Біррежимді және көпрежимді оптикалық кабельдерге кіріспе
Оптикалық кабель — жоғары жылдамдықты талшықты-оптикалық байланыс желілерінің негізі. ТОБЖ жобалау кезінде бірінші сұрақтардың бірі — біррежимді немесе көпрежимді талшықты таңдау. Осыған байланысты бүкіл желінің тарату қашықтығы, өткізу қабілеті және бюджеті анықталады.
Біррежимді оптикалық кабель жарықты диаметрі 9 мкм болатын өте жіңішке өзек арқылы таратады. Сәуле өзек-қабық шекарасынан шағылыспай дерлік таралады, бұл модалық дисперсияны барынша азайтады. Осының арқасында біррежимді желілер аралық сигнал регенерациясынсыз ондаған және жүздеген километрге жұмыс істейді. Типтік толқын ұзындықтары — 1310 нм және 1550 нм, әлсіреу 0,35 дБ/км-ден аспайды.
Көпрежимді оптикалық кабельдің өзегі 50 мкм немесе 62,5 мкм. Жарық импульсі бірнеше жолмен — модалармен таралады, бұл модааралық дисперсияны тудырады және тарату қашықтығын шектейді. Көпрежимді желілерді іске асыру арзанырақ, себебі олар арзанырақ сәуле көздерін — жарықдиодтар мен VCSEL лазерлерін пайдалануға мүмкіндік береді. Негізгі толқын ұзындықтары — 850 нм және 1300 нм. 850 нм-дегі әлсіреу 2,5–3,0 дБ/км құрайды.
Талшықтардың құрылымы, маркалары мен түрлері туралы толығырақ оптикалық кабель туралы шолуда жазылған. Нормалар мен иілу радиустарын ескере отырып төсеу технологиясы оптикалық кабель төсеу мақаласында талқыланған.
Техникалық сипаттамалардың салыстырмалы кестесі
| Параметр | Біррежимді талшық | Көпрежимді талшық |
| Өзек диаметрі | 9 мкм (G.652 стандарты) | 50 мкм (OM2–OM5) немесе 62,5 мкм (OM1) |
| Толқын ұзындығы | 1310 нм, 1550 нм | 850 нм, 1300 нм |
| Әлсіреу | 0,35 дБ/км (1310 нм), 0,22 дБ/км (1550 нм) | 2,5–3,0 дБ/км (850 нм), 0,8–1,0 дБ/км (1300 нм) |
| Дисперсия | Хроматикалық, модалық минимум | Модааралық, өткізу жолағын шектейді |
| Максималды қашықтық | Регенерациясыз 200 км-ге дейін | 550 м-ге дейін (10G), 100 м-ге дейін (40G/100G) |
| Өткізу қабілеті | Арнаға 100 Гбит/с және одан жоғары | Қысқа қашықтықта 10 Гбит/с, 40/100 Гбит/с |
| Жабдық құны | Жоғары, лазерлер мен SFP+ модульдері қымбат | Төмен, VCSEL лазерлері мен жарықдиодтар арзан |
| Кабель құны | Салыстырмалы немесе көпрежимдіден сәл төмен | Салыстырмалы немесе өзек рұқсаттарына байланысты сәл жоғары |
| Монтаж және дәнекерлеу | Жоғары дәлдікті, ығысу рұқсаты азды талап етеді | Оңай, үлкен өзек аздаған ауытқуларды кешіреді |
| Қызмет мерзімі | Төсеу шарттары сақталғанда 25 жыл және одан да көп | 25 жыл және одан да көп |
Негізгі айырмашылықтарды егжей-тегжейлі талдау
Өзек диаметрі және оның әсері
Біррежимді және көпрежимді кабельдің айырмашылығы ең алдымен өзек диаметрінде. Біррежимдіде ол 9 мкм, көпрежимдіде — 50 немесе 62,5 мкм. Бұл айырмашылық талшықта электромагниттік сәулеленудің қанша модасы таралатынын анықтайды. Бір мода — бір жол — сигналдың аз бұрмалануын береді. Көптеген модалар — көптеген жолдар — импульстің бұлыңғырлануын, яғни модааралық дисперсияны тудырады.
Тәжірибеде бұл мынаны білдіреді: біррежимді жүйелер сигналды ондаған километрге регенерациясыз жеткізеді, көпрежимділер — жүздеген метрге. Тарату жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, көпрежимді талшық үшін рұқсат етілген қашықтық соғұрлым қысқарады. OM1–OM5 стандарттары бұл шектеулерді нақты реттейді.
Дисперсия және өткізу қабілеті
Оптикалық талшықтарда дисперсияның екі негізгі түрі бар: хроматикалық және модааралық. Хроматикалық дисперсия екі талшық түріне де тән, бірақ біррежимді жүйелерде ол арнайы ығысқан дисперсиялы талшықтармен өтеледі. Модааралық дисперсия тек көпрежимді талшықтарға тән және өткізу жолағын физикалық түрде шектейді.
Сондықтан көпрежимді кабель ғимараттар мен деректер орталықтарының ішіндегі қысқа желілерге жарамды, мұнда порттардың жоғары тығыздығы мен трансиверлердің төмен бағасы қажет. Біррежимді қалалар мен аймақтарды байланыстыратын магистральдарда таптырмас. Магистральды желілерде көбінесе талшықтар саны 4, 8, 12, 16, 24 болады және мұнда біррежимді талшықты таңдау айқын.
