La fibra òptica és la base de les xarxes de comunicacions modernes, però no és un sol producte. Els dos tipus principals de fibra òptica sónfibra monomode-(SMF) ifibra multimode(MMF). Entendre la diferència entre aquests dos tipus de cable de fibra òptica - i saber quan utilitzar-ne cadascun - és essencial per a qualsevol persona que planifiqui un desplegament de xarxa, actualitzar la infraestructura existent o especificar fibra per a un centre de dades, campus o projecte de telecomunicacions.
Aquesta guia explica com es classifica la fibra òptica, desglossa els subtipus i estàndards clau dins de cada categoria i ofereix una guia pràctica per triar la fibra adequada per a la vostra xarxa.
Com es classifica la fibra òptica
Una de les raons per les quals els tipus de fibra poden semblar confús és que hi ha diverses maneres vàlides de classificar la fibra òptica. Els mètodes més comuns són:
- Per propagació de la llum (mode):-fibra monomode vs fibra multimode - el punt de partida més pràctic per a la majoria de compradors.
- Per perfil d'índex de refracció:step-fibra índex vs fibra graduada-índex - descriu com s'estructura l'índex de refracció del nucli.
- Per material:fibra de vidre vsfibra òptica plàstica- defineix de què està feta la fibra.
- Per estàndards:Classes OM (OM1–OM5) per a multimode; G.652, G.657 i altresRecomanacions ITU-T G.65xper al mode-únic.
Per als enginyers, els planificadors de xarxes i els equips d'adquisició, l'enfocament més útil és començar amb la decisió d'un-mode únic versus multimode i, a continuació, reduir-ne l'estàndard i l'escenari de desplegament. Els altres mètodes de classificació - perfil d'índex de refracció, material - proporcionen antecedents útils, però poques vegades condueixen a la decisió de compra principal en projectes de xarxa convencionals.
Mode-únic i fibra multimode: diferències clau
Fibra monomode{0}té un nucli petit (normalment al voltant de 8-10 µm) que només permet propagar un mode de llum. Això elimina la dispersió modal i permet que els senyals viatgin llargues distàncies amb una degradació mínima -, per la qual cosa és l'opció estàndard per a xarxes troncals de telecomunicacions, xarxes de metro, xarxes d'accés i enllaços de llarg-discurs.
Fibra multimodeté un nucli més gran (50 µm o 62,5 µm) que admet molts modes de llum simultàniament. S'ha desplegat àmpliament per a enllaços d'-abast més curt en edificis empresarials, troncals de campus icentres de dades, on les distàncies d'enllaç solen ser inferiors a uns pocs centenars de metres.
Una idea errònia comuna és que el preu del cable només determina quina fibra és més barata. A la pràctica, el cost total del sistema depèn en gran mesura dels transceptors, connectors i mà d'obra d'instal·lació. Per a entorns empresarials i de centres de dades d'abast-de curta durada, la fibra multimode sovint ofereix un cost total del sistema més baix perquè els transceptors i connectors basats en VCSEL-compatibles són menys costosos que les òptiques de mode únic-. Tanmateix, a mesura que augmenta la distància de l'enllaç, el mode-únic es fa necessari, independentment del cost, perquè la fibra multimode no pot mantenir la qualitat del senyal en abasts extensos.
| Característica | Fibra d'-mode únic (SMF) | Fibra multimode (MMF) |
|---|---|---|
| Diàmetre del nucli | ~8–10 µm | 50 µm o 62,5 µm |
| Propagació de la llum | Un mode | Múltiples modes |
| Força principal | Llarg abast, alta claredat del senyal | Xarxa-eficaç de curt-abast |
| Ambients típics | Telecomunicacions, metro, accés, backbone, llarg{0}}discurs | Edificis empresarials, campus, centres de dades |
| Estàndards comuns | G.652, G.657 | OM1, OM2, OM3, OM4, OM5 |
| Cost del transceptor | Més alt (basat-làser) | Inferior (basat en VCSEL-per a 850 nm) |
| Accés típic | De quilòmetres a centenars de quilòmetres | Fins a ~550 m segons la velocitat de dades i el grau d'OM |
Tipus de fibra multimode: OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5
La fibra multimode es divideix a més en graus definits perTIAi normes ISO/IEC. Aquests graus - OM1 a OM5 - difereixen principalment en l'amplada de banda modal, que determina fins a quin punt poden transmetre dades a una velocitat determinada.
OM1 i OM2: fibra multimode heretada
La fibra OM1 utilitza un nucli de 62,5 µm i es va dissenyar originalment per a fonts de llum basades en LED-. OM2 utilitza un nucli de 50 µm i també es va dissenyar inicialment per a la transmissió de LED. Ambdós graus tenen una amplada de banda limitada segons els estàndards moderns i es classifiquen com a tipus de fibra heretat. La TIA ho recomanales instal·lacions noves utilitzen OM3, OM4 o OM5en lloc de OM1 o OM2.
Si trobeu OM1 o OM2 en un edifici existent, és possible que encara transporti trànsit d'1 Gigabit Ethernet a distàncies curtes. Però per a qualsevol projecte de cablejat nou, especificar OM1 o OM2 limita les futures opcions d'actualització i, en general, s'ha d'evitar.
OM3: làser-multimode optimitzat per a 10G i més enllà
OM3 va ser el primer grau de fibra multimode dissenyat específicament per a fonts làser VCSEL a 850 nm. Té un ample de banda modal efectiu (EMB) de 2000 MHz·km a 850 nm, que admet 10 Gigabit Ethernet fins a 300 metres. OM3 segueix sent una opció viable per a xarxes empresarials on dominen els enllaços 10G i les distàncies són moderades.
OM4: Ample de banda més gran per a enllaços de centres de dades i campus
L'OM4 ofereix un EMB de 4700 MHz·km a 850 nm - més del doble que l'OM3. Això li permet suportar 10 Gigabit Ethernet fins a 400 metres i 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) fins a 100 metres. Per a molts projectes d'actualització de centres de dades i nous desplegaments de backbone del campus, OM4 aconsegueix l'equilibri adequat de rendiment, abast i cost.
OM5: Multimode de banda ampla per a la transmissió de longitud d'ona múltiple
OM5, també coneguda com a fibra multimode de banda ampla (WBMMF), s'especifica tant a 850 nm com a 953 nm. Està dissenyat per admetre la multiplexació per divisió de longitud d'ona curta (SWDM), que transmet diverses longituds d'ona (normalment 850, 880, 910 i 940 nm) en un sol parell de fibres. Això fa que OM5 sigui rellevant quan el vostre full de ruta inclou transceptors basats en SWDM-per a la transmissió de 40G, 100G o 400G.
Tanmateix, OM5 no es requereix automàticament per a totes les xarxes multimode modernes. Si el vostre desplegament utilitza transceptors estàndard de 850 nm sense SWDM, OM4 ofereix el mateix rendiment amb un cost de cable més baix. Avalueu OM5 quan les estratègies de longitud d'ona múltiple-formen part del vostre pla d'actualització real - no com a predeterminada.
OM3 vs OM4 vs OM5: Guia de decisions ràpides
| Escenari | Grau recomanat |
|---|---|
| Mantenir o ampliar la infraestructura OM3 existent a 10G | OM3 |
| Nou centre de dades o construcció de campus compatible amb 10G-100G | OM4 |
| Nova construcció amb el full de ruta del transceptor SWDM per a 40G-400G | OM5 |
| Reparació heretada o extensió-a curt termini | Coincideix amb la nota d'OM existent |
Tipus de fibra-mode únic: G.652 i G.657
Els estàndards de-fibra de mode únic es defineixen perITU-T(Unió Internacional de Telecomunicacions – Sector de Normalització de Telecomunicacions). Tot i que hi ha diverses recomanacions G.65x, dues són més importants per a la majoria de decisions de desplegament: G.652 i G.657.
G.652: la fibra estàndard-mode únic
ITU-T G.652 és la fibra monomode-de fibra més instal·lada del món. Estandarditzat per primera vegada el 1984, especifica una fibra amb una longitud d'ona de dispersió zero-a prop de 1310 nm, optimitzada per funcionar a la banda de 1310 nm i també utilitzable a la banda de 1550 nm. La subcategoria més actual, G.652.D, elimina el pic d'aigua per al funcionament d'-espectre complet i ofereix un rendiment de dispersió en mode de polarització (PMD) més estricte -, la qual cosa la fa apta per als sistemes CWDM i DWDM.
G.652 segueix sent l'opció predeterminada per a un propòsit general-fibra monomode-a les xarxes troncals, de metro i de transport on els requisits de radi de corba-són estàndards (radi de corba mínim de 30 mm).
G.657: fibra en mode únic-insensible- doblegat
ITU-T G.657 es va crear per abordar els reptes de flexió que es plantegen a les xarxes d'accés, el cablejat interior i els entorns-d'espai restringit, com ara els centres de dades. Les fibres G.657 toleren radis de flexió més estrets amb una pèrdua de senyal significativament menor en comparació amb G.652.
Hi ha dues categories principals dins de G.657:
- Categoria A (G.657.A1, G.657.A2):Totalment compatible amb G.652.D, la qual cosa significa que es poden desplegar a qualsevol lloc on s'especifiqui G.652.D alhora que ofereixen un rendiment de flexió millorat. G.657.A1 admet un radi de corbat mínim de 10 mm; G.657.A2 suporta 7,5 mm.
- Categoria B (G.657.B2, G.657.B3):Optimitzat per a corbes molt estretes en entorns d'accés curt-i interiors, amb B3 que admet un radi de corba mínim de 5 mm. És possible que les fibres de categoria B no compleixin totalment les especificacions de dispersió cromàtica G.652.D, però són compatibles amb el sistema-per a l'ús de la xarxa d'accés.
En els desplegaments d'accés on la fibra ha de passar a través d'elevacions estretes, tancaments petits o al voltant de cantonades afilades, les fibres G.657 redueixen el risc de pèrdua de flexió excessiva. En entorns de centres de dades amb alta-densitatcordó de connexióencaminament, la fibra compatible amb G.657.A-ofereix un avantatge significatiu respecte a G.652 estàndard.
G.652 vs G.657: quan triar-ne cadascun
| Escenari | Estàndard recomanat |
|---|---|
| Transport vertebrador de llarg-continuitat o metro amb ruta estàndard | G.652.D |
| Xarxa d'accés FTTH amb encaminament interior/elevador | G.657.A1 o G.657.A2 |
| Pedaç dens del centre de dades amb una gestió ajustada de cables | G.657.A1 o G.657.A2 |
| Espais interiors extremadament confinats (p. ex., alçadors MDU, tancaments estrets) | G.657.B3 |
Pas-Índex vs Fibra d'índex-gradual
Una altra manera de classificar la fibra òptica és pel seu perfil d'índex de refracció. En aíndex-pasfibra, l'índex de refracció és uniforme al nucli i baixa bruscament al límit del revestiment del nucli-. En aíndex-avaluatfibra, l'índex de refracció disminueix gradualment des del centre del nucli fins al revestiment.
Aquesta distinció és important perquè el perfil de l'índex de refracció afecta directament la dispersió modal. Al pas-índex de fibra multimode, diferents modes de llum viatgen a diferents velocitats a través d'un nucli uniforme, fent que els senyals arribin en diferents moments i limitant l'amplada de banda. A la fibra multimode d'índex-graduat, l'índex de refracció variable fa que els raigs de llum més allunyats del centre central viatgen més ràpidament, compensant parcialment el seu recorregut més llarg. Aquest efecte d'equalització redueix significativament la dispersió modal i permet un ample de banda més gran a distàncies més llargues.
Pràcticament tota la fibra multimode moderna que s'utilitza en les comunicacions de dades - OM2, OM3, OM4 i OM5 - té un índex-classificat. La fibra multimode d'índex de pas-s'associa principalment a dissenys antics i aplicacions especialitzades, com ara la fibra òptica plàstica (POF). En canvi, la fibra d'-mode únic utilitza un perfil d'índex-de pas de manera predeterminada, però com que només es propaga un mode, la dispersió modal no s'aplica.
Fibra de vidre vs fibra òptica plàstica
La majoria de fibra òptica utilitzada en telecomunicacions i xarxes de dades està feta de vidre de sílice. La fibra de vidre ofereix una baixa atenuació, un gran ample de banda i una transmissió a llarga-distància. Tots els estàndards OM i G.65x comentats anteriorment s'apliquen a la fibra de vidre.
Fibra òptica plàstica(POF) utilitza un nucli de polímer, normalment amb un disseny d'índex de pas grans-. És més fàcil d'acabar i més flexible que la fibra de vidre, però té una atenuació molt més alta i una amplada de banda més baixa. El POF s'utilitza en aplicacions d'enllaç curt-com ara xarxes d'automòbils, connexions domèstiques d'àudio/vídeo i detecció industrial - no a les xarxes de comunicacions d'alta-capacitat convencionals.
Com triar la fibra adequada per a la vostra xarxa
En lloc de tractar la selecció de fibra com un exercici de llibre de text, abordeu-la com una decisió pràctica basada en el vostre desplegament específic. Aquests són els factors clau, aplicats a escenaris comuns:
1. Determineu els vostres requisits de distància
Si els vostres enllaços superen uns quants centenars de metres, la fibra en mode únic-normalment és l'única opció viable. Per a enllaços de menys de 300-400 metres - comuns dins d'edificis, entre edificis d'un campus o dins d'uncentre de dades- La fibra multimode pot oferir el rendiment necessari amb un cost total més baix.
2. Avalueu el cost total del sistema, no només el preu del cable
El cable de fibra multimode pot ser una mica més car per metre que el mode-únic en alguns mercats, però el cable multimodetransceptorsi els connectors solen ser molt menys costosos. Per als enllaços-de curt abast als centres de dades i als entorns empresarials, els estalvis del transceptor solen superar qualsevol diferència de cost del cable. A mesura que creixen els requisits d'abast, l'economia canvia cap al mode-únic.
3. Avaluar l'entorn de la instal·lació física
A les xarxes d'accés, les instal·lacions d'elevació i els escenaris de gestió de cables d'alta-densitat, els revolts tancats són inevitables. Si esteu implementant fibra de mode únic-en aquestes condicions, especifiqueu-hoG.657 doble-fibra insensibleredueix el risc d'excés d'atenuació als revolts. Per a interior icable interioraplicacions on l'encaminament està restringit, això és especialment important.
4. Planifica la velocitat i la ruta d'actualització
Si esteu creant una nova infraestructura multimode, eviteu especificar OM1 o OM2. Per als requisits 10G-100G, OM4 és l'opció més habitual. Si el full de ruta de la vostra organització inclou transceptors basats en SWDM-, avalueu OM5. Per al mode-únic, la fibra compatible amb G.657.A-ofereix compatibilitat amb G.652.D alhora que ofereix una millor tolerància a la flexió - que la converteix en un valor predeterminat raonable per a instal·lacions noves en mode-únic.
5. Considereu la construcció de cables i el medi ambient
El tipus de fibra òptica dins d'un cable està independent de la construcció del cable. Es pot empaquetar la mateixa fibra-mode únic o multimodecables subterranis, cables aeris, cables interiors ajustats{0}}, ocables exteriors{0}}de tub soltsegons on s'instal·li. Assegureu-vos d'especificar tant el tipus de fibra com la construcció de cable adequada per al vostre entorn.
Errors comuns a l'hora de seleccionar fibra òptica
Diversos errors recurrents condueixen a opcions de fibra subòptimes:
- Especificació OM1 o OM2 per a instal·lacions noves.Aquests graus heretats limiten l'amplada de banda i la capacitat d'actualització futura. La TIA recomana OM3, OM4 o OM5 per a tots els nous desplegaments multimode.
- Només es compara el cost del cable.Ignorar els costos del transceptor, connector i instal·lació dóna una imatge incompleta. El cost total de l'enllaç - no només el cost del cable - hauria de guiar la decisió.
- Tipus de fibra confús amb construcció de cable.Una jaqueta, una armadura i un cable de fibra òpticadisseny estructurales trien en funció de l'entorn d'instal·lació. La fibra interior es tria en funció dels requisits de transmissió. Són dues decisions separades.
- Per defecte, OM5 sense un full de ruta SWDM.L'OM5 afegeix valor quan es planifica una transmissió multi-longitud d'ona. Sense transceptors SWDM, l'OM4 ofereix el mateix rendiment de longitud d'ona única-a un cost més baix.
- Utilitzant l'estàndard G.652 en entorns-cobres estrets.Quan l'encaminament passa per tancaments petits o cantonades estretes, la fibra insensible a la curva G.657-evita la pèrdua de senyal innecessària.
