چگونه انواع کابل فیبر نوری داخلی را انتخاب کنیم: OM3 در مقابل OM4 در مقابل OS2؟
انتخاب کابل فیبر نوری داخلی در درجه اول به نیازهای فاصله انتقال، مشخصات نرخ داده، و نوع منبع نور استفاده شده در فرستندههای گیرنده - با فیبر چند حالته (OM3، OM4، OM5) که برای کاربردهای کوتاه-با استفاده از فرستندههای 850 نانومتری VCSEL (Vertical Cavity Laberde Surface{6}) طراحی شده است، بستگی دارد. (OS2) برای پیوندهای طولانی مدت با استفاده از لیزرهای 1310 نانومتری یا 1550 نانومتری DFB (بازخورد توزیع شده) یا منابع Fabry{11}Pero در نظر گرفته شده است. نام "OM" مخفف Optical Multimode است و از نامگذاری تعیین شده در استانداردهای ISO/IEC 11801 و TIA{15}}568 پیروی می کند، در حالی که "OS" نشان دهنده حالت تک حالت نوری است. این طبقه بندی ها قطر هسته، پهنای باند مودال و ویژگی های پراکندگی رنگی را تعریف می کنند که حداکثر فاصله انتقال را در نرخ های مختلف داده تعیین می کند.

اصول فیبر چند حالته - OM3 و OM4
فیبر OM3 دارای قطر هسته 50-میکرون (در مقایسه با 62.5-میکرون در فیبرهای قدیمی OM1/OM2) با روکش 125{16}} میکرونی است و دارای نمایه درجهبندی شده با لیزر بهینهشده است که پهنای باند موج مؤثری برابر با 200MHz5·0nkm را ارائه میکند. این مشخصات پهنای باند به این معنی است که یک سیگنال اترنت 10 گیگابیتی می تواند 300 متر قبل از اینکه تداخل بین نمادی ناشی از تاخیر حالت دیفرانسیل سیگنال را به زیر آستانه نرخ خطای بیت قابل قبول (معمولاً 10^-12 برای برنامه های اترنت) کاهش دهد، منتشر شود. حالا اینجاست که جالب می شود - فیبر OM4 از همان هندسه 50/125 میکرون مانند OM3 استفاده می کند، اما از طریق تلورانس های تولیدی سخت تر در نمایه ضریب شکست، به پهنای باند مودال موثر 4700 مگاهرتز کیلومتر دست می یابد، که به 550 متر گیگا بایت Ebgather / E10 گسترش می یابد. فواصل از 100 متر (OM3) تا 150 متر (OM4) با استفاده از فرستنده های نوری موازی با 8 یا 20 کانال فیبر.
تفاوت هزینه بین کابل OM3 و OM4 از حدود سال 2015 که حجم تولید فیبر OM4 افزایش یافت، به طور قابل توجهی کاهش یافته است - در حال حاضر شما به قیمت 15-20% حق بیمه برای OM4 در مقابل OM3 در خرید کابل انبوه (1000+ OM4) در خرید کابل فله ({8}} متراژهای کوچک) نگاه میکنید. هزینهها بر هزینههای مواد در راهحلهای پایانداده{15}}کارخانه غالب است. برخی از بخشهای خرید همچنان OM3 را برای صرفهجویی در هزینههای کوتاه مدت (50 تا 100 متر) مشخص میکنند، جایی که پهنای باند اضافی OM4 هیچ مزیت عملی ندارد، اما وقتی میخواهید 40GbE یا 100GbE را روی زیرساختهای موجود فشار دهید و پیوندهای OM3 را از فاصلهای که نیاز دارید را کشف کنید، میتواند باعث ایجاد مشکلاتی در طول بهروزرسانیهای بعدی شود.
