμογές με βάση τα χαρακτηριστικά μετάδοσης φωτός που διαθέτει.

Μονοτροπική οπτική ίνα (SMF)

Πολύ μικρός πυρήνας (~8–10 µm). Μεταφέρει ένας φωτεινή διαδρομή (λειτουργία). Ελαχιστοποιεί τη διασπορά και υποστηρίζει πολύ μεγάλες αποστάσεις και πολύ υψηλές ταχύτητες. Ιδανικό για τηλεπικοινωνιακές συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων και συνδέσεις κορμού.

Πολυτροπική Οπτική Ίνα (MMF)

Μεγαλύτερος πυρήνας (50 µm ή 62.5 µm). Μεταφέρει πολλαπλούς Οι λειτουργίες φωτός, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν διασπορά των τρόπων λειτουργίας και να περιορίσουν την απόσταση. Το MMF είναι φθηνότερο στον τερματισμό και λειτουργεί καλά για μικρότερες διαδρομές, όπως μέσα σε κτίρια ή κέντρα δεδομένων.

Σύντομος οδηγός για κατηγορίες πολλαπλών λειτουργιών (OM1 → OM5)

Οι πολυτροπικές ίνες βαθμολογούνται ως OM1–OM5. Υψηλότεροι αριθμοί OM σημαίνουν καλύτερη απόδοση (υψηλότερο εύρος ζώνης ή ευελιξία μήκους κύματος).

OM1 και OM2

OM1 Οι οπτικές ίνες διαθέτουν διάμετρο πυρήνα 62.5 μικρών με εύρος ζώνης 200 MHz·km σε μήκος κύματος 850 nm. Υποστηρίζουν ρυθμούς δεδομένων 10 Gbps σε αποστάσεις έως και 300 μέτρα με εξασθένηση 3.5 dB/km.

OM2 Οι οπτικές ίνες μειώνουν τον πυρήνα στα 50 μικρά, ενώ αυξάνουν το εύρος ζώνης στα 500 MHz·km στα 850 nm. Διατηρούν μετάδοση 10 Gbps, αλλά επεκτείνουν τη μέγιστη απόσταση στα 550 μέτρα με βελτιωμένη εξασθένηση 3.0 dB/km. 

OM3 και OM4

OM3 Οι οπτικές ίνες εισήγαγαν την τεχνολογία πυρήνα 50 μικρών βελτιστοποιημένης για λέιζερ το 2003, επιτυγχάνοντας εύρος ζώνης 2000 MHz·km στα 850 nm. Υποστηρίζουν 10 Gbps σε απόσταση 1000 μέτρων και 40 Gbps έως 400 μέτρα.

OM4 Οι οπτικές ίνες, που τυποποιήθηκαν το 2009, παρέχουν βελτιωμένη απόδοση με υψηλότερο εύρος ζώνης από το OM3. Επιτρέπουν μετάδοση 10 Gbps έως 1500 μέτρα και λειτουργία 40 Gbps έως 550 μέτρα χρησιμοποιώντας μηχανικούς κανόνες. 

OM5 Ευρυζωνικό Πολλαπλό Σύστημα

OM5 Οι οπτικές ίνες, που παρουσιάστηκαν το 2017, διαθέτουν τεχνολογία ευρυζωνικής πολυτροπίας που υποστηρίζει πολλαπλά μήκη κύματος από 850-950 nm. Επιτρέπουν την πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) για υψηλότερο συνολικό εύρος ζώνης χρησιμοποιώντας λιγότερες οπτικές ίνες.

Το OM5 υποστηρίζει μετάδοση διπλής όψης στα 100 Gbps χρησιμοποιώντας δύο έως τέσσερα μήκη κύματος. Αυτές οι ίνες διατηρούν τη διάμετρο του πυρήνα των 50 μικρών, αλλά βελτιστοποιούν τις ιδιότητες χρωματικής διασποράς για λειτουργία σε μεγαλύτερα μήκη κύματος. Είναι ιδανικές για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας που απαιτούν μετάδοση πολλαπλών μηκών κύματος.

Ταξινομήσεις Μονοτροπικών Οπτικών Ινών: OS1 vs OS2

OS1 και OS2 Οι ίνες μοιράζονται μια διάμετρο πυρήνα 8–9 µm και ένα κίτρινο χρώμα περιβλήματος, αλλά εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς. Οι ίνες OS1 χρησιμοποιούν μια κατασκευή με σφιχτό ρυθμιστικό, καθιστώντας τες κατάλληλες για εφαρμογές εσωτερικού χώρου, όπως κέντρα δεδομένων και δίκτυα πανεπιστημιουπόλεων.

Διαθέτουν εξασθένηση ≤1.0 dB/km στα 1310 nm και υποστηρίζουν αποστάσεις έως και 10 km με ταχύτητες 10 Gbps. Οι ίνες OS2 χρησιμοποιούν σχεδιασμό χαλαρού σωλήνα, γεμάτου με τζελ για εξωτερική χρήση, προσφέροντας χαμηλότερη εξασθένηση ≤0.4 dB/km στα 1310 nm και επιτρέποντας μετάδοση άνω των 200 km στα 100 Gbps. 

Κατασκευή καλωδίου οπτικών ινών: Σφιχτό-ρυθμισμένο έναντι χαλαρού σωλήνα

Τα καλώδια οπτικών ινών χρησιμοποιούν κυρίως δύο ξεχωριστές μεθόδους κατασκευής, καθεμία από τις οποίες είναι βελτιστοποιημένη για συγκεκριμένα περιβάλλοντα και απαιτήσεις απόδοσης.

Καλώδιο με σφιχτή προστασία

Καλώδια με σφιχτή προστασία διαθέτουν μια επίστρωση buffer πάχους 900 μm που περιβάλλει απευθείας κάθε πυρήνα ίνας. Αυτός ο σχεδιασμός παρέχει ισχυρή προστασία στον πυρήνα και την επένδυση της ίνας. 

Είναι ιδανικά για εφαρμογές εσωτερικού χώρου, όπως LAN, κτίρια γραφείων και τοπικούς βρόχους τηλεπικοινωνιακών εταιρειών μικρής απόστασης. Η μονοτροπική οπτική ίνα OS1 χρησιμοποιεί κατασκευή με σφιχτή ενδιάμεση αποθήκευση και υποστηρίζει ρυθμούς δεδομένων έως και 10 Gbps σε αποστάσεις έως και 10 km (6 μίλια).

Καλώδιο χαλαρού σωλήνα

Χαλαρός σωλήνας Τα καλώδια περιέχουν πολλαπλές ίνες με επικάλυψη 250 μm μέσα σε μεγάλους, ανθεκτικούς, υπερμεγέθεις σωλήνες που είναι είτε γεμάτοι με τζελ είτε στεγνοί. Οι ίνες «επιπλέουν» μέσα σε αυτούς τους σωλήνες, επιτρέποντας τη διαστολή και τη συστολή με τις αλλαγές θερμοκρασίας, βελτιώνοντας παράλληλα την προστασία από την υγρασία και τη φυσική καταπόνηση.

Πρέπει να χρησιμοποιείτε κιτ fan-out για τερματισμό λόγω των γυμνών άκρων των οπτικών ινών. Αυτά τα καλώδια έχουν σχεδιαστεί για εξωτερικές εφαρμογές μεγάλων αποστάσεων, συμπεριλαμβανομένων των τηλεπικοινωνιακών κορμών, της άμεσης θάμβωσης και των αντίξοων περιβαλλόντων. Η μονοτροπική οπτική ίνα OS2 χρησιμοποιεί σχεδιασμό χαλαρού σωλήνα, υποστηρίζοντας ταχύτητες έως και 100 Gbps και αποστάσεις έως και 200 ​​km (124 μίλια).

Βασικά Χαρακτηριστικά Απόδοσης

Αξιολογείτε την απόδοση των οπτικών ινών χρησιμοποιώντας μετρήσεις μήκους κύματος, εύρους ζώνης, εξασθένησης και διασποράς.

• Μήκη κύματοςΤο SMF χρησιμοποιεί συνήθως 1310 nm και 1550 nm για μεγάλες αποστάσεις. Το MMF χρησιμοποιεί συνήθως 850 nm (και 1300 nm) για σύντομες συνδέσεις.
• ΑπόσβεσηΑπώλεια σήματος ανά χιλιόμετρο (dB/km). Χαμηλότερη είναι η καλύτερη. Το SMF έχει πολύ χαμηλή εξασθένηση (≈0.2 dB/km στα 1550 nm). Η εξασθένηση του MMF στα 850 nm είναι υψηλότερη.
• ΔιασποράΠροκαλεί εξάπλωση των παλμών και περιορίζει την απόσταση/ταχύτητα. Η διασπορά των τροπικών κυμάτων κυριαρχεί στο MMF. Η χρωματική διασπορά επηρεάζει το SMF σε μεγάλες αποστάσεις και υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης bit.

Πρακτικές οδηγίες για την επιλογή του σωστού τύπου ινών

• Χρήση μονοτροπική όταν χρειάζεστε μεγάλες αποστάσεις, με δυνατότητα προετοιμασίας για πολύ υψηλό εύρος ζώνης ή όταν ο προϋπολογισμός επιτρέπει πομποδέκτες υψηλότερου κόστους. Κατάλληλο για δίκτυα παρόχων, συνδέσεις μεγάλου μήκους κορμού και διασυνδέσεις κέντρων δεδομένων.
• Χρήση πολυτροπικο για μικρές αποστάσεις εντός κτιρίων, κέντρων δεδομένων ή LAN πανεπιστημιουπόλεων, όπου το κόστος του πομποδέκτη και η ευκολία χρήσης έχουν τη μεγαλύτερη σημασία. Τα OM3/OM4 είναι εξαιρετικές επιλογές για σύγχρονα κέντρα δεδομένων.
• Επιλέξτε ίνες που δεν είναι ευαίσθητες στην κάμψη (π.χ., παραλλαγές G657 για SMF) εάν πρόκειται να δρομολογήσετε ίνες σε στενούς χώρους ή αγωγούς.

Προστασία του μελλοντικού δικτύου σας

• Εάν ο προϋπολογισμός σας το επιτρέπει και αναμένετε ταχεία ανάπτυξη ή συχνές αναβαθμίσεις, σκεφτείτε το ενδεχόμενο μονότροπης λειτουργίας για τις κεντρικές διαδρομές — έχει τη μεγαλύτερη ωφέλιμη διάρκεια ζωής.
• Για συνδέσεις εντός της πανεπιστημιούπολης και εντός κτιρίου, το OM4 (ή OM5 όταν είναι επιθυμητό το WDM) εξισορροπεί το κόστος και τη δυνατότητα αναβάθμισης.
• Τυποποιήστε τις συνδέσεις και τις διαδικασίες δοκιμών (προϋπολογισμός απωλειών, ίχνη OTDR) ώστε οι μελλοντικές κινήσεις/προσθήκες/αλλαγές να είναι προβλέψιμες.

Κοινά λάθη να αποφευχθεί

• Η ανάμειξη τύπων οπτικών ινών χωρίς κατάλληλους πομποδέκτες/προσαρμογείς (π.χ., τυφλή σύνδεση πομποδεκτών SMF σε MMF) μπορεί να αποτρέψει τη λειτουργία των συνδέσμων.
• Υποεκτίμηση της απώλειας συνδέσμων και πάνελ patch κατά τον υπολογισμό του προϋπολογισμού.
• Επιλογή παλαιού τύπου OM1/OM2 για νέες εγκαταστάσεις υψηλής ταχύτητας — η αναβάθμιση αργότερα είναι δαπανηρή.

Συστάσεις οπτικών ινών Seetronic

Η σειρά οπτικών ινών της Seetronic προσφέρει προσυναρμολογημένα καλώδια βιομηχανικής ποιότητας, χαμηλών απωλειών, ανθεκτικά βύσματα και πρίζες από ανοξείδωτο χάλυβα IP65/67 (2 και 4 καναλιών) και χρήσιμα αξεσουάρ (καλύμματα σκόνης, προσαρμογείς, κιτ εξόδου ανεμιστήρα) που αντιστοιχούν άμεσα στις συνήθεις ανάγκες των έργων.

Προβολή Οπτική ίνα Seetronic λεπτομέρειες προϊόντος ή ζητήστε μια προσαρμοσμένη προσφορά.

Συχνές ερωτήσεις

Ποιοι είναι οι κύριοι τύποι οπτικών ινών;

Οι δύο κύριοι τύποι είναι οι μονοτροπικές και οι πολύτροπες οπτικές ίνες. Η μονοτροπική οπτική ίνα έχει μικρό πυρήνα (8–10 µm) και υποστηρίζει μετάδοση δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις και υψηλή ταχύτητα. Η πολύτροπη οπτική ίνα έχει μεγαλύτερο πυρήνα (50–62.5 µm) και είναι ιδανική για μικρότερες αποστάσεις, όπως εντός κέντρων δεδομένων ή εταιρικών δικτύων.

Σε τι χρησιμοποιείται η μονοτροπική οπτική ίνα;

Η μονοτροπική οπτική ίνα έχει σχεδιαστεί για εφαρμογές μεγάλων αποστάσεων και υψηλού εύρους ζώνης. Υποστηρίζει ταχύτητες έως και 100,000 GHz και χρησιμοποιείται συνήθως σε τηλεπικοινωνίες, δίκτυα κορμού και συνδέσεις δεδομένων υψηλής ταχύτητας σε αποστάσεις αρκετών χιλιομέτρων ή και περισσότερο.

Σε τι χρησιμοποιείται η πολυτροπική ίνα;

Η πολυτροπική οπτική ίνα είναι η καλύτερη για εφαρμογές μικρών αποστάσεων, συνήθως κάτω του 1 χλμ. Χρησιμοποιείται ευρέως σε τοπικά δίκτυα (LAN), κέντρα δεδομένων και εταιρικά περιβάλλοντα λόγω των χαμηλότερου κόστους πομποδεκτών της και της ευκολότερης σύζευξης φωτός σε σύγκριση με την μονοτροπική οπτική ίνα.

