ידע

סיבים אופטיים הם הבסיס של רשתות תקשורת מודרניות, אבל זה לא מוצר אחד. שני הסוגים העיקריים של סיבים אופטיים הםסיב אחד במצב-(SMF) וסיבים מולטי-מודים(MMF). הבנת ההבדל בין שני סוגי כבלי סיבים אופטיים אלה - וידיעה מתי להשתמש בכל אחד מהם - חיונית לכל מי שמתכנן פריסת רשת, משדרג תשתית קיימת או מציין סיבים עבור מרכז נתונים, קמפוס או פרויקט טלקום.

מדריך זה מסביר כיצד מסווג סיבים אופטיים, מפרק את תתי הסוגים והתקנים העיקריים בכל קטגוריה, ומספק הדרכה מעשית לבחירת הסיב המתאים לרשת שלך.

כיצד מסווג סיבים אופטיים

אחת הסיבות לכך שסוגי סיבים עשויים להיראות מבלבלים היא שישנן מספר דרכים תקפות לסווג סיבים אופטיים. השיטות הנפוצות ביותר הן:

• על ידי התפשטות האור (מצב):סיבים- במצב יחיד לעומת סיב רב-מוד - נקודת ההתחלה המעשית ביותר עבור רוב הקונים.
• לפי פרופיל אינדקס השבירה:שלב-סיבי אינדקס לעומת מדורג-סיבי אינדקס - מתאר כיצד מובנה אינדקס השבירה של הליבה.
• לפי חומר:סיבי זכוכית לעומתסיב אופטי מפלסטיק- מגדיר ממה עשוי הסיבים.
• לפי סטנדרטים:מחלקות OM (OM1-OM5) עבור multimode; G.652, G.657 ואחריםהמלצות ITU-T G.65xלמצב יחיד-.

עבור מהנדסים, מתכנני רשתות וצוותי רכש, הגישה הכי שימושית היא להתחיל עם ההחלטה -יחידה לעומת ריבוי מצבים, ואז לצמצם לפי תרחיש סטנדרטי ותרחיש פריסה. שיטות הסיווג האחרות - פרופיל אינדקס השבירה, חומר - מספקות רקע שימושי אך לעתים רחוקות מניעה את החלטת הרכישה העיקרית בפרויקטי רשת רגילים.

מצב בודד- לעומת סיבים מרובי מצבים: הבדלים עיקריים

סיב במצב- יחידבעל ליבה קטנה (בדרך כלל בסביבות 8-10 מיקרומטר) המאפשרת רק מצב אחד של אור להתפשט. זה מבטל פיזור מודאלי ומאפשר לאותות לעבור מרחקים ארוכים עם ירידה מינימלית - מה שהופך אותו לבחירה הסטנדרטית עבור עמודי שדרה של טלקום, רשתות מטרו, רשתות גישה וקישורים-ארוכים.

סיבים מולטי-מודיםבעל ליבה גדולה יותר (50 מיקרומטר או 62.5 מיקרומטר) התומכת במצבי אור רבים בו זמנית. הוא פרוס באופן נרחב עבור קישורים קצרים יותר-במבני ארגונים, עמודי שדרה של קמפוס, ומרכזי נתונים, כאשר מרחקי קישור הם בדרך כלל מתחת לכמה מאות מטרים.

טעות נפוצה היא שמחיר הכבלים לבדו קובע איזה סיב זול יותר. בפועל, עלות המערכת הכוללת תלויה במידה רבה במקלטי משדר, מחברים ועבודת התקנה. בסביבות ארגוניות ומרכזי נתונים קצרות-, סיבים מרובי-מצבים מספקים לרוב עלות מערכת כוללת נמוכה יותר מכיוון שמקלטי משדר ומחברים מבוססי VCSEL- תואמים הם זולים יותר מאופטיקה במצב יחיד-. עם זאת, ככל שמרחק הקישור גדל, מצב יחיד- הופך להיות הכרחי ללא קשר לעלות מכיוון שסיב רב-מצבי אינו יכול לשמור על איכות האות בטווחים ארוכים.

סוגי סיבים מרובים: OM1, OM2, OM3, OM4 ו-OM5

סיבים מולטימודים מחולקים עוד יותר לדרגות המוגדרות על ידיTIAותקני ISO/IEC. הדרגות האלה - OM1 עד OM5 - נבדלות בעיקר ברוחב הפס המודאלי, שקובע עד כמה הם יכולים להעביר נתונים במהירות נתונה.