Көпрежимді талшықтардың стандарттары
| Класс | Өзек диаметрі | 850 нм-дегі өткізу жолағы | 10G үшін максималды қашықтық |
| OM1 | 62,5 мкм | 200 МГц·км | 33 м |
| OM2 | 50 мкм | 500 МГц·км | 82 м |
| OM3 | 50 мкм | 2000 МГц·км | 300 м |
| OM4 | 50 мкм | 4700 МГц·км | 400 м |
| OM5 | 50 мкм | 4700 МГц·км (850–950 нм-де) | 400 м |
Әлсіреу және қуат бюджеті
Көпрежимді талшықтың 850 нм толқын ұзындығындағы әлсіреуі 2,5–3,0 дБ/км құрайды, бұл қысқа трассалар үшін сыни емес. Біррежимдіде бұл көрсеткіш шамамен бір ретке төмен — 0,35 дБ/км. Жалпы қуат бюджеті 100 км-ден астам желілерді салуға мүмкіндік береді. Бұл екі технологияның айырмашылығын түсіндіреді: көпрежимді оптика — жергілікті желілер үшін, біррежимді — магистральды және қалааралық желілер үшін.
Меншік құны
Кабельдің өзінің бағасы біррежимді мен көпрежимдіде бірдей дерлік болғанымен, желінің жалпы сметасы әртүрлі. Біррежимді трансиверлер, медиаконвертерлер және SFP+ модульдері қымбатырақ, бірақ талшықты ауыстырмай өткізу қабілетін арттыруға мүмкіндік береді. Көпрежимді жабдық арзанырақ, бірақ желінің өзі қашықтық шектеулеріне тіреледі. Деректер орталықтарында қысқа байланыстармен көпрежимді патч-кордтар мен кросс-байланыстар экономикалық тұрғыдан негізделген. Магистральды арналарда біррежимді оптика масштабталу есебінен тез ақталады.
Монтаж және дәнекерлеу ерекшеліктері
Біррежимді талшықтарды дәнекерлеу дәлірек туралау механизмдерін талап етеді — көлденең ығысу рұқсаты микроның үлестерін құрайды. Көпрежимді талшық үлкен өзегі арқасында тіпті бюджеттік дәнекерлеу аппараттарымен де оңай дәнекерленеді, бұл монтаж шығындарын азайтады. Сыртқы трассалар мен көше желілерін төсеу кезінде екі талшық түрі де броньды, диэлектрлік және өзін-өзі көтеретін нұсқаларда шығарылады. Ішкі және сыртқы оптикалық кабельдер қабық материалдарымен ерекшеленеді: үй-жайлар үшін галогенсіз композиция, көше үшін күшейтілген полиэтилен қолданылады.
Қолдану сценарийлері және таңдау бойынша ұсыныстар
Біррежимді оптикалық кабельді қашан таңдау керек
- Ұзындығы бірнеше километрден басталатын магистральды байланыс желілері. 1550 нм-де әлсіреу минималды, дисперсия өтеледі.
- Провайдерлердің қалалық желілері, мұнда бір талшық PON таратушылары арқылы жүздеген абоненттерге қызмет көрсетеді.
- Ғимараттар арасындағы қашықтығы 500 метрден асатын трассалар — бұл жерде көпрежимді талшық жетпейді.
- 100 Гбит/с және одан жоғары жылдамдықтағы арналар, 400 Гбит/с-қа дейін өсу перспективасы бар.
- Сенімділікке жоғары талаптар қойылатын нысандар, мұнда параметрлердің ұзақ мерзімді тұрақтылығы маңызды.
Көпрежимді оптикалық кабельді қашан таңдау керек
- Ғимараттар, қабаттар және бөлмелер ішіндегі жергілікті желілер — қашықтығы 300–400 метрге дейін.
- Қосылымдардың жоғары тығыздығы бар деректер орталықтары: арзан VCSEL трансиверлері бюджетті үнемдейді.
- Шектеулі аумақта оптика арқылы деректерді берумен бейнебақылау және күзет дабылы жүйелері.
- Жиі қайта коммутациялау және патч-кордтарды пайдалану жоспарланған нысандар — көпрежимді кроссқа қызмет көрсету оңайырақ.
- Уақытша немесе маусымдық желілер, олар үшін белсенді жабдықтың бастапқы құны маңызды.
Жиынтық ұсыныстар
| Сценарий | Артықшылықты талшық түрі | Негіздеме |
| Қала-қала магистралі | Біррежимді | Максималды қашықтық, төмен әлсіреу |
| ДО ішкі желісі | Көпрежимді OM4/OM5 | Қысқа қашықтықтар, бюджеттік жабдық |
| Бакылау камераларын қосу | Көпрежимді немесе біррежимді | Қашықтыққа байланысты; 400 м-ге дейін — көпрежимді, одан әрі — біррежимді |
| Провайдерлік PON желісі | Біррежимді | Сигналды тарату, үлкен қашықтықтар қажет |
| Ғимарат ішