Оптоволокно — основа современных сетей: от магистральной интернет-сети, соединяющей города, до коротких линий связи внутри центров обработки данных. Оптоволокно бывает двух основных категорий: одномодовое и многомодовое.
Одномодовое волокно Диаметр сердцевины составляет всего 9 мкм, что позволяет распространять только один тип света. Такая конструкция минимизирует потери сигнала и поддерживает широкополосные приложения на больших расстояниях. Многомодовое волокно Имеет более крупный сердечник (50 мкм или 62.5 мкм) и несколько режимов свечения. Идеально подходит для коротких расстояний.
Что такое оптическое волокно?
Оптоволокно — это тонкая, гибкая нить из очень чистого стекла (иногда пластика), передающая данные в виде световых импульсов. Представьте себе крошечный, устойчивый к потерям «световод». Оптоволокно используется повсеместно: в интернет- и телекоммуникационных сетях, для медицинской визуализации и в промышленных датчиках.
Оптическое волокно состоит из трех основных компонентов:
- Основные — центр, по которому распространяется свет (из кремния или пластика).
- покрытие — слой вокруг ядра с более низким показателем преломления, который удерживает свет внутри через полное внутреннее отражение.
- Покрытие (буфер) — защитный пластиковый слой, предохраняющий стекло от повреждений и влаги.
Основные типы оптического волокна
Существует два основных типа оптического волокна: одномодовое и многомодовое. Каждый тип применяется в различных областях в зависимости от характеристик светопропускания.
Одномодовое оптическое волокно (SMF)
Очень маленькое ядро (~8–10 мкм). one Световой путь (мод). Он минимизирует рассеивание и поддерживает очень большие расстояния и очень высокие скорости. Идеально подходит для магистральных линий связи и магистральных линий связи.
Многомодовое оптическое волокно (MMF)
Более крупное ядро (50 мкм или 62.5 мкм). с разными Моды света, которые могут вызывать модовую дисперсию и ограничивать дальность. Многомодовый оптический кабель дешевле в установке и хорошо подходит для коротких линий, например, внутри зданий или центров обработки данных.
| Особенность | Одномодовое волокно | Многомодовое волокно |
| Внутренний диаметр | 8 – 10 мкм | 50 – 62.5 мкм |
| Световые режимы | Одиночный режим | Несколько режимов |
| Пропускная способность | Очень высокие (до 100,000 XNUMX ГГц) | Более низкая пропускная способность |
| Расстояние | Длинные (десятки километров) | Короткие (примерно до 1 км) |
| Приложения | Междугородная высокоскоростная связь | Малая дальность, локальные сети, центры обработки данных |
Краткое руководство по многомодовым категориям (OM1 → OM5)
Многомодовые волокна классифицируются по классам OM1–OM5. Более высокие номера OM означают лучшие характеристики (более широкую полосу пропускания или гибкость выбора длины волны).
| Тип волокна | Размер ядра (мкм) | Полоса пропускания (МГц·км при 850 нм) | Максимальная скорость передачи данных | Максимальная дистанция (10 Гбит/с) | Затухание (дБ/км) |
| OM1 | 62.5 | 200 | 10 Gbps | 300 м | 3.5 |
| OM2 | 50 | 500 | 10 Gbps | 550 м | 3.0 |
| OM3 | 50 | 2000 | 40 Gbps | 1000 м | 3.0 |
| OM4 | 50 | Выше, чем OM3 | 40-100 Гбит/с | 1500 м | 3.0 |
| OM5 | 50 | Широкополосный (850-950 нм) | 100 Gbps | Аналог OM4 | 3.0 |
ОМ1 и ОМ2
OM1 Волокна имеют диаметр сердцевины 62.5 мкм и полосу пропускания 200 МГц·км при длине волны 850 нм. Они обеспечивают скорость передачи данных 10 Гбит/с на расстояние до 300 метров с затуханием 3.5 дБ/км.
OM2 Волокна уменьшают диаметр сердцевины до 50 микрон, увеличивая пропускную способность до 500 МГц·км при длине волны 850 нм. Они сохраняют скорость передачи данных 10 Гбит/с, но увеличивают максимальную дальность передачи до 550 метров благодаря улучшенному затуханию 3.0 дБ/км.
ОМ3 и ОМ4
OM3 В 50 году компания Fibres представила оптимизированную для лазера технологию 2003-микронной сердцевины, которая обеспечила пропускную способность 2000 МГц·км при длине волны 850 нм. Они поддерживают скорость передачи данных 10 Гбит/с на расстояние до 1000 метров и 40 Гбит/с на расстояние до 400 метров.
OM4 Волокна, стандартизированные в 2009 году, обеспечивают улучшенную производительность и более широкую полосу пропускания, чем OM3. Они обеспечивают передачу данных со скоростью 10 Гбит/с на расстояние до 1500 метров и со скоростью 40 Гбит/с на расстояние до 550 метров с использованием инженерных правил.
Широкополосный многомодовый OM5
OM5 Оптоволоконные кабели, представленные в 2017 году, используют широкополосную многомодовую технологию, поддерживающую несколько длин волн в диапазоне от 850 до 950 нм. Они обеспечивают мультиплексирование по длине волны (WDM) для более высокой совокупной пропускной способности при меньшем количестве волокон.
OM5 поддерживает дуплексную передачу данных со скоростью 100 Гбит/с с использованием двух-четырех длин волн. Эти волокна сохраняют диаметр сердцевины 50 мкм, но оптимизируют свойства хроматической дисперсии для работы на более длинных волнах. Они идеально подходят для высокоскоростных приложений, требующих передачи данных на нескольких длинах волн.
Классификации одномодовых волокон: OS1 и OS2
ОС1 и ОС2 Волокна имеют одинаковый диаметр сердцевины 8–9 мкм и жёлтый цвет оболочки, но служат разным целям. Волокна OS1 имеют плотную буферную конструкцию, что делает их подходящими для применения внутри помещений, например, в центрах обработки данных и кампусных сетях.
Они характеризуются затуханием ≤1.0 дБ/км на длине волны 1310 нм и поддерживают передачу данных на расстояние до 10 км со скоростью 10 Гбит/с. Волокна OS2 имеют конструкцию со свободной трубкой и гелевым заполнением для наружного применения, обеспечивая затухание ≤0.4 дБ/км на длине волны 1310 нм и позволяя передавать данные на расстояние более 200 км со скоростью 100 Гбит/с.
Конструкция волоконно-оптического кабеля: плотный буфер против кабеля со свободной трубкой
В оптоволоконных кабелях в основном используются два различных метода строительства, каждый из которых оптимизирован для определенных условий и требований к производительности.
Кабель с плотным буфером
Кабели с плотной буферизацией Отличаются буферным покрытием толщиной 900 мкм, которое непосредственно окружает сердцевину каждого волокна. Такая конструкция обеспечивает надежную защиту сердцевины и оболочки волокна.
Они идеально подходят для применения внутри помещений, включая локальные сети, офисные здания и местные телефонные линии связи на короткие расстояния. Одномодовое оптоволокно OS1 имеет конструкцию с плотным буфером и поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 10 км (6 миль).
Кабель со свободной трубкой
Свободно-трубчатый Кабели содержат множество волокон толщиной 250 мкм с покрытием внутри больших, прочных трубок увеличенного размера, заполненных гелем или сухих. Волокна «плавают» внутри этих трубок, что позволяет им расширяться и сжиматься при изменении температуры, обеспечивая при этом лучшую защиту от влаги и физических воздействий.
Для заделки кабеля необходимо использовать комплекты разветвителей, поскольку концы волокон неизолированы. Эти кабели предназначены для наружной прокладки на большие расстояния, включая телекоммуникационные магистрали, прокладку непосредственно в грунт и суровые условия. Одномодовое волокно OS2 имеет конструкцию со свободной укладкой, поддерживающую скорость до 100 Гбит/с и расстояние до 200 км (124 мили).
Основные эксплуатационные характеристики
Вы оцениваете производительность оптического волокна, используя такие показатели, как длина волны, пропускная способность, затухание и дисперсия.
- Длины: SMF обычно использует 1310 нм и 1550 нм для больших расстояний. MMF обычно использует 850 нм (и 1300 нм) для коротких линий связи.
- Затухание: Потеря сигнала на километр (дБ/км). Чем меньше, тем лучше. Одномодовый (SMF) имеет очень низкое затухание (≈0.2 дБ/км на 1550 нм). Многомодовый (MMF) затухание на 850 нм выше.
- Дисперсия: Вызывает распространение импульсов и ограничивает расстояние/скорость. Модовая дисперсия доминирует в многомодовом волокне; хроматическая дисперсия влияет на одномодовое волокно на больших расстояниях и высоких битрейтах.
Практические рекомендации по выбору правильного типа волокна
- Используйте одномодовый Когда вам нужны большие расстояния, перспективная очень высокая пропускная способность или бюджет позволяет использовать более дорогие приёмопередатчики. Подходит для сетей операторов связи, магистральных каналов связи и межсетевых соединений между центрами обработки данных.
- Используйте многорежимный для коротких линий внутри зданий, в центрах обработки данных или локальных сетях кампуса, где стоимость и простота использования трансивера имеют первостепенное значение. OM3/OM4 — отличный выбор для современных центров обработки данных.
- Если вы прокладываете оптоволокно в ограниченном пространстве или каналах, выбирайте волокна, нечувствительные к изгибам (например, варианты G657 для SMF).
Перспективность вашей сети
- Если ваш бюджет позволяет и вы ожидаете быстрого роста или частой модернизации, рассмотрите вариант одномодового кабеля для магистральных маршрутов — он имеет самый длительный срок службы.
- Для кампусных и внутризданий соединений OM4 (или OM5, когда желательно WDM) обеспечивает баланс стоимости и возможности модернизации.
- Стандартизируйте соединители и процедуры тестирования (бюджет потерь, рефлектограммы), чтобы будущие перемещения/добавления/изменения были предсказуемыми.
Типичные ошибки, чтобы избежать
- Смешивание типов волокон без соответствующих приемопередатчиков/адаптеров (например, слепое подключение приемопередатчиков SMF к MMF) может привести к сбоям в работе соединений.
- Недооценка потерь на разъемах и коммутационных панелях при расчете бюджета.
- Выбор устаревших OM1/OM2 для новых высокоскоростных установок — последующая модернизация обойдется дорого.
Рекомендации Seetronic по оптоволокну
Ассортимент оптоволоконных кабелей Seetronic включает промышленные кабели с низкими потерями, готовые к сборке, надежные вилки и розетки из нержавеющей стали со степенью защиты IP65/67 (2- и 4-канальные), а также полезные аксессуары (пылезащитные чехлы, адаптеры, комплекты разветвителей), которые полностью соответствуют потребностям типовых проектов.
Вид Seetronic Оптическое волокно детали продукта или запросить пользовательскую цитату.
FAQ
Каковы основные типы оптических волокон?
Существует два основных типа волокон: одномодовые и многомодовые. Одномодовое волокно имеет сердечник малого диаметра (8–10 мкм) и обеспечивает высокоскоростную передачу данных на большие расстояния. Многомодовое волокно имеет сердечник большего диаметра (50–62.5 мкм) и идеально подходит для передачи данных на короткие расстояния, например, в центрах обработки данных или корпоративных сетях.
Для чего используется одномодовое волокно?
Одномодовое оптоволокно предназначено для передачи данных на большие расстояния с высокой пропускной способностью. Оно поддерживает скорости до 100,000 XNUMX ГГц и широко используется в телекоммуникациях, магистральных сетях и высокоскоростных каналах передачи данных на расстояниях в несколько километров и более.
Для чего используется многомодовое волокно?
Многомодовое оптоволокно лучше всего подходит для передачи данных на короткие расстояния, обычно менее 1 км. Оно широко используется в локальных вычислительных сетях (LAN), центрах обработки данных и корпоративных средах благодаря более дешевым приёмопередатчикам и более лёгкому сопряжению по сравнению с одномодовым оптоволокном.
Что такое типы волокон OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5?
Это многомодовые типы волокон с различными уровнями производительности. OM1 и OM2 поддерживают скорость до 1 Гбит/с и считаются устаревшими. OM3 поддерживает скорость 10 Гбит/с на расстоянии до 300 м, OM4 расширяет этот диапазон до 550 м, а OM5 обеспечивает мультиплексирование по длине волны для более высокой пропускной способности, поддерживая скорость до 100 Гбит/с.
Что такое одномодовые волокна OS1 и OS2?
OS1 и OS2 — это одномодовые волокна. OS1 — это кабель с плотным буфером для использования внутри помещений с затуханием ≤1.0 дБ/км. OS2 использует конструкцию со свободной трубкой и гелевым наполнителем для наружного применения, обеспечивая меньшее затухание (≤0.4 дБ/км) и поддерживая большие расстояния — до 200 км при скорости 100 Гбит/с.
Как затухание влияет на производительность волокна?
Затухание измеряет потери сигнала на расстоянии. Чем меньше затухание, тем выше производительность. Одномодовое волокно имеет очень низкое затухание (~0.2 дБ/км при 1550 нм), что идеально подходит для дальних линий связи. Многомодовое волокно имеет более высокое затухание (~10 дБ/км при 850 нм), что ограничивает его применение на коротких расстояниях.
В чем разница между кабелями с плотной буферной оболочкой и кабелями со свободной трубкой?
Кабели с плотным буфером имеют защитное покрытие вокруг волокон, что делает их пригодными для использования внутри помещений. Кабели со свободной трубкой позволяют волокнам «плавать» внутри трубок, обеспечивая лучшую влаго- и термостойкость при наружном применении и передаче на большие расстояния.
Как выбрать правильный оптоволоконный кабель?
Учитывайте расстояние, пропускную способность, окружающую среду и бюджет. Используйте одномодовый кабель для высокоскоростной передачи данных на большие расстояния. Выбирайте многомодовый кабель для коротких и экономичных приложений. Также оцените особые требования, такие как тип оболочки, разъемы и будущие обновления сети, чтобы обеспечить оптимальную производительность.
Почему оптоволоконный кабель лучше медного?
Оптоволокно обеспечивает более высокую пропускную способность, меньшую задержку и меньшие потери сигнала на расстоянии по сравнению с медным кабелем. Оно поддерживает более высокую скорость передачи данных, устойчиво к электромагнитным помехам и представляет собой более перспективное решение для требовательных приложений, таких как облачные вычисления и телекоммуникации.
Что такое полное внутреннее отражение в оптических волокнах?
Полное внутреннее отражение — это принцип, позволяющий свету проходить через сердцевину волокна с минимальными потерями. Свет отражается от границы сердцевины и оболочки, обеспечивая эффективную передачу данных на большие расстояния со скоростью, близкой к скорости света.