OM1 ו-OM2: סיבים רב מצבים מדור קודם

סיב OM1 משתמש בליבה של 62.5 מיקרומטר ותוכנן במקור עבור מקורות אור מבוססי LED-. OM2 משתמש בליבה של 50 מיקרומטר וגם תוכנן בתחילה לשידור LED. לשתי הדרגות יש רוחב פס מוגבל בסטנדרטים מודרניים והם מסווגים כסוגי סיבים מדור קודם. ה-TIA ממליץ על כךהתקנות חדשות משתמשות ב-OM3, OM4 או OM5במקום OM1 או OM2.

אם אתה נתקל ב-OM1 או OM2 בבניין קיים, הוא עדיין עשוי לשאת תעבורה של 1 Gigabit Ethernet למרחקים קצרים. אבל עבור כל פרויקט כבלים חדש, ציון OM1 או OM2 מגביל את אפשרויות השדרוג העתידיות ויש להימנע בדרך כלל.

OM3: לייזר-מולטי-מוד אופטימלי עבור 10G ואילך

OM3 הייתה דרגת הסיבים הרב-מודים הראשונה שתוכננה במיוחד עבור מקורות לייזר VCSEL ב-850 ננומטר. יש לו רוחב פס מודאלי יעיל (EMB) של 2000 מגה-הרץ·ק"מ ב-850 ננומטר, התומך ב-10 ג'יגה-ביט Ethernet עד 300 מטר. OM3 נותרה אפשרות מעשית עבור רשתות ארגוניות שבהן קישורי 10G שולטים והמרחקים מתונים.

OM4: רוחב פס גבוה יותר עבור קישורי מרכזי נתונים וקמפוסים

OM4 מציע EMB של 4700 MHz·km ב-850 ננומטר - יותר מכפול מזה של OM3. זה מאפשר לו לתמוך ב-10 Gigabit Ethernet עד 400 מטר ו-100 Gigabit Ethernet (100GBASE-SR4) עד 100 מטר. עבור פרויקטים רבים של רענון מרכזי נתונים ופריסות עמוד שדרה חדשות בקמפוס, OM4 מגיע לאיזון הנכון של ביצועים, טווח הגעה ועלות.

OM5: Wideband Multimode עבור שידור מרובה-אורך גל

OM5, הידוע גם כ-Wideband Multimode Fiber (WBMMF), מצויין ב-850 ננומטר וגם ב-953 ננומטר. הוא נועד לתמוך בריבוי חלוקת אורך גל קצר (SWDM), המשדר מספר אורכי גל (בדרך כלל 850, 880, 910 ו-940 ננומטר) על פני זוג סיבים בודדים. זה הופך את OM5 לרלוונטי כאשר מפת הדרכים שלך כוללת מקלטים מבוססי SWDM-לשידור 40G, 100G או 400G.

עם זאת, OM5 אינו נדרש אוטומטית עבור כל רשת רב-מצבים מודרנית. אם הפריסה שלך משתמשת במקלטי משדר סטנדרטיים של 850 ננומטר ללא SWDM, OM4 מספק את אותם ביצועים בעלות כבלים נמוכה יותר. הערך את OM5 כאשר אסטרטגיות ריבוי- אורכי גל הן חלק מתוכנית השדרוג בפועל שלך - לא כברירת מחדל.

OM3 לעומת OM4 מול OM5: מדריך החלטות מהיר

סוגי סיבים-יחידים: G.652 לעומת G.657

תקני סיבים-יחידים מוגדרים על ידיITU-T(איגוד הטלקומוניקציה הבינלאומי – מגזר תקינות טלקומוניקציה). אמנם ישנן מספר המלצות G.65x, אך שתיים חשובות ביותר עבור רוב החלטות הפריסה: G.652 ו-G.657.

G.652: הסיב הסטנדרטי-מצב יחיד

ITU-T G.652 הוא הסיב המותקן ביותר- במצב יחיד בעולם. הוא תוקן לראשונה בשנת 1984, הוא מציין סיב עם אורך גל פיזור- אפס ליד 1310 ננומטר, מותאם לפעולה ברצועת 1310 ננומטר וניתן לשימוש גם בפס 1550 ננומטר. תת הקטגוריה העדכנית ביותר, G.652.D, מבטלת את שיא המים עבור פעולת-ספקטרום מלא ומציעה ביצועים הדוקים יותר של פיזור מצבי קיטוב (PMD) - מה שהופך אותו מתאים למערכות CWDM ו-DWDM.

G.652 נותרה ברירת המחדל למטרות כלליות-סיב אחד במצב-ברשתות עמוד שדרה, מטרו ותחבורה שבהן דרישות רדיוס-כיפוף הן סטנדרטיות (רדיוס עיקול מינימלי של 30 מ"מ).

