دانش

فیبر نوری پایه و اساس شبکه های ارتباطی مدرن است، اما یک محصول واحد نیست. دو نوع اصلی فیبر نوری عبارتند ازفیبر یک حالت-(SMF) وفیبر چند حالته(MMF). درک تفاوت بین این دو نوع کابل فیبر نوری - و دانستن زمان استفاده از هر یک از آنها - برای هر کسی که قصد استقرار شبکه، ارتقاء زیرساخت موجود، یا مشخص کردن فیبر برای مرکز داده، محوطه دانشگاه یا پروژه مخابراتی را دارد، ضروری است.

این راهنما توضیح می‌دهد که فیبر نوری چگونه طبقه‌بندی می‌شود، زیرشاخه‌ها و استانداردهای کلیدی را در هر دسته تقسیم می‌کند، و راهنمایی عملی برای انتخاب فیبر مناسب برای شبکه شما ارائه می‌دهد.

چگونه فیبر نوری طبقه بندی می شود

یکی از دلایلی که انواع فیبر ممکن است گیج کننده به نظر برسند این است که چندین روش معتبر برای طبقه بندی فیبر نوری وجود دارد. رایج ترین روش ها عبارتند از:

• با انتشار نور (حالت):فیبر تک حالته -در مقابل فیبر چند حالته - عملی ترین نقطه شروع برای اکثر خریداران است.
• بر اساس نمایه ضریب شکست:مرحله-فیبر شاخص در مقابل درجه بندی-فیبر شاخص - نحوه ساختار ضریب شکست هسته را توضیح می‌دهد.
• بر اساس مواد:فیبر شیشه در مقابلفیبر نوری پلاستیکی- مشخص می کند که فیبر از چه چیزی ساخته شده است.
• بر اساس استانداردها:کلاس های OM (OM1-OM5) برای چند حالته. G.652، G.657، و غیرهتوصیه‌های ITU-T G.65xبرای حالت تک-.

برای مهندسان، برنامه‌ریزان شبکه و تیم‌های تدارکات، مفیدترین رویکرد این است که با تصمیم‌گیری تک حالته در مقابل چند حالته شروع کنند، سپس با سناریوی استاندارد و استقرار محدود شوند. سایر روش‌های طبقه‌بندی - نمایه ضریب شکست، مواد - پس‌زمینه مفیدی را ارائه می‌دهند، اما به ندرت تصمیم خرید اولیه را در پروژه‌های شبکه اصلی هدایت می‌کنند.

Single-حالت در مقابل فیبر چند حالته: تفاوت‌های کلیدی

فیبر تک حالت-دارای یک هسته کوچک (معمولاً در حدود 8-10 میکرومتر) که تنها به یک حالت نور اجازه انتشار می دهد. این امر پراکندگی مودال را حذف می‌کند و به سیگنال‌ها اجازه می‌دهد تا مسافت‌های طولانی را با کمترین تخریب طی کنند - و آن را به انتخاب استاندارد برای ستون‌های مخابراتی، شبکه‌های مترو، شبکه‌های دسترسی، و پیوندهای{4}}طولانی تبدیل می‌کند.

فیبر چند حالتهدارای یک هسته بزرگتر (50 میکرومتر یا 62.5 میکرومتر) است که بسیاری از حالت های نور را به طور همزمان پشتیبانی می کند. این به طور گسترده برای پیوندهای کوتاه‌تر-در ساختمان‌های سازمانی، ستون فقرات دانشگاه، ومراکز داده، که در آن فواصل پیوند معمولاً زیر چند صد متر است.

یک تصور غلط رایج این است که قیمت کابل به تنهایی تعیین می کند که کدام فیبر ارزان تر است. در عمل، هزینه کل سیستم به شدت به فرستنده، کانکتورها و کار نصب بستگی دارد. برای محیط‌های کوتاه-دسترسی سازمانی و مرکز داده، فیبر چند حالته اغلب هزینه کل سیستم کمتری را ارائه می‌کند، زیرا فرستنده و گیرنده‌ها و اتصالات مبتنی بر VCSEL{3}}سازگار از اپتیک‌های تک حالته ارزان‌تر هستند. با این حال، با افزایش فاصله پیوند، حالت تک-بدون در نظر گرفتن هزینه ضروری می‌شود زیرا فیبر چند حالته نمی‌تواند کیفیت سیگنال را در محدوده‌های طولانی حفظ کند.

