ידע

כבל סיב אופטי נושא נתונים כאור במקום חשמל. ההבדל היחיד הזה מחליט היכן הוא משמש: בכל מקום שבו רשת צריכה יותר קיבולת ממה שנחושת יכולה לשאת, יותר מרחק ממה שנחושת יכולה להגיע, או חסינות מוחלטת לרעש החשמלי של הסביבה שהיא עוברת דרכה.

מדריך זה עונה על שלוש שאלות לפי הסדר: לאיזה כבל סיבים אופטיים משמש בפועל, מה זה באמת מרוויח לך (ומה זה עולה לך), ואיך לעבור מיישום למבנה כבל ספציפי בלי לנחש.

היכן משתמשים בכבל סיב אופטי ומדוע

שאר המאמר הזה מרחיב כל אחד מאלה, ואז הופך את היגיון הבחירה לרצף שאתה יכול לעקוב אחריו.

כיצד פועל כבל סיב אופטי

מקלט משדר אופטי ממיר נתונים חשמליים לאור מאופנן. הסיב מנחה את האור לאורך ליבת זכוכית, ומקלט משדר בקצה הרחוק ממיר אותו בחזרה. הכבל עצמו פסיבי - אינו מוסיף רווח, אין עיבוד ואין כוח.

שתי השלכות עולות, וכמעט כל יישום למטה הוא וריאציה עליהן. ראשית, ההפסד נמוך ביותר:ITU-T Recommendation G.652מגדיר את מגבלות ההנחתה לסיבים- במצב יחיד סטנדרטיים, ו-G.652.D מסחרי פועל בדרך כלל בסביבות 0.18-0.20 dB/km ב-1550 ננומטר, לעומת בערך 20 dB ל-100 מ' עבור זוג מעוות נחושת במהירות 500 מגה-הרץ. שנית, זכוכית אינה מוליכה, כך שכבל דיאלקטרי שכולו- אינו יוצר לולאת הארקה, אינו קולט הפרעות ואינו יכול לשאת זרם תקלה לתוך הציוד שלך.

כדאי להפריד בין שני מונחים שמתרגלים לסירוגין. סיב אופטי הוא מוליך הגל הדק של השיער-. כבל סיבים אופטיים הוא כל מה שנבנה סביבו - צינורות חיץ, חסימת מים-, איברי חוזק, שריון, מעילים. הסיב מחליט על הביצועים האופטיים שלך; הכבל מחליט אם הקישור שורד התקנה ועשרים שנות מזג אוויר.

למה משמש כבל סיב אופטי?

בקשות מתחלקות לארבע קבוצות. הם לא תובעניים באותה מידה, והחלטות הכבלים בתוכם שונות מאוד.

קבוצה 1: רשתות תקשורת ציבוריות

רשתות שדרה ומטרו.זהו השימוש העתיק והגדול ביותר בסיבים. מסלולים ארוכי טווח- נושאים תנועה מצטברת בין ערים ומדינות, כאשר כל 0.01 dB/km נוספים מתורגמים ישירות לפחות בקתות מגברים. ספירת סיבים גבוהה חשובה כמו הנחתה: כבל סרט של 288- או 576 סיבים מאפשר לתעלה אחת לשרת מסלול שלם, וחבור היתוך המוני של סרטים של 12 סיבים מקצץ את זמן השחבור לכל סיב בערך בסדר גודל בהשוואה לחבור של סיבים בודדים.

גישה ל-FTTH ו-FTTB.ברשת אופטית פסיבית הסיב עובר מהמשרד המרכזי או צומת הגישה דרך מפצלים למסוף רשת אופטית אצל המנוי. Copper VDSL לא יכול לספק שירות גיגה-ביט סימטרי בטווח זה; אלחוטי קבוע יכול, אבל לא עם אותה התנהגות מחלוקת בבניינים צפופים. הסיכון הטכני השולט כאן הוא לא הנחתה - טווחי הגישה קצרים - אלא כיפוף. כבלי נפילה מהודקים סביב מסגרות דלת ומפותלים בתוך מארזים קטנים, וזו הסיבה שסיבים לא רגישים של G.657.A2-החליפו במידה רבה את התקן G.652 בירידה האחרונה. אם אתה מציין את הפלח הזה,{10}ההחלפות המעשיות מפורטות במדריך זהבחירת כבל נפילה FTTH.

Fronthaul נייד, midhaul ו-backhaul.משתמשים מתחברים באופן אלחוטי; הרשת שמאחורי הרדיו לא. אתר 5G בודד יכול לדרוש קישורי חזית מרובים של 10G או 25G עם תקציבי השהייה ותזמון הדוקים, וסיבים הם המדיום היחיד שמספק זאת באופן עקבי בקנה מידה רחוב. בחירת הכבלים במגדל מונעת על ידי מכניקה ולא על ידי אופטיקה: כבל FTTA חשוף לעומס רוח, UV וכיפוף חוזר בסולם הכבלים, כך שחומר המעיל וביצועי המתיחה חשובים יותר מספירת הסיבים. ייעודי-נבנהכבל סיבים אופטיים 5Gעיצובים מתייחסים בדיוק לזה.

אזהרה אחת כנה: לא כל תחנת בסיס מוזנת מסיבים. כאשר עלויות התעלות עצומות או שהאתר הוא זמני, מיקרוגל וגלי-מילימטר נותרו התשובה הכלכלית.

קבוצה 2: תשתית נתונים

מרכזי נתונים וקשרים.בתוך מתלה, נחושת חיבור ישיר-עדיין זולה יותר והספק נמוך יותר לכמה מטרים. ברגע שקישור חוצה שורה, נחושת מפסיקה להיות אופציה: 10GBASE-T מוגבל ל-100 מ', ואין בכלל שווה ערך לזוג- מעוות לקישור 400G. הטווחים הרלוונטיים מוגדרים בIEEE Std 802.3, והם מניעים את החלטת הסיבים יותר מכל העדפה כללית - למשל,IEEE 802.3cu מגדיר 100GBASE-FR1 ל-2 ק"מ לפחות ו-100GBASE-LR1 ל-10 ק"מ לפחות על סיב אחד במצב-, בעוד שממשקי SR מולטי-מודים מוגדרים בסביבות 100 מ'.

רצף ההחלטות שחשוב בפועל פועל לאחור מהמקלט המשדר: בחר את המהירות והטווח, שמתקן את ה-PMD, ה-PMD מתקן מצב יחיד- או מולטי-מוד, וספירת היציאות מתקנת בין אם אתה כבל עם דופלקס LC או MPO/MTP trunks. טעות בהזמנה זו היא הטעות הנפוצה והיקרה ביותר בכבלים של מרכז הנתונים - מפעל רב-מצבים המותקן עבור 40G עשוי לא לשרוד רענון של 800G, בעוד שמצב יחיד- מאריך ימים כמה דורות של אופטיקה. מובנהפתרונות קישוריות למרכזי נתוניםמצוינים בדרך כלל סביב נתיב השדרוג הזה ולא סביב המהירות של היום.

טלוויזיה בכבלים ו-IPTV.רשתות סיבים היברידיים-קואקסיאליים דוחפים את הסיבים לעומק מדי שנה, ומשאירים את הקואקס רק בירידה הסופית. הדרייבר אינו איכות וידאו אלא מפל המגבר: כל מגבר RF בריצת קואקס ארוך מוסיף רעש ונקודת כשל, וסיבים מבטלים אותם בין ה-headend לצומת האופטי.

קבוצה 3: תשתית קריטית

שירותי חשמל.תחנות משנה הן הסביבה העוינת ביותר מבחינה חשמלית ברשתות מסחריות. טלמטריית נחושת בין תחנות משנה טומנת בחובה סיכון ממשי במהלך תקלת אדמה, כאשר העלייה בפוטנציאל הארקה יכולה להופיע על פני הכבל. סיבים דיאלקטריים מסירים את הנתיב הזה לחלוטין, וזו הסיבה ש-SCADA, הגנה טלפונית וקישורי רשת-חכמים הם סיבים כמעט כברירת מחדל.

שני מבנים שולטים. OPGW מחליף את חוט ההארקה העילי, כך שהוא חייב לשרוד את-זרם המעגל הקצר שהקו יכול להטיל - כי הדרישה, לא ספירת סיבים, מגדילה את פלדה מצופה האלומיניום- סביב הצינור. ADSS תלוי מתחת למוליכי הפאזה ללא שליח, והגורם המגביל שלו הוא פוטנציאל החלל המושרה בנקודת ההתקשרות: מעל חוזק שדה מסוים, קשת רצועה יבשה מפרקת מעטפת פוליאתילן סטנדרטית ומעיל עמיד למסלול- הופך להיות חובה.IEEE Std 1222מגדיר את משטר הבדיקות החשמליות והמכניות עבור כבל ADSS, ושירותי שירות בדרך כלל מציינים כנגדו ישירות. השוואה קצרה בין השניים זמינה בפירוט זה שלכבל ADSS מול OPGW.

הוֹבָלָה.רכבות, מטרו, כבישים מהירים, מנהרות ושדות תעופה חולקים פרופיל אחד: ציוד מפוזר למרחקים ארוכים, זרם משיכה או כונני מנוע בקרבת מקום, וכמעט-אפס סובלנות לזמן השבתה. סיבים פותרים את המרחק ואת ההפרעות בבת אחת. סיכון הבחירה הוא מכאני, לא כבלים - אופטיים בתעלות כבלים מול מכרסמים, שחיקת נטל וחדירת מים, כך שסוג השריון וחסימת המים- בדרך כלל קובעים את המפרט.

אבטחה ומעקב.מצלמות ברזולוציה גבוהה-על היקפית יכולות לשבת קילומטרים מחדר הבקרה, הרבה מעבר למגבלת הנחושת של אתרנט, ולעתים קרובות על אותם עמודים כמו החשמל. סיבים מסירים את שני האילוצים. שימו לב לדבר היחיד שהוא לא עושה: סיבים דיאלקטריים אינם נושאים חשמל, כך שמצלמות מרוחקות עדיין זקוקות לחשמל מקומי, כבל היברידי או הפעלת חשמל נפרדת.

קבוצה 4: סביבות מיוחדות

אוטומציה תעשייתית.חנות ריתוך או מכרה הם המקרה הגרוע ביותר עבור כונני נחושת - משתנים-, רתכים ושנאים מזריקים רעש ששום כמות של סיכוך לא מדכאת לחלוטין, וריצות נחושת ארוכות בין בניינים יוצרות הבדלי פוטנציאל קרקע. טריגר טיפוסי להמרה לסיבים הוא רשת מפעלים של כמה מאות מטרים בין אולמות ייצור המציגה אובדן מנות לסירוגין, בלתי ניתן לשחזור, בקורלציה להתנעת מכונות כבדות. לאחר מכן הכבל צריך לשרוד שמן, כימיקלים, רעידות ושחיקה, וזו הסיבה שמפרט תעשייתי מסתיים לעתים קרובות במבנה משוריין או בעל מעיל כבד; ההשוואות-מתנות במדריך זה לבחירת כבל סיב אופטי משוריין.

שירותי בריאות.בתי חולים מעבירים קבצי הדמיה גדולים מאוד, ותעבורת PACS בין חבילות הדמיה וארכיונים היא הסיבה העיקרית לכך שעמודי שדרה של סיבים מופיעים במבנים רפואיים. בידוד חשמלי בין בניינים הוא יתרון משני אך אמיתי. ביצועי אש בדרך כלל שולטים בבחירת הכבלים כאן, מכיוון שהעליות והמליאות של בתי החולים נופלות תחת חוקי אש מקומיים מחמירים.

מערכות צוללות.התעבורה הבין יבשתית פועלת בכבלים, לא בלוויין. לְפִישאלות נפוצות של כבלים תת ימיים של TeleGeography, נתוני FCC מצביעים על כך שלוויינים מהווים שבריר מאחוז מהקיבולת הבינלאומית בארה"ב, ואותו מקור מציין שתקלות כבלים הן שגרתיות של - בערך 200 בשנה ברחבי העולם, לפי נתוני הוועדה הבינלאומית להגנה על כבלים. כבלים תת ימיים הם סוג הנדסי שונה: משחזרים, מוליכים כוח, מבנים עמידים בלחץ- ושריון קצה- כבד של החוף, שתוכננו סביב חסכוני תיקון כמו שידור.

מהם היתרונות העיקריים של כבל סיב אופטי - והגבולות שלו?

היתרונות של סיבים הם אמיתיים אך מוגבלים. ציון הגבול הוא מה שהופך אותם לשימושים במפרט.

• יְכוֹלֶת.זוג סיבים בודד נושא טרה-ביטים עם ריבוי חלוקה באורך-גל. התקרה נקבעת על ידי המשדרים ומערכת הקו האופטי, לא על ידי הזכוכית.
• מֶרְחָק.קישורים פסיביים במצב יחיד- של 10-80 ק"מ הם שגרה; Ethernet נחושת עוצר ב-100 מ'. טווח הגעה הוא פונקציה של הנחתת הסיבים - של תקציב הקישור, אובדן חיבור ומחברים ורגישות מקלט משדר ביחד.
• חסינות מפני הפרעות ובידוד חשמלי.כבל שכולו-דיאלקטרי אינו מושפע מ-EMI ואינו יוצר נתיב מוליך. זה היתרון היחיד שנחושת לא יכולה לגשת בכל מחיר.
• גודל ומשקל.כבל חיצוני בעל 144 סיבים הוא דק יותר מקומץ זוגות נחושת, מה שחשוב בתעלות צפופות ובעמודים עמוסים.
• בִּטָחוֹן.הקשה על סיב דורשת גישה פיזית ויוצרת אירוע אובדן שניתן לזהות.
• חביון - עם אזהרה.אור בסיליקה מתפשט בערך בשני-שליש של c, בערך 5 µs לקילומטר. סיבים מורידים את זמן ההשהיה בעיקר על ידי מתן מסלול קצר וישיר יותר ועל ידי ביטול שידורים חוזרים הנגרמים מהפרעות. השהיה מקצה-ל-נשלטת על ידי מיתוג, פרוטוקול וניתוב, כך ש"סיבים הם זמן אחזור נמוך" נכון רק בשכבה הפיזית.

כנגד זה, המגבלות הכנות:

• עלות התקנה גבוהה יותר לכל חוליה במרחקים קצרים, וחבור מצריך טכנאים מיומנים ושבר היתוך.
• הביצועים תלויים לחלוטין במקלטי המשדר - הכבל אינו יכול לפצות על אופטיקה לא מתאימה.
• רגישות לכיפוף נשארת מצב כשל בשדה מחוץ לסיבי G.657.
• תיקונים מצריכים מארז שחבור ואחסון רפוי, לא כלי לחיצה.
• סיבים דיאלקטריים אינם יכולים לספק כוח. היכן שכוח ונתונים חייבים לשתף מסלול, אתה צריך כבל מרוכב היברידי או פוטואלקטרי.

סיבים מול נחושת: כאשר הנחושת עדיין מנצחת

נחושת נותרה התשובה הטובה יותר בקיצור ב-קישורי מתלים, ב-בניית כבלים אופקיים לשולחנות ונקודות גישה, ובכל מקום ש-Power over Ethernet עושה עבודה אמיתית. זה גם קל יותר לסיים באתר עם כלי עבודה מינימליים. סיבים מנצחים על רוחב פס, מרחק, חסינות הפרעות ובידוד. הבחירה נובעת מארכיטקטורת המערכת והטווח, לא מאיזה מדיום הוא מהיר יותר תיאורטית.

כיצד לבחור כבל סיב אופטי: רצף שישה- שלבים

רוב מדריכי הבחירה מפרטים משתנים. המשתנים קשורים, והסדר שאתה פותר אותם בעניינים - כל שלב מגביל את הבא.

1. הגדר את מערכת ההולכה וטווח ההגעה.קצב הנתונים, תקן הממשק ואורך הקישור מגיעים במקום הראשון, מכיוון שהם קובעים את תקציב ההפסד כל השאר חייב להתאים בפנים.
2. הסק את סוג הסיבים משלב 1.מעבר לכמה מאות מטרים, או היכן שהקישור חייב לשרוד שדרוגי מהירות עתידיים, במצב יחיד-. Multimode רק כאשר טווח ההגעה קצר והחיסכון בעלויות המשדר הוא מהותי. קווי ההפרדה המעשיים מכוסים בהשוואה זו שלמצב יחיד-וסיב רב-מצבי. הוסף סיבים מיותרים כאן, לא מאוחר יותר - משיכת כבל שני עולה הרבה יותר מאשר הוספת סיבים לכבל הראשון.
3. תקן את שיטת ההתקנה.צינור, קבורה ישירה, אוויר, ב-מגבה בניין או מתחת למים. זה קובע את איבר החוזק, מערכת חסימת המים-והמעיל לפני כל שאלה סביבתית שנשאלת.
4. התאימו את מבנה הכבל לשיטה זו.טווחי אוויר קובעים עומס מתיחה, צניחה והעמסת קרח/רוח. התקנת צינור קובעת מתח משיכה וקוטר מקסימליים כנגד קיבולת הצינור. ערכות קבורה ישירה לריסוק והתנגדות למכרסמים. כאשר המסלול משנה את האופי - חיצוני למקורה -, אתה עובר במתחם חיבור או מציין כבל דורג- פנימי/חיצוני, וההבדלים בין כבל פנימי וחיצונישווה לבדוק לפני שמניחים שכבל אחד יכול לעשות את שניהם.
5. להחיל אילוצים סביבתיים ורגולטוריים.טמפרטורת עבודה, UV, כימיקלים, לחות, שדות חשמליים גבוהים - וביצועי אש, שהוא האילוץ היחיד שנקבע בחוק ולא בהנדסה. כבלים פנימיים חייבים לשאת את דירוג האש שתחום השיפוט שלך דורש; בצפון אמריקה המשמעות היא רישומי NEC סעיף 770 כגון OFNP או OFNR, ובמקומות אחרים הסיווג המקומי או IEC המקביל.
6. נעילת תקנים, בדיקות וקבלה.תן שם למסמכי ITU-T, IEC, IEEE או TIA הרלוונטיים במקום לרשום את הגופים. הגדר דוחות בדיקה במפעל, אורכי תופים, אריזה וקריטריוני קבלה לפני ההזמנה, ותכנן את בדיקות השטח -בדיקת כבל סיבים אופטייםלאחר ההתקנה הוא מה שמוכיח את תקציב הקישור שחישבת בשלב 1.

שאלות נפוצות

האם כבל סיבים אופטיים משמש רק לתקשורת אינטרנט?

לא. הוא משמש בהובלה ניידת, מרכזי נתונים, הגנת מערכות חשמל ו-SCADA, איתות תחבורה, בקרה תעשייתית, מעקב, רשתות הדמיה רפואית, מערכות שידור וצוללות. כמה מהם הם יישומי בקרה ובטיחות שבהם הבידוד החשמלי חשוב יותר מרוחב הפס.

האם כבל סיבים אופטיים נושא חשמל?

כבל דיאלקטרי סטנדרטי לא. כבלים מרוכבים היברידיים ופוטואלקטריים משלבים סיבים אופטיים עם מוליכים מתכתיים במיוחד כדי לספק כוח ונתונים במסלול אחד - הנפוץ עבור יחידות רדיו ומצלמות מרוחקות.

האם סיבים תמיד מהירים יותר מנחושת?

סיבים מציעים קיבולת וטווח הגעה גדולים בהרבה, אך התפוקה שאתה מקבל נקבעת על ידי מקלטי המשדר, הפרוטוקול ועיצוב הרשת. מעל קישור מתלה של 3 מ'-, כבל DAC נחושת מספק את אותו 100G בעלות והספק נמוכים יותר.

כמה רחוק יכול לעבור כבל סיבים אופטיים ללא הגברה?

זה תלוי בתקציב הקישור ולא בכבל בלבד. ממשקי Ethernet אופייניים במצב-יחיד מצוינים בין 2 ק"מ ל-40 ק"מ, ומערכות-לטווח ארוך מתרחבות הרבה יותר עם הגברה. אובדן חיבור, אובדן מחבר והנחתת סיבים יחד קובעים את הגבול האמיתי למסלול נתון.

מה ההבדל בין סיב אופטי לכבל סיבים אופטיים?

סיב אופטי הוא מוביל גל הזכוכית. כבל סיבים אופטיים הוא המבנה המוגן המלא סביבו - צינורות חיץ, חסימת מים-, איברי חוזק, שריון ומעילים. שני כבלים עם סיבים זהים יכולים להיות בעלי ביצועים מכניים ואש שונים לחלוטין.

האם ניתן להשתמש באותו כבל בפנים ובחוץ?

רק אם זה מצוין עבור שניהם. כבלים חיצוניים לרוב חסרים את דירוג האש הנדרש בתוך בניין, וכבלים רבים פנימיים חסרים ביצועים חוסמי UV ומים-. כבל דורג- פנימי/חוץ קיים בדיוק בגלל שהחלופה היא מתחם חיבור בכל כניסה לבניין.

מַסְקָנָה

כבל סיב אופטי משמש בכל מקום שבו קיבולת, מרחק או בידוד חשמלי עולים על מה שנחושת יכולה לספק - שכיום מכסה את רוב שכבת התחבורה של רשתות ציבוריות, מרכזי נתונים, רשתות חשמל ומערכות תחבורה, בעוד הנחושת שומרת על המטרים האחרונים וכל מה שצריך לשאת חשמל.

הנקודה המעשית היא ש"סיבים" זה לא החלטה של ​​מוצר. סוג הסיבים נובע ממערכת ההולכה, הקונסטרוקציה נובעת מאופן התקנת הכבל, והמעיל עוקב מהמקום שבו הוא גר ומה אומר קוד האש. פתרו את אלה לפי הסדר והמפרט כותב את עצמו; פותרים אותם שלא בסדר ובסופו של דבר יש לך כבל שעובר את מבחני המפעל שלו ונכשל בשטח.