G.657: Bend-Insensitive Single-Mode Fiber

ITU-T G.657 נוצר כדי להתמודד עם אתגרי הכיפוף המתעוררים ברשתות גישה, כבלים פנימיים וסביבות מוגבלות-בשטח כגון מרכזי נתונים. סיבי G.657 סובלים רדיוסי כיפוף הדוקים יותר עם אובדן אות נמוך משמעותית בהשוואה ל-G.652.

ישנן שתי קטגוריות עיקריות בתוך G.657:

• קטגוריה A (G.657.A1, G.657.A2):תואם לחלוטין ל-G.652.D, כלומר ניתן לפרוס אותם בכל מקום שצוין G.652.D תוך שהם מספקים ביצועי כיפוף משופרים. G.657.A1 תומך ברדיוס עיקול מינימלי של 10 מ"מ; G.657.A2 תומך ב-7.5 מ"מ.
• קטגוריה B (G.657.B2, G.657.B3):מותאם לכיפופים הדוקים מאוד בגישה קצרה- ובסביבות פנימיות, כאשר B3 תומך ברדיוס עיקול מינימלי של 5 מ"מ. סיבי קטגוריה B עשויים שלא לציית במלואם למפרטי הפיזור הכרומטי של G.652.D, אך הם תואמים למערכת- לשימוש ברשת גישה.

בפריסות גישה שבהן הסיבים חייבים לנתב דרך עליות הדוקות, מארזים קטנים או סביב פינות חדות, סיבי G.657 מפחיתים את הסיכון לאובדן כיפוף מופרז. בסביבות מרכזי נתונים עם צפיפות- גבוההכבל תיקוןניתוב, סיב תואם G.657.A- מספק יתרון משמעותי על פני G.652 הסטנדרטי.

G.652 לעומת G.657: מתי לבחור כל אחד

שלב-אינדקס לעומת מדורג-סיבי אינדקס

דרך נוספת לסווג סיב אופטי היא לפי פרופיל מקדם השבירה שלו. ב אאינדקס שלב-סיבים, מקדם השבירה אחיד על פני הליבה ויורד בחדות בגבול-החיפוי של הליבה. ב אמדורג-אינדקססיבים, מקדם השבירה יורד בהדרגה ממרכז הליבה לחיפוי.

הבחנה זו חשובה מכיוון שפרופיל אינדקס השבירה משפיע ישירות על פיזור מודאלי. בשלב-סיב רב-מצבי אינדקס, מצבי אור שונים נעים במהירויות שונות דרך ליבה אחידה, מה שגורם לאותות להגיע בזמנים שונים ולהגביל את רוחב הפס. בסיבים מרובי-מודים מדורגים-, אינדקס השבירה המשתנה גורם לקרני האור הרחוקות יותר ממרכז הליבה לנוע מהר יותר, ומפצה חלקית על הנתיב הארוך יותר שלהן. אפקט ההשוואה הזה מפחית באופן משמעותי את הפיזור המודאלי ומאפשר רוחב פס גבוה יותר למרחקים ארוכים יותר.

כמעט כל הסיבים המודרניים הרב-מודים המשמשים בתקשורת נתונים - OM2, OM3, OM4 ו-OM5 - הם מדורגים-. סיב רב-מצבי אינדקס צעד- משויך בעיקר לעיצובים ישנים יותר ויישומים מיוחדים כגון סיבים אופטיים פלסטיים (POF). סיב במצב יחיד-, לעומת זאת, משתמש בפרופיל אינדקס צעד- כברירת מחדל, אך מכיוון שרק מצב אחד מתפשט, פיזור מודאלי אינו חל.

סיבי זכוכית לעומת סיבים אופטיים מפלסטיק

רוב הסיבים האופטיים המשמשים בתקשורת וברשתות נתונים עשויים מזכוכית סיליקה. סיבי זכוכית מציעים הנחתה נמוכה, רוחב פס גבוה והתאמה לשידור- למרחקים ארוכים. כל תקני OM ו-G.65x שנדונו לעיל חלים על סיבי זכוכית.

סיב אופטי מפלסטיק(POF) משתמש בליבת פולימר, בדרך כלל עם עיצוב אינדקס שלבים- גדולים. קל יותר להפסקה וגמיש יותר מסיבי זכוכית, אבל יש לו הנחתה הרבה יותר גבוהה ורוחב פס נמוך יותר. POF משמש ביישומי קישור קצרים- כגון רשתות רכב, חיבורי אודיו/וידאו ביתיים וחישה תעשייתית - ולא ברשתות תקשורת בעלות קיבולת גבוהה-.