انواع فیبر چند حالته: OM1، OM2، OM3، OM4 و OM5

فیبر چند حالته به درجاتی که توسطTIAو استانداردهای ISO/IEC. این درجات - OM1 تا OM5 - اساساً در پهنای باند مودال متفاوت هستند، که تعیین می‌کند تا چه اندازه می‌توانند داده‌ها را با سرعت معین انتقال دهند.

OM1 و OM2: فیبر چند حالته قدیمی

فیبر OM1 از یک هسته 62.5 میکرومتری استفاده می کند و در اصل برای منابع نور مبتنی بر LED طراحی شده است. OM2 از یک هسته 50 میکرومتری استفاده می کند و همچنین در ابتدا برای انتقال LED طراحی شده بود. هر دو گرید بر اساس استانداردهای مدرن پهنای باند محدودی دارند و به عنوان انواع فیبر قدیمی طبقه بندی می شوند. TIA این را توصیه می کندنصب‌های جدید از OM3، OM4 یا OM5 استفاده می‌کنندبه جای OM1 یا OM2.

اگر در یک ساختمان موجود با OM1 یا OM2 مواجه شوید، ممکن است همچنان ترافیک اترنت 1 گیگابیتی را در فواصل کوتاه حمل کند. اما برای هر پروژه کابل کشی جدید، مشخص کردن OM1 یا OM2 گزینه های ارتقاء آینده را محدود می کند و به طور کلی باید از آن اجتناب شود.

OM3: لیزری-چندحالت بهینه شده برای 10G و فراتر از آن

OM3 اولین درجه فیبر چند حالته بود که به طور خاص برای منابع لیزر VCSEL در 850 نانومتر طراحی شد. دارای پهنای باند مودال موثر (EMB) 2000 مگاهرتز·کیلومتر در 850 نانومتر است که از اترنت 10 گیگابیت تا 300 متر پشتیبانی می کند. OM3 یک گزینه مناسب برای شبکه های سازمانی است که در آن لینک های 10G غالب هستند و فواصل متوسط ​​هستند.

OM4: پهنای باند بالاتر برای پیوندهای مرکز داده و پردیس

OM4 یک EMB 4700 مگاهرتز·کیلومتر در 850 نانومتر - بیش از دو برابر OM3 ارائه می‌کند. این به آن اجازه می دهد تا اترنت 10 گیگابیتی تا 400 متر و اترنت 100 گیگابیتی (100GBASE-SR4) تا 100 متر را پشتیبانی کند. برای بسیاری از پروژه‌های تازه‌سازی مرکز داده و استقرار ستون فقرات جدید دانشگاه، OM4 به تعادل مناسبی از عملکرد، دسترسی و هزینه دست می‌یابد.

OM5: چند حالته پهن باند برای چند{1}}انتقال طول موج

OM5، همچنین به عنوان فیبر چند حالته پهن باند (WBMMF) شناخته می شود، در هر دو 850 نانومتر و 953 نانومتر مشخص شده است. این برای پشتیبانی از مالتی پلکسی با تقسیم طول موج کوتاه{4} (SWDM) طراحی شده است که طول موج های متعدد (معمولاً 850، 880، 910 و 940 نانومتر) را روی یک جفت فیبر منتقل می کند. زمانی که نقشه راه شما دارای فرستنده‌های گیرنده مبتنی بر SWDM برای انتقال 40G، 100G یا 400G باشد، OM5 مرتبط می‌شود.