با مشاهده این بازی در مرکز داده دانشگاه در 2019 -، آنها OM3 را در سال 2013 در سرتاسر ساختمان نصب کرده بودند، هنگام اتصال سوئیچ های 10GbE، که عمدتاً 80-پیوندهای افقی 120 متری بین اتاق های تجهیزات را اجرا می کردند. همه چیز خوب کار می کرد تا اینکه آنها سعی کردند با استفاده از فرستنده گیرنده های QSFP+ SR4 به 40 گیگابایت ارتقا دهند، که فقط برای 100 متر در OM3 رتبه بندی می شوند. حدود 30 درصد از پیوندهای آنها از این فاصله فراتر رفتند و به اجرای فیبر جدید (گران قیمت، مخرب) یا استقرار گیرنده های تک حالته LR4 (4 برابر هزینه اپتیک چند حالته SR4) نیاز داشتند. در ابتدا نصب OM4 ممکن است 3000 دلار بیشتر هزینه داشته باشد و در نهایت 45000 دلار برای راه حل ها هزینه شود.
ویژگی های فیبر OS2 تک حالته-
فیبر OS2 دارای هسته بسیار کوچکتر - 8.2 تا 9.5 میکرون بسته به سازنده و طراحی خاص است (G.652 در مقابل خمش G.657-انواع بهینه شده) - که تنها از یک حالت انتشار در طول موجهای بالاتر از تقریباً 1260 نانومتر پشتیبانی میکند، و با حذف کامل فاصله اولیه و پراکندگی مودال به طور کامل، امکان انتشار محدود را فراهم میکند. میرایی (معمولاً 0.35-0.40 دسی بل در کیلومتر در 1310 نانومتر و 0.19{16}} 0.25 دسی بل در کیلومتر در 1550 نانومتر برای فیبر استاندارد G.652.D) و پراکندگی رنگی (حدود 17·5·kmnm در دقیقه فیبر غیر{23}}پراکندگی-جابجا شده). نام OS1 از نظر فنی به فیبر با تضعیف کمتر یا مساوی 1.0 dB/km اشاره دارد، در حالی که OS2 کمتر یا مساوی 0.4 dB/km را مشخص میکند، اما در عمل هیچکس دیگر OS1 را تولید نمیکند - همه اسناد تک حالته مدرن با مشخصات OS2 و استانداردهای سازگاری OS1 عمدتاً مطابق با استانداردهای OS2 هستند.
کابل OS2 دارای رتبه داخلی/خارجی معمولاً از ساختار محکم-بافری با پوشش ثانویه 900-میکرون روی پوشش اولیه 250-میکرونی که در طول کشش فیبر اعمال میشود، استفاده میکند، که حفاظت مکانیکی را فراهم میکند و اجازه پایان مستقیم بدون کیت فرکاسیون را میدهد. این در تضاد با کابلهای کارخانه بیرونی است که از ساختار لولهای شل استفاده میکنند که در آن چندین الیاف (معمولاً 6{10}}12) در داخل لولههای پر از ژل{11} قرار میگیرند که در برابر رطوبت محافظت میکنند و اجازه انبساط/انقباض حرارتی را بدون فشار دادن به شیشه میدهند. اگر واقعاً بخواهید میتوانید کابل لوله را در فضای باز بکشید، اما از رتبهبندیهای Plenum (CMP بر اساس ماده 770 NEC) عبور نمیکند، زیرا ترکیبات ژل و مواد لوله پلیاتیلن دود و گازهای سمی بیش از حد در طول احتراق تولید میکنند - داخل ساختمان، مواد محکم و غیرقابل استفاده{14} ترکیبات دارای رتبه پلنوم بر اساس فلوروپلیمرهایی مانند FEP یا PVDF.

مبادله فاصله و نرخ داده
برای اترنت 10 گیگابیتی، OM3 300 متر را پشتیبانی میکند، OM4 آن را تا 550 متر افزایش میدهد، در حالی که حالت OS2 تک-به 10 کیلومتر با اپتیک 10GBASE{9}LR یا 40 کیلومتر با فرستندههای 10GBASE{12}ER{12}یا بیشتر{12} میرسد (و بیشتر فرستنده ها، اگرچه در برخی مواقع با محدودیت های پراکندگی رنگی مواجه می شوید که نیاز به جبران پراکندگی دارند). در 40 گیگابیت، فواصل چند حالته به طور چشمگیری کاهش می یابد - OM3 تنها 100 متر را مدیریت می کند و OM4 با استفاده از اپتیک موازی SR4 150 متر می گیرد، در حالی که 40GBASE-LR4 در حالت تک{{25}10 کیلومتر را پوشش می دهد. این کاهش فاصله به این دلیل اتفاق میافتد که استانداردهای چند حالته 40GbE و 100GbE از انتقال موازی (4 یا 10 فیبر در هر جهت) با 10Gbps یا 25Gbps در هر خط استفاده میکنند تا یک جریان سریال با سرعت 40Gbps یا 100Gbps، و نرخهای باند فیبر به محدودیتهای مدال نزدیک میشوند.