כיצד לבחור את הסיבים המתאימים לרשת שלך

במקום להתייחס לבחירת סיבים כאל תרגיל ספרי לימוד, גשו אליו כהחלטה מעשית המבוססת על הפריסה הספציפית שלכם. להלן גורמי המפתח, המיושמים בתרחישים נפוצים:

1. קבע את דרישות המרחק שלך

אם הקישורים שלך עולים על כמה מאות מטרים, סיב-יחיד הוא בדרך כלל האפשרות הקיימת היחידה. לקישורים מתחת ל-300–400 מטרים - נפוצים בתוך בניינים, בין בניינים בקמפוס או בתוךמרכז נתונים- סיבים מרובים יכולים לספק את הביצועים הנדרשים בעלות כוללת נמוכה יותר.

2. הערכת עלות המערכת הכוללת, לא רק מחיר כבל

כבל סיב רב-מצבי יכול להיות מעט יותר יקר למטר מאשר מצב-יחיד בשווקים מסוימים, אבל מולטי-מודיםמשדריםוהמחברים הם בדרך כלל הרבה פחות יקרים. עבור קישורים לטווח קצר- במרכזי נתונים ובסביבות ארגוניות, החיסכון במקלטי המשדר עולה לרוב על כל הבדל בעלויות הכבלים. ככל שדרישות טווח ההגעה גדלות, הכלכלה עוברת לכיוון-מצב יחיד.

3. הערכת סביבת ההתקנה הפיזית

בתרחישי ניהול כבלים בצפיפות-גבוהה, ברשתות גישה, התקנות זרמים גבוהות, עיקולים הדוקים הם בלתי נמנעים. אם אתה פורס סיב אחד במצב-בתנאים אלה, צייןG.657 לכופף-סיב לא רגישמפחית את הסיכון להפחתת יתר בעיקולים. עבור פנים וכבל פנימייישומים שבהם הניתוב מוגבל, זה חשוב במיוחד.

4. תכנן נתיב מהירות ושדרוג

אם אתה בונה תשתית מרובת מצבים חדשה, הימנע מלציין OM1 או OM2. עבור דרישות 10G–100G, OM4 היא הבחירה הנפוצה ביותר. אם מפת הדרכים של הארגון שלך כוללת משדרים מבוססי SWDM-, הערך את OM5. במצב -יחיד, סיב תואם G.657.A-מציע תאימות לאחור עם G.652.D תוך מתן סובלנות לכיפוף טובה יותר - מה שהופך אותו לברירת מחדל הגיונית עבור התקנות חדשות במצב יחיד-.

5. שקול בניית כבלים וסביבה

סוג הסיב האופטי בתוך כבל נפרד ממבנה הכבל. ניתן לארוז את אותו סיב- במצב יחיד או רב-מצביכבלים תת קרקעיים, כבלי אוויר, כבלי מאגר- הדוקים פנימיים, אוכבלים רופפים-לחוץתלוי איפה זה יותקן. ודא שאתה מציין גם את סוג הסיבים וגם את מבנה הכבל המתאים לסביבה שלך.

טעויות נפוצות בבחירת סיבים אופטיים

מספר שגיאות חוזרות מובילות לבחירות סיבים לא אופטימליות:

• ציון OM1 או OM2 עבור התקנות חדשות.דרגות מדור קודם מגבילות את רוחב הפס ויכולת השדרוג העתידית. ה-TIA ממליץ על OM3, OM4 או OM5 עבור כל פריסות ריבוי מצבים חדשות.
• השוואת עלות כבל בלבד.התעלמות מעלויות מקלט משדר, מחבר והתקנה נותנת תמונה לא מלאה. עלות הקישור הכוללת - לא עלות כבלים בלבד - אמורה להניע את ההחלטה.
• מבלבל סוג סיבים עם בניית כבלים.מעיל של כבל סיב אופטי, שריון ועיצוב מבנינבחרים על סמך סביבת ההתקנה. הסיב בפנים נבחר על פי דרישות ההולכה. מדובר בשתי החלטות נפרדות.
• ברירת מחדל ל-OM5 ללא מפת דרכים SWDM.OM5 מוסיף ערך כאשר מתוכננת שידור מרובי- אורכי גל. ללא מקלטי משדר SWDM, OM4 מציע את אותם ביצועי אורך גל בודד- בעלות נמוכה יותר.
• שימוש ב-G.652 הסטנדרטי בסביבות-מתכופפות.כאשר הניתוב עובר דרך מתחמים קטנים או פינות צפופות, סיב לא רגיש של G.657{{1}7 מונע אובדן אות מיותר.

יישומים אופייניים לפי סוג סיבים