با این حال، OM5 به طور خودکار برای هر شبکه چند حالته مدرن مورد نیاز نیست. اگر استقرار شما از فرستنده گیرنده های استاندارد 850 نانومتری بدون SWDM استفاده می کند، OM4 همان عملکرد را با هزینه کابل کمتر ارائه می دهد. زمانی که استراتژی‌های چند طول موجی بخشی از برنامه ارتقاء واقعی شما هستند، OM5 را ارزیابی کنید، نه به‌عنوان پیش‌فرض.

OM3 در مقابل OM4 در مقابل OM5: راهنمای تصمیم گیری سریع

انواع فیبر تک حالت{{0}: G.652 در مقابل G.657

استانداردهای فیبر حالت تک- توسطITU-T(اتحادیه بین المللی مخابرات – بخش استانداردسازی مخابرات). در حالی که چندین توصیه G.65x وجود دارد، دو مورد برای اکثر تصمیمات استقرار مهم هستند: G.652 و G.657.

G.652: استاندارد تک حالت-فیبر

ITU{0}}T G.652 پرکاربردترین فیبر تک حالته-در جهان است. برای اولین بار در سال 1984 استاندارد شد، فیبری با طول موج پراکندگی صفر نزدیک به 1310 نانومتر، بهینه شده برای عملکرد در باند 1310 نانومتر و همچنین قابل استفاده در باند 1550 نانومتر را مشخص کرد. جدیدترین زیرمجموعه، G.652.D، پیک آب را برای عملکرد کامل{11}طیف حذف می‌کند و عملکرد پراکندگی حالت قطبش شدیدتر (PMD) - را ارائه می‌کند که آن را برای سیستم‌های CWDM و DWDM مناسب می‌کند.

G.652 انتخاب پیش‌فرض برای اهداف عمومی باقی می‌ماندفیبر تک حالت-در شبکه‌های ستون فقرات، مترو و حمل‌ونقل که شعاع خم{0}}شرایط استاندارد است (حداقل شعاع خم 30 میلی‌متر).

G.657: Bend-Insensitive Single-Fiber Mode

ITU{0}}T G.657 برای رسیدگی به چالش‌های خمشی که در شبکه‌های دسترسی، کابل‌کشی داخلی و محیط‌های محدود- مانند مراکز داده ایجاد می‌شوند، ایجاد شد. فیبرهای G.657 در مقایسه با G.652، شعاع‌های خمش تنگ‌تر را با اتلاف سیگنال به میزان قابل‌توجهی تحمل می‌کنند.

دو دسته اصلی در G.657 وجود دارد:

• دسته A (G.657.A1، G.657.A2):کاملاً با G.652.D مطابقت دارد، به این معنی که می‌توان آن‌ها را در هر جایی که G.652.D مشخص شده است، مستقر کرد و در عین حال عملکرد خمشی را بهبود بخشید. G.657.A1 حداقل شعاع خمش 10 میلی متر را پشتیبانی می کند. G.657.A2 از 7.5 میلی متر پشتیبانی می کند.
• دسته B (G.657.B2، G.657.B3):بهینه‌سازی شده برای خم‌های بسیار محکم در دسترسی کوتاه-و محیط‌های داخلی، با B3 که حداقل شعاع خمش 5 میلی‌متر را پشتیبانی می‌کند. فیبرهای دسته B ممکن است به طور کامل با مشخصات پراکندگی رنگی G.652.D مطابقت نداشته باشند، اما برای استفاده از شبکه دسترسی سیستم{5}}سازگار هستند.

در راه‌اندازی‌های دسترسی که فیبر باید از طریق بالابرهای محکم، محفظه‌های کوچک یا اطراف گوشه‌های تیز عبور کند، الیاف G.657 خطر خمش بیش از حد را کاهش می‌دهند. در محیط های مرکز داده با تراکم-بالاپچ کوردمسیریابی، فیبر منطبق با G.657.A- مزیت معناداری نسبت به استاندارد G.652 ارائه می‌کند.

G.652 در مقابل G.657: زمان انتخاب هر کدام

مرحله-Index vs Graded-Index Fiber

روش دیگر برای طبقه بندی فیبر نوری بر اساس مشخصات ضریب شکست آن است. در یکمرحله-فهرستفیبر، ضریب شکست در سراسر هسته یکنواخت است و در مرز{0} روکش هسته به شدت کاهش می یابد. در یکدرجه بندی شده-شاخصفیبر، ضریب شکست به تدریج از مرکز هسته تا روکش کاهش می یابد.

این تمایز اهمیت دارد زیرا نمایه ضریب شکست مستقیماً بر پراکندگی مودال تأثیر می گذارد. در مرحله{1}}فیبر چند حالته شاخص، حالت‌های مختلف نور با سرعت‌های مختلف در یک هسته یکنواخت حرکت می‌کنند، که باعث می‌شود سیگنال‌ها در زمان‌های مختلف رسیده و پهنای باند را محدود کنند. در فیبر چند حالته درجه‌دار{3}}، ضریب شکست متغیر باعث می‌شود پرتوهای نور دورتر از مرکز هسته سریع‌تر حرکت کنند و تا حدی مسیر طولانی‌تر آنها را جبران کند. این اثر یکسان سازی به طور قابل توجهی پراکندگی مودال را کاهش می دهد و پهنای باند بالاتر را در فواصل طولانی تر امکان پذیر می کند.

تقریباً تمام فیبرهای چند حالته مدرن مورد استفاده در ارتباطات داده - OM2، OM3، OM4 و OM5 - دارای درجه بندی-شاخص هستند. فیبر چند حالته مرحله{7}}در درجه اول با طرح‌های قدیمی‌تر و برنامه‌های تخصصی مانند فیبر نوری پلاستیکی (POF) مرتبط است. در مقابل، فیبر تک حالته، به‌طور پیش‌فرض از نمایه نمایه مرحله‌ای{10}}استفاده می‌کند، اما چون فقط یک حالت منتشر می‌شود، پراکندگی مودال اعمال نمی‌شود.

فیبر شیشه ای در مقابل فیبر نوری پلاستیکی

بیشتر فیبر نوری مورد استفاده در مخابرات و شبکه های داده از شیشه سیلیکا ساخته شده است. فیبر شیشه ای تضعیف کم، پهنای باند بالا و مناسب بودن برای انتقال از مسافت طولانی را ارائه می دهد. تمام استانداردهای OM و G.65x که در بالا مورد بحث قرار گرفت در مورد الیاف شیشه اعمال می شود.

فیبر نوری پلاستیکی(POF) از یک هسته پلیمری استفاده می‌کند که معمولاً دارای طرح نمایه- بزرگ است. خاتمه آن آسان تر و انعطاف پذیرتر از فیبر شیشه ای است، اما تضعیف بسیار بالاتر و پهنای باند کمتری دارد. POF در برنامه‌های پیوند کوتاه-مثل شبکه‌های خودرو، اتصالات صوتی/تصویری خانگی، و حسگر صنعتی - استفاده می‌شود، نه در شبکه‌های ارتباطی- با ظرفیت بالا.

نحوه انتخاب فیبر مناسب برای شبکه

به جای اینکه انتخاب فیبر را به عنوان یک تمرین کتاب درسی تلقی کنید، به آن به عنوان یک تصمیم عملی بر اساس استقرار خاص خود نگاه کنید. در اینجا فاکتورهای کلیدی که در سناریوهای رایج اعمال می شوند آورده شده است:

1. نیازهای فاصله خود را تعیین کنید

اگر پیوندهای شما بیش از چند صد متر باشد، فیبر حالت تک حالت معمولاً تنها گزینه مناسب است. برای پیوندهای زیر 300 تا 400 متر - مشترک در داخل ساختمان‌ها، بین ساختمان‌ها در محوطه دانشگاه، یا داخل یکمرکز دادهفیبر چند حالته - می تواند عملکرد مورد نیاز را با هزینه کل کمتر ارائه دهد.