توجه داشته باشید، 40GBASE{1}}SR4 BiDi نیز وجود دارد که از مالتی پلکسی تقسیم طول موج برای ارسال دو جریان 20 گیگابیت بر ثانیه در هر فیبر استفاده می کند (در مجموع 40 گیگابیت در ثانیه در یک اتصال LC تک دوبلکس به جای نیاز به 8 فیبر با کانکتورهای MPO)، اما در واقع فقط برای 14 متر رتبه بندی شده است و هرگز در 10 متر دیده نمی شود. اپتیک بیش از استاندارد SR4 هزینه دارد در حالی که هیچ مزیت فاصله ای ندارد - رویکرد BiDi برای برنامه های CWDM یا DWDM در فیبر تک حالته که در آن سعی می کنید استفاده از جفت فیبر را به حداکثر برسانید، منطقی تر است.
چه زمانی از چه چیزی استفاده کنیم
قانون کلی: چند حالته برای{0}}پیوندهای ساختمانی زیر 300 متر (مرکز داده، ستون فقرات پردیس بین ساختمانها در یک ملک، توزیع طبقه اداری بزرگ)، حالت تک-برای شبکههای بین-پردیس ساختمانی بیش از 300 متر یا هر اتصالی که در نهایت ممکن است نیاز به وسعت چندین کیلومتر داشته باشد. در دسته چند حالته، OM4 از حدود سال 2016 به استاندارد واقعی برای نصبهای جدید تبدیل شده است-2017، علیرغم حق بیمه هزینه، زیرا مسیر ارتقاء 25GbE و 100GbE از پهنای باند اضافی بهره میبرد و به - میرسد، حتی اگر امروز در حال نصب 10GbE بیشتر بیمه نامه هستید، هزینه بیمه 10GbE اضافی بهتر است. در برابر نیاز به کابل کشی مجدد در پنج سال.
اکنون فیبر OM5 نیز وجود دارد که مشخصات پهنای باند بهینهشده لیزر را گسترش میدهد تا شامل طول موج 953 نانومتر برای برنامههای کاربردی تقسیمموج کوتاه (SWDM) - به جای 40GbE و 100GbE با استفاده از اتصالهای LC دوطرفه به جای 4 موج 5، 10. 880، 910، 953 نانومتر) با 10 گیگابیت بر ثانیه یا 25 گیگابیت بر ثانیه در هر طول موج. از نظر تئوری عالی به نظر می رسد، در عمل خوب کار می کند، اما در دسترس بودن و هزینه فرستنده گیرنده همچنان مشکل است. از سال 2024، فروشندگان اصلی سوئیچ هنوز به طور پیش فرض از اپتیک SR4 برای چند حالته 40/100GbE به جای SWDM استفاده می کنند، بنابراین مزایای OM5 واقعاً قابل تحقق نیستند مگر اینکه شما به طور خاص پیرامون آن طراحی کنید. حق بیمه هزینه بیش از OM4 در حال حاضر حدود 25 تا 30 درصد است، که باعث می شود زمانی که OM4 از قبل اکثر نیازهای فاصله مرکز داده را پوشش می دهد، فروش سختی داشته باشد.