Ποιοι είναι οι τύποι ινών OM1, OM2, OM3, OM4 και OM5;

Πρόκειται για πολυτροπικές οπτικές ίνες με διαφορετικά επίπεδα απόδοσης. Οι OM1 και OM2 υποστηρίζουν έως και 1 Gbps και θεωρούνται legacy. Η OM3 υποστηρίζει 10 Gbps έως και 300m, η OM4 επεκτείνει αυτό το εύρος στα 550m και η OM5 επιτρέπει την πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος για υψηλότερα εύρη ζώνης, υποστηρίζοντας έως και 100 Gbps.

Τι είναι οι μονοτροπικές οπτικές ίνες OS1 και OS2;

Οι OS1 και OS2 είναι ταξινομήσεις μονοτροπικών οπτικών ινών. Η OS1 έχει tight-buffer για εσωτερική χρήση, με εξασθένηση ≤1.0 dB/km. Η OS2 χρησιμοποιεί σχεδιασμό χαλαρού σωλήνα, γεμάτου με τζελ για εξωτερικές εφαρμογές, προσφέροντας χαμηλότερη εξασθένηση (≤0.4 dB/km) και υποστηρίζοντας μεγαλύτερες αποστάσεις—έως 200 km στα 100 Gbps.

Πώς επηρεάζει η εξασθένηση την απόδοση των οπτικών ινών;

Η εξασθένηση μετρά την απώλεια σήματος σε σχέση με την απόσταση. Χαμηλότερη εξασθένηση σημαίνει καλύτερη απόδοση. Η μονοτροπική οπτική ίνα έχει πολύ χαμηλή εξασθένηση (~0.2 dB/km στα 1550 nm), ιδανική για μεγάλες αποστάσεις. Η πολυτροπική οπτική ίνα έχει υψηλότερη εξασθένηση (~10 dB/km στα 850 nm), περιορίζοντας τη χρήση της σε μικρότερες αποστάσεις.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ καλωδίων με σφιχτό ρυθμιστή και καλωδίων με χαλαρό σωλήνα;

Τα καλώδια με σφιχτή προστασία έχουν μια προστατευτική επίστρωση γύρω από την ίνα, καθιστώντας τα κατάλληλα για εσωτερική χρήση. Τα καλώδια με χαλαρό σωλήνα επιτρέπουν στις ίνες να «επιπλέουν» μέσα στους σωλήνες, παρέχοντας καλύτερη αντοχή στην υγρασία και τη θερμοκρασία για εξωτερικές εφαρμογές και εφαρμογές μεγάλων αποστάσεων.

Πώς μπορώ να επιλέξω το σωστό καλώδιο οπτικών ινών;

Λάβετε υπόψη την απόσταση, το εύρος ζώνης, το περιβάλλον και τον προϋπολογισμό. Χρησιμοποιήστε μονολειτουργική λειτουργία για ανάγκες μεγάλων αποστάσεων και υψηλής ταχύτητας. Επιλέξτε πολυλειτουργική λειτουργία για μικρότερες εφαρμογές που είναι ευαίσθητες στο κόστος. Αξιολογήστε επίσης συγκεκριμένες απαιτήσεις, όπως τον τύπο του περιβλήματος, τις υποδοχές σύνδεσης και τις μελλοντικές αναβαθμίσεις δικτύου, για να διασφαλίσετε τη βέλτιστη απόδοση.

Γιατί το καλώδιο οπτικών ινών είναι καλύτερο από το χαλκό;

Η οπτική ίνα προσφέρει υψηλότερο εύρος ζώνης, χαμηλότερη καθυστέρηση και λιγότερες απώλειες σήματος σε απόσταση σε σύγκριση με τον χαλκό. Υποστηρίζει ταχύτερους ρυθμούς δεδομένων, είναι άτρωτη σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και παρέχει μια πιο ανθεκτική στο μέλλον λύση για εφαρμογές υψηλής ζήτησης, όπως το cloud computing και οι τηλεπικοινωνίες.

Τι είναι η ολική εσωτερική ανάκλαση στις οπτικές ίνες;

Η ολική εσωτερική ανάκλαση είναι η αρχή που επιτρέπει στο φως να ταξιδεύει μέσα από τον πυρήνα της οπτικής ίνας με ελάχιστη απώλεια. Το φως ανακλάται από τα όρια πυρήνα-επένδυσης, επιτρέποντας την αποτελεσματική μετάδοση δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.