دانش

Single Mode و Multimode Fiber چیست؟

تفاوت اصلی درفیبر نوریارتباط در نحوه انتشار سیگنال های نوری نهفته است.فیبر تک حالتهبه سیگنال های نور اجازه می دهد تا در یک مسیر مستقیم از مرکز فیبر حرکت کنند، در حالی کهفیبر چند حالتهاز پرتوهای نور متعددی پشتیبانی می کند که به طور همزمان در زوایای مختلف از طریق انکسار در فیبر منتقل می شوند.

کابل های فیبر نوری تک حالتهقطر هسته فقط 9 میکرون - معادل یک-دهم ضخامت موی انسان است. پرتوهای نور تقریباً هیچ انعکاسی را در داخل تجربه نمی کنند و در امتداد یک مسیر مستقیم منتشر می شوند. این طراحی اعوجاج سیگنال را به حداقل می‌رساند و آن را برای انتقال از راه دور ایده‌آل می‌کند.کابل فیبر نوری چند حالتهدارای قطر هسته 50 میکرون یا 62.5 میکرون است. هسته ضخیم تر به این معنی است که چندین مسیر نور می توانند به طور همزمان کار کنند. در حالی که این مقداری پراکندگی مودال ایجاد می‌کند، عملکرد در برنامه‌های{4} در فاصله کوتاه عالی باقی می‌ماند.
 

تفاوت های کلیدی بین فیبر تک حالته و چند حالته

اندازه هستهواضح ترین استتفاوت بین حالت تک و چند حالتهفیبر راهسته فیبر تک حالتهاندازه 9 میکرون نیاز به دقت بسیار بالایی برای منابع نور و اتصالات دارد، در حالی کهفیبر نوری چند حالتههسته 50/62.5 میکرون "قابلیت جمع آوری نور" قوی تری را ارائه می دهد، که نیاز به دقت اتصال را کاهش می دهد. به همین دلیل استفیبر چند حالتهدر محیط هایی مانند مراکز داده که نیاز به تغییر مکرر پچ کورد دارند، محبوبیت بیشتری دارد.

در مورد منابع نور و طول موج،طول موج های فیبر تک حالتهمعمولاً از منابع لیزری 1310 یا 1550 نانومتری استفاده می کنند، ترکیبی که فواصل انتقال بیشتری را فراهم می کند.فیبر چند حالتهاستفاده می کندطول موج 850 نانومتر یا 1300 نانومترجفت شده با منابع نور LED یا VCSEL. هزینه های ساخت VCSEL به مراتب کمتر از لیزر است که دلیل اصلی آن استچند حالتهسیستم ها هزینه های سرمایه گذاری اولیه نسبتا کمتری دارند.

پراکندگی یک عامل کلیدی بر عملکرد انتقال است. درفیبر نوری چند حالته، پرتوهای نوری که مسیرهای مختلفی را طی می کنند در زمان های مختلف به انتهای گیرنده می رسند. این پراکندگی مودال باعث اعوجاج سیگنال می شود و فاصله انتقال را محدود می کند. به طور کلی،فیبر چند حالتهعملکرد به طور قابل توجهی بیش از 300-500 متر کاهش می یابد.فیبر نوری تک حالتهاز مسائل پراکندگی مودال به دلیل داشتن تنها یک مسیر نوری جلوگیری می کند و به راحتی به فواصل انتقال چندین کیلومتر یا حتی ده ها کیلومتر می رسد.

فاصله و سرعت انتقال

درجات مختلف فیبر تغییرات فاصله قابل توجهی را در سرعت های مختلف نشان می دهند.حالت تکفیبر OS2 می تواند به طور پایدار 10{5}}کیلومتر فواصل انتقال را در همه درجه های سرعت از 1 گیگابیت تا 100 گیگابیت پشتیبانی کند. این ثبات آن را به اولین انتخاب برای کاربردهای مسافت طولانی تبدیل می کند.

فیبر چند حالتهعملکرد ارتباط نزدیکی با سرعت دارد. در برنامه های اترنت 1 گیگابایتی، همه درجه هایفیبر چند حالتهاز OM1 تا OM5 می تواند مسافت 550{7}} متری را پشتیبانی کند. با این حال، وقتی سرعت به 10 گیگابیت افزایش می‌یابد، OM1 و OM2 دیگر نمی‌توانند الزامات را برآورده کنند - فقط OM3 و OM4 می‌توانند به ترتیب 300 متر و 400 متر را پشتیبانی کنند. در برنامه های پرسرعت بالای 25 گیگابایت،فاصله فیبر چند حالتهبیشتر کاهش می یابد. OM3 فقط می تواند 70-100 متر را پشتیبانی کند، OM4 می تواند به 100-150 متر برسد، در حالی که آخرین OM5 می تواند 400 متر را در برنامه های 100Gb پشتیبانی کند.

هر چندمحدوده فیبر چند حالتهمحدود است، در سناریوهای مسافت کوتاه-مثل فضای داخلی مرکز داده، فاصله 300-400 متری کاملاً کافی است. برای شبکه های پردیس که نیاز به اتصالات متقابل ساختمانی یا فواصل طولانی تر دارند،فیبر تک حالتهتنها انتخاب است

تجزیه و تحلیل هزینه

هنگام بحث در مورد هزینه ها، بسیاری از مردم ابتدا به خود قیمت کابل فکر می کنند. در واقع،کابل های تک حالتهمعمولا 20-30% ارزان تر از درجه بالا هستندکابل های فیبر نوری چند حالته(مانند OM4) به دلیل فرآیندهای تولید بالغ. تفاوت هزینه واقعی در ماژول های نوری است.

با در نظر گرفتن سرعت 1 گیگابایت به عنوان مثال، تفاوت قیمت بینحالت تکوچند حالتهماژول های SFP حداقل هستند و به ترتیب تقریباً 10 و 9 دلار هستند. با این حال، با افزایش سرعت، شکاف ها ظاهر می شوند. 10Gbحالت تکماژول های SFP+ حدود 27 دلار قیمت دارند، در حالی کهچند حالتهنسخه ها فقط 20 دلار نیاز دارند. برای 100 گیگابایت QSFP28،حالت تکقیمت ماژول ها به 499 دلار می رسد، در حالی کهچند حالتهنسخه ها فقط 99 - دلار با تفاوت 400 دلار هستند.

از منظر هزینه، احتمالات ارتقاء آینده باید در نظر گرفته شود. در صورت انتخابفیبر چند حالته، ممکن است ارتقاء از OM1 به OM3 و سپس به OM4 را تجربه کنید، با هر ارتقای نیاز به کابل کشی جدید و افزایش قابل توجه هزینه های نیروی کار. انتخاب کردنفیبر تک حالتهامکان استقرار یک بار- OS2 را فراهم می کند، با افزایش سرعت بعدی که فقط نیاز به ارتقاء ماژول نوری بدون جایگزینی لایه فیزیکی دارد.

برای-پروژه‌های کوتاه‌مدت یا سناریوهای بودجه{1}}محدود،فیبر چند حالتهمزیت کم هزینه ماژول آشکار است. با این حال، برای برنامه ریزی ساخت و ساز درازمدت-فیبر تک حالتهسرمایه گذاری اولیه ماژول نوری بالاتری دارد، از ساخت و ساز مکرر جلوگیری می کند و در دراز مدت اقتصادی تر است.

سازگاری

فیبر تک حالته و چند حالتهمطلقا نمی توان با هم مخلوط کرد - این یک قانون آهنین در مهندسی شبکه است. دلیل آن در تفاوت بسیار زیاد در اندازه هسته نهفته است. زمانی که یک هسته 9 میکرونیفیبر تک حالتهبه یک هسته 50 میکرونی متصل می شودفیبر چند حالته، افت نوری 10-20dB تولید می کند که برای ایجاد شکست کامل لینک کافی است. برعکس،فیبر چند حالتهاتصال بهفیبر تک حالتههمچنین به دلیل عدم تطابق عددی دیافراگم، پرتوهای نور را به درستی متمرکز نخواهد کرد.

در نصب واقعی، می توانید با ژاکت تشخیص دهیدرنگ. طبق استانداردهای TIA-598C،رنگ فیبر تک حالتهژاکت زرد است، در حالی کهفیبر چند حالتهاز کت های نارنجی یا آبی استفاده می کند. در قاب های توزیع در اتاق های تجهیزات، انواع الیاف باید به وضوح برچسب گذاری شده و از نظر فیزیکی ایزوله شوند تا از درج نادرست{1} جلوگیری شود.