2. هزینه کل سیستم را ارزیابی کنید، نه فقط قیمت کابل

کابل فیبر چند حالته ممکن است در برخی بازارها به ازای هر متر کمی گرانتر از حالت تک- باشد، اما چند حالتهگیرنده هاو کانکتورها معمولاً بسیار ارزانتر هستند. برای پیوندهای دسترسی کوتاه-در مراکز داده و محیط های سازمانی، صرفه جویی در فرستنده گیرنده اغلب از تفاوت هزینه کابل بیشتر است. با افزایش نیازهای دسترسی، اقتصاد به سمت حالت تک- تغییر می کند.

3. ارزیابی محیط نصب فیزیکی

در شبکه‌های دسترسی، نصب‌های رایزر، و سناریوهای مدیریت کابل با چگالی بالا، انحنای شدید اجتناب‌ناپذیر است. اگر در این شرایط فیبر یک حالت- را به کار می‌گیرید، آن را مشخص کنیدG.657 خم-الیاف غیر حساسخطر تضعیف بیش از حد در خم ها را کاهش می دهد. برای فضای داخلی وکابل داخلیبرنامه هایی که مسیریابی محدود است، این امر به ویژه مهم است.

4. برای سرعت و مسیر ارتقا برنامه ریزی کنید

اگر در حال ساخت زیرساخت های چند حالته جدید هستید، از مشخص کردن OM1 یا OM2 خودداری کنید. برای نیازهای 10G-100G، OM4 رایج ترین انتخاب است. اگر نقشه راه سازمان شما شامل فرستنده های مبتنی بر SWDM-است، OM5 را ارزیابی کنید. برای حالت تک-، فیبر سازگار با G.657.A{10}}سازگاری رو به عقب را با G.652.D ارائه می‌کند و در عین حال تحمل خمش بهتری را ارائه می‌کند - و آن را به یک پیش‌فرض معقول برای نصب‌های تک حالته جدید- تبدیل می‌کند.

5. ساخت و ساز کابل و محیط را در نظر بگیرید

نوع فیبر نوری داخل کابل جدا از ساختار کابل است. همان فیبر تک حالته یا چند حالته را می توان در آن بسته بندی کردکابل های زیرزمینی, کابل های هوایی, کابل های داخلی محکم{0}}بافر، یاشل{0}}کابل های بیرونی لولهبسته به اینکه کجا نصب میشه مطمئن شوید که هم نوع فیبر و هم ساختار کابل مناسب برای محیط خود را مشخص کرده اید.

اشتباهات رایج هنگام انتخاب فیبر نوری

چندین خطای تکرار شونده منجر به انتخاب های نابهینه فیبر می شود:

• تعیین OM1 یا OM2 برای نصب های جدید.این درجه های قدیمی پهنای باند و قابلیت ارتقاء آینده را محدود می کنند. TIA OM3، OM4 یا OM5 را برای همه استقرار چند حالته جدید توصیه می کند.
• مقایسه هزینه کابل فقطنادیده گرفتن هزینه های فرستنده و گیرنده، کانکتور و نصب تصویری ناقص به دست می دهد. هزینه کل پیوند - نه هزینه کابل به تنهایی - باید تصمیم را تعیین کند.
• گیج کننده نوع فیبر با ساخت کابل.ژاکت کابل فیبر نوری، زره وطراحی سازهبر اساس محیط نصب انتخاب می شوند. فیبر داخل بر اساس الزامات انتقال انتخاب می شود. این دو تصمیم جداگانه است.
• پیش‌فرض به OM5 بدون نقشه راه SWDM.زمانی که انتقال چند طول موجی برنامه ریزی شده باشد، OM5 ارزش اضافه می کند. بدون فرستنده‌های SWDM، OM4 همان عملکرد تک طول موجی را با هزینه کمتر ارائه می‌دهد.
• استفاده از استاندارد G.652 در محیط‌های خم{1} تنگ.در جایی که مسیریابی از محفظه‌های کوچک یا گوشه‌های محکم عبور می‌کند، فیبر غیرحساس خم-G.657 از از دست دادن سیگنال غیرضروری جلوگیری می‌کند.

کاربردهای معمولی بر اساس نوع فیبر