در اقتصاد بلندمدت-یک حالت-برنده است
در اینجا چیزی است که در ادبیات فروشنده به اندازه کافی تأکید نشده است - فیبر تک حالته-هزینه های اولیه بیشتری دارد (کابل کمی گران تر است، اتصال دهنده ها به دقت بیشتری نیاز دارند بنابراین کار پایان کار بیشتر می شود، فرستنده گیرنده 2-چهار برابر هزینه اپتیک چند حالته معادل هزینه دارد) اما زیرساخت اساساً برای همیشه دوام می آورد. فیبر OS2 را همین امروز نصب کنید و از 10GbE، 25GbE، 40GbE، 100GbE، 400GbE، احتمالاً 800GbE و 1.6TbE پشتیبانی می کند، هنگامی که این استانداردها در نهایت رسید - شما فقط فرستنده گیرنده های فیبر را تعویض کنید تا ارتقاء یابد. چند حالته چرخه عمر فناوری کوتاه تری دارد زیرا هر نسل از اترنت با سرعت بالاتر به محدودیت های پهنای باند مودال نزدیک می شود. فیبر OM1/OM2 که در دهه 1990 نصب شده بود در اواسط دهه 2000 برای 10 گیگابایت ناکافی شد، OM3 از دهه 2000 امروز با 40/100 گیگابیت اکسپلورر دست و پنجه نرم می کند، و OM4/OM5 احتمالاً محدودیت هایی در حدود 400 گیگابیت یا 800 گیگابایت خواهد داشت.
محاسبه هزینه کل مالکیت در طول 20 سال به شدت به حالت تک-برای هر پیوندی که در مدت طولانی-در خدمت میماند، حتی پیوندهای کوتاه - ترجیح میدهد، هزینه اولیه بالاتر طی دو دهه مستهلک میشود، در حالی که چند حالته ممکن است نیاز به جایگزینی یا تکمیل رشتههای فیبر اضافی برای پشتیبانی از ارتقاء پهنای باند داشته باشد. مشکل این است که مدیریت هزینه های اولیه بالاتر را بر اساس مزایای آتی فرضی تایید کند. CFO قیمت 45 هزار دلار (چند حالته) را در مقابل 68 هزار دلار (تک حالت-) برای کابل کشی ساختمان می بیند و عدد پایین تر را انتخاب می کند، به پروژه کابل کشی مجدد 30 هزار دلاری هفت سال بعد که چند حالته ناکافی می شود فکر نمی کند.
در سال 2004 روی یک شبکه بیمارستانی کار کردند که فیبر OM2 (62.5/125{13}}میکرون) را در سال 2004 در سرتاسر مرکز نصب کردند، که برای زیرساخت 1GbE که در آن زمان داشتند خوب بود. تا سال 2014 آنها به 10GbE برای سیستم های تصویربرداری پزشکی نیاز داشتند (سی تی اسکنر، MRI، رادیوگرافی دیجیتال فایل های عظیمی تولید می کنند)، اما OM2 فقط از 10GbE تا 33 متر پشتیبانی می کند و بیشتر دویدن آنها 80-150 متر بین کمد تجهیزات بود. در نهایت به نصب زیرساختهای تک حالت موازی{20}}در حالی که چند حالته قدیمی در جای خود باقی میماند (زیرا حذف آن مستلزم باز کردن دیوارها و سقفها در سرتاسر تأسیسات عملیاتی بود)، بنابراین اکنون دو کارخانه فیبر کامل وجود دارد - یکی که برای اتصالات 1GbE به سیستمهای کمتر حیاتی، یکی برای شبکههای پزشکی 10GbE استفاده میشود. مجموع هزینه شامل اختلال در عملیات بیمارستان احتمالاً به 200 هزار دلار رسیده است، در مقابل شاید 80 هزار دلار اگر آنها در ابتدا تک حالته را نصب می کردند.
انواع اتصالات و ملاحظات قطبیت
حالت چند حالته OM3/OM4/OM5 معمولاً از کانکتورهای دوبلکس LC برای کاربردهای 1/10GbE (دو فیبر، یک انتقال و یک دریافت) یا اتصالات MPO/MTP برای اپتیک موازی 40/100GbE (8، 12 یا 24 فیبر در یک کانکتور مستطیلی منفرد) استفاده می کند. وضعیت MPO پیچیده میشود زیرا سه روش قطبیت وجود دارد (روش A، روش B، روش C به ازای TIA{12}}568) که بر نحوه اتصال فیبرهای انتقالی در یک سر به فیبرهای دریافتی در انتهای دیگر تأثیر میگذارد، و اختلاط انواع قطبیت باعث ایجاد پیوندهای غیرعملکردی میشود که به نظر میرسد قدرت نوری خوبی دارند، اما ترافیک عبور نمیکنند. من زمان زیادی را صرف عیبیابی پیوندهای «مرده» 40 گیگابایتی کردهام که مشخص شد کابلهای ترانک روش A هستند که به مجموعههای شکست روش B متصل هستند.
حالت تک-OS2 تقریباً همیشه از کانکتورهای دوبلکس LC یا SC در برنامههای کاربردی استفاده میکند، بهطوریکه SC در نصبهای قدیمیتر (دهه 1990{3}}اوایل دهه 2000) رایجتر است و LC به دلیل اندازه کوچکتر که باعث تراکم پورت بالاتر در وصلهپنلها و صفحه سوئیچ میشود، پس از سال 2005 غالب شد. برخی از برنامههای کاربردی با تراکم فوقالعاده-از کانکتورهای MDC (کابل توزیع چند-فیبر) یا MXC استفاده میکنند که 2 تا 4 جفت فیبر را در بدنههای کانکتوری شبیه به LC دوبلکس سنتی بستهبندی میکنند، اما اینها به پذیرش گستردهای در خارج از مراکز دادههای ابرمقیاس میلی متری نرسیدهاند.
تغییرات ساخت کابل
کابلهای فیبر داخلی در چندین نوع ساختاری وجود دارند: - کابلهای توزیع محکم-کابلهای توزیع بافر (چند فیبر بافر جداگانه در یک ژاکت)، کابلهای شکسته (چند فیبر سیمپلکس تنگ-الیاف بافر هر کدام با زیر-کابلهای زیر-در داخل یک طناب زیپ{4})، و ژاکت{4} بیرونی الیاف در شکل-8 مقطع-). کابل توزیع برای تعداد فیبر بالا (12-144 فیبر) که بین پچ پانل ها اجرا می شود، مقرون به صرفه ترین است. کابل بریکوت هزینه بیشتری دارد، اما کاهش فشار فردی را در هر فیبر فراهم می کند، که برای اتصالات مستقیم تجهیزات بدون پچ پانل مفید است. zipcord عمدتا برای پچ کوردهای کوتاه و جامپرها است.
کابل Plenum در مقابل رایزر برای مطابقت با NEC مهم است - کابل پلنوم (CMP یا OFNP) میتواند در هوا اجرا شود-در فضاهای جابجایی بالای سقفهای افتدار یا زیر طبقات مرتفع بدون مجرا، از موادی استفاده میکند که شعله را منتشر نمیکنند و حداقل دود/گازهای سمی را در هنگام آتشسوزی تولید میکنند. کابل رایزر (CMR یا OFNR) ارزانتر است، اما محدود به شفتهای عمودی است و اگر در فضاهای پلنوم نصب شود، باید در مجرای آن قرار گیرد. تفاوت عملکرد بین فیبر پلنوم و رایزر صفر است - ویژگیهای نوری یکسان، قابلیتهای انتقال یکسان - این صرفاً مربوط به ایمنی آتشسوزی و رعایت قوانین ساختمان است. تفاوت قیمت معمولاً 20{7}}40 درصد است، که وسوسه استفاده از کابل با درجه بالابر را در همه جا ایجاد میکند و الزامات پلنوم را نادیده میگیرد، اما این یک نقض کد است که در طول بازرسی ساختمان علامتگذاری میشود و در صورت وقوع آتشسوزی احتمالاً پوشش بیمه را از بین میبرد.
در سال 2021، یک پیمانکار در یک پروژه ساختمان اداری سعی در کشیدن رایزر{0}}رایزر OM4 در فضاهای سقفی داشت، زیرا GC در حال کاهش حاشیه بود و پیمانکار فرعی برق می خواست 4000 دلار در هزینه کابل صرفه جویی کند. بازرس ساختمان آن را در-در بازرسی شدید گرفتار کرد، آنها را وادار کرد همه چیز را بردارند و دوباره با کابل پلنوم{6} بکشند. صرفه جویی در چهار گراند برای آنها چهل هزار هزینه داشت و GC دیگر آن زیربنایی را استخدام نکرد.
شعاع خم و شیوه های نصب
کابل فیبر نوری را نمیتوان بهاندازه مسی محکم خم کرد - حداقل شعاع خمش در حین نصب معمولاً 10 برابر قطر کابل برای فیبر استاندارد، 7.5 برابر برای فیبر خم-بیحساس (G.657.A2/B3 برای حالت- تک حالت، OM{8}} برای چند حالت خمشی، OM{8}} بهینهسازی شده{8}} و برای چند حالت خمشی{8}} اعمال میشود. خم شدن در حین نصب؛ خمهای استاتیک در نصب دائمی میتوانند کمی محکمتر باشند (قطر 5 برابر برای انواع خم{11}بهینهشده). از این محدودیت ها تجاوز کنید و باعث تلفات خمشی می شوید که سیگنال را تضعیف می کند و به طور بالقوه باعث ایجاد پیوندهای حاشیه ای می شود که به طور متناوب کار می کنند یا زمانی که تغییرات دما فشار متفاوتی به فیبر وارد می کند از بین می روند.
کشش کشش همچنین برای اکثر کابلهای داخلی در حین نصب، حداکثر - 225 پوند اهمیت دارد، که به نظر زیاد میرسد، اما در کششهای طولانی از مجرای با خم شدنهای متعدد، به سرعت به دست میآید. تجهیزات نظارت بر تنش وجود دارد، اما هزینه نصب را افزایش می دهد، بنابراین بسیاری از پیمانکاران فقط آنقدر می کشند که احساس سختی کنند و امیدوارند که از رتبه بندی ها تجاوز نکنند. این باعث آسیب پنهانی می شود که ممکن است بلافاصله ظاهر نشود اما طول عمر و قابلیت اطمینان فیبر را کاهش می دهد.
ببینید، مشکل نصب فیبر این است که هیچ آزمایش میدانی آسانی وجود ندارد که تأیید کند در طول کشش به چیزی آسیب نرساندهاید - یک OTDR میتواند تضعیف و تلفات برگشتی را اندازهگیری کند، اما آسیب خمشی در ابتدا در محدودههای قابل قبول قرار میگیرد، تنها پس از چرخه حرارتی یا استرس مکانیکی که ریزترکها را در طول ماهها یا سالها منتشر میکند مشکلساز میشود. بنابراین، نصبهایی را دریافت میکنید که در هنگام راهاندازی به خوبی تست میشوند، تست پذیرش را پشت سر میگذارید، سپس ۱۸ ماه بعد که فیبرها ظاهراً تصادفی شروع به شکست میکنند، مشکلاتی ایجاد میشود.
رویکرد بهتر شامل نظارت صحیح بر نصب (در واقع تماشای نصب کنندگان و توقف آنها در هنگام مشاهده اقداماتی مانند خم شدن تیز یا نیروی کشش بیش از حد)، آموزش اجباری در مورد جابجایی فیبر، و ایجاد حلقه های سرویس کافی و کاهش فشار در نقاط پایانی است تا فیبر تحت کشش مداوم قرار نگیرد. هزینه نصب ممکن است 5-10% بیشتر باشد، اما از اکثر مشکلات قابلیت اطمینان طولانی مدت جلوگیری می کند.
حالت تک-در مقابل چند حالته برای برنامههای داخلی در نهایت به نیازهای مسافت، برنامههای ارتقاء و محدودیتهای بودجه مربوط میشود - برای مسیرهای کوتاه زیر 100 متر که در آن 10GbE کافی است و 40/100GbE مورد نیاز نیست، OM3 خوب کار میکند و باعث صرفهجویی در هزینه میشود. برای 100-دوی 300 متری با ارتقاء احتمالی آینده به +40 گیگابیت، OM4 فضای سر لازم را فراهم میکند. برای هر چیزی فراتر از 300 متر یا هر پیوندی که بیش از 10 سال در خدمت بماند، OS2 یک حالت{15}}با وجود هزینه های اولیه بالاتر، ارزش بلندمدت بهتری را ارائه می دهد. صرف نظر از اینکه کدام نوع فیبر را انتخاب می کنید، کیفیت نصب را ارزان نکنید، زیرا شیوه های بد نصب، پتانسیل بهترین فیبر را نیز از بین می برد.