با این حال، موارد خاص وجود دارد. با استفاده از پچ کوردهای تهویه مطبوع، 1000BASE-LXحالت تکماژول های SFP می توانند روی آن کار کنندفیبر چند حالته. علاوه بر این، از طریق مبدل های فیبر رسانه ای، پل زدن بینحالت تکوچند حالتهبخش های شبکه ممکن است، اما این تجهیزات اضافی و نقاط خرابی را اضافه می کند. به طور کلی، این راه حل های راه حل توصیه نمی شود.

چگونه انتخاب کنیم؟

هنگام انتخاب بینفیبر تک حالته یا چند حالته، مهمترین معیار فاصله انتقال است. اگر فاصله ارسال سناریوی برنامه شما بیش از 1 کیلومتر باشد،فیبر تک حالتهتنها انتخاب است، از جمله شبکه های پردیس، شبکه های شهری، و سناریوهای مشابه.

برای کاربردهای مسافت کوتاه-مانند فضای داخلی مرکز داده و طبقات اداری سازمانی، اگر فاصله انتقال در 300 متر باشد،فیبر چند حالتهانتخاب اقتصادی تر است OM3 یا OM4فیبر چند حالتهجفت شده با ماژول های نوری VCSEL می تواند فواصل انتقال 300-400 متر را با سرعت 10 گیگابیت فراهم کند و به طور کامل نیازهای اتاق تجهیزات را برآورده کند. علاوه بر این،چند حالتهماژول‌های نوری ارزان‌تر هستند و هزینه‌های کابل‌کشی با چگالی بالا را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهند.

برای بخش‌های فرانت‌هال شبکه 5G، به دلیل نیاز به ارسال{1}}تأخیر کم سیگنال‌های 25 گیگابایتی eCPRI با فواصل انتقال معمولاً چندین کیلومتر،فیبر تک حالتهپیکربندی استاندارد است. در شبکه های سازمانی، با استفاده ازفیبر چند حالتهبرای دسترسی به کف وفیبر تک حالتهبرای ستون فقرات بین-ساختمانی یک رویکرد استقرار ترکیبی رایج و اقتصادی است.

سوالات متداول

LC، SC، MPO/MTP - چگونه انتخاب کنیم؟

1G/10G تک هسته ای-دوطرفه: معمولی LC-LC (شایع ترین)

40G/100G SR4 (موازیچند حالته): معمولا استفاده می شودMPO/MTP

100 گرم LR4 (حالت تکWDM): معمولاً از LC استفاده کنید

کدام یک - یک حالت یا فیبر چند حالته بهتر است؟
فیبر تک حالته و فیبر چند حالتههر کدام از نظر هزینه و کاربرد مزایایی دارند. به سادگی مناسب ترین مورد را بر اساس نیازهای برنامه خود انتخاب کنید.

آیا چند حالته می تواند از ماژول های تک حالته استفاده کند؟ آیا حالت تک می تواند از ماژول های چند حالته استفاده کند؟
به طور کلی نمی توان مخلوط کرد:

SR (چند حالته) ماژول ها: به فیبر OM (850 نانومتر) نیاز دارند، معمولاً طبق مشخصات در OS2 کار نمی کنند

LR/ER (حالت تک) ماژول ها: به OS2 (1310/1550nm) نیاز دارند، ممکن است از دست دادن/پراکندگی/انعکاس باعث ناپایداری یا عدم انطباق{3}} با فیبر OM شود.

شیشه فیبر نوری چیست و چرا برای انتقال اطلاعات از راه دور به پلاستیک ترجیح داده می شود؟

شیشه فیبر نوری از الیاف سیلیسی بسیار خالص-منعطف ساخته شده است که برای انتقال نور از طریق بازتاب کامل داخلی طراحی شده است. این ماده به عنوان یک ماده اصلی در مخابرات مدرن، تصویربرداری پزشکی و سیستم‌های سنجش عمل می‌کند. در مقایسه با شیشه معمولی، شیشه فیبر نوری از دست دادن سیگنال بسیار کمتری را در فواصل طولانی ارائه می دهد. همچنین در انتقال داده‌های-با سرعت بالا و برد{5}}از پلاستیک بهتر عمل می‌کند و آن را به انتخابی ارجح برای شبکه‌های ارتباطی پیشرفته تبدیل می‌کند.