Aplicacions típiques per tipus de fibra
| Tipus de fibra | Aplicacions comuns | Interval de distància típic |
|---|---|---|
| Mode -únic (G.652.D) | L'espina dorsal de les telecomunicacions, els anells de metro, el transport de llarga{0}}costa | De quilòmetres a centenars de km |
| Mode -únic (G.657.A) | Cables de baixada FTTH, accés interior, pegat del centre de dades | De metres a quilòmetres |
| Multimode OM3 | LAN empresarial, backbone del campus a 10G | Fins a 300 m (10 GbE) |
| Multimode OM4 | Interconnexions del centre de dades, enllaços de campus/DC 10G-100G | Fins a 400 m (10 GbE), 100 m (100 GbE) |
| Multimode OM5 | Enllaços de centres de dades 40G-400G basats en SWDM- | Fins a 440 m (40G SWDM), 150 m (100G SWDM) |
PMF
P: Quins són els dos tipus principals de fibra òptica?
R: Els dos tipus principals són la fibra d'un-mode i la fibra multimode. El mode-únic té un nucli més petit que transporta un mode de llum per a la transmissió de llarga-distància. Multimode té un nucli més gran que admet diversos modes i s'utilitza per a xarxes d'abast més curt-.
P: Quina diferència hi ha entre el mode-únic i la fibra multimode?
R: La fibra d'-mode únic utilitza un nucli d'uns 8-10 µm i transmet un mode de llum, la qual cosa permet que els senyals viatgin llargues distàncies amb una pèrdua mínima. La fibra multimode utilitza un nucli de 50 µm o 62,5 µm i transmet molts modes simultàniament, cosa que limita el seu abast efectiu però redueix el cost del transceptor per a enllaços curts. Per obtenir una comparació més detallada, consulteu la nostra guia sobre el mode-únic i la fibra multimode.
P: La fibra multimode és sempre més barata que el mode-únic?
R: No en funció del cable per -metre -, en alguns casos, el cable multimode costa una mica més. Però per a aplicacions d'-abast curt, els sistemes multimode solen tenir un cost total més baix perquè els transceptors i connectors VCSEL que utilitzen són menys costosos que les òptiques d'un-mode únic. A mesura que augmenta la distància, el mode-únic es fa necessari i s'ha d'acceptar el seu cost d'òptica.
P: Es requereix OM5 per a cada nova instal·lació multimode?
R: No. OM5 ofereix un avantatge específic quan s'utilitzen transceptors de longitud d'ona múltiple-SWDM. Per a desplegaments estàndard de-longitud d'ona única de 850 nm, OM4 ofereix el mateix rendiment. Trieu OM5 només quan SWDM sigui part del vostre full de ruta real.
P: Quan he d'utilitzar G.657 en lloc de G.652?
R: Utilitzeu G.657 sempre que la ruta de la fibra impliqui revolts estrets - habituals a les caigudes d'accés FTTH, instal·lacions de muntants interiors, pegats densos de centres de dades i desplegaments d'MDU (unitat multi-d'habitatge). Les fibres de categoria A G.657 són totalment compatibles amb G.652.D, de manera que poden substituir G.652.D en qualsevol aplicació alhora que afegeixen una millor tolerància a la flexió.
P: Quina diferència hi ha entre la fibra d'índex-pasada i l'índex- graduat?
R: La fibra d'índex-step té un índex de refracció uniforme al nucli, mentre que la fibra d'índex-graduat té un índex de refracció que disminueix gradualment des del centre cap a fora. El disseny d'índex-graduat redueix la dispersió modal, motiu pel qual pràcticament tota la fibra moderna de comunicacions multimode utilitza un perfil d'índex-graduat.
P: Com puc provar i verificar la fibra que rebo?
R: La fibra s'ha de provar després de la instal·lació mitjançant un OTDR (reflectòmetre de domini de temps òptic{0}) i un conjunt de proves de pèrdua òptica. Verifiqueu que l'atenuació mesurada i les pèrdues de connector/empalmament compleixen les especificacions per al tipus de fibra escollit i el pressupost d'enllaç. Per obtenir més informació sobre els procediments de prova, consulteu la nostra guia sobre proves de cable de fibra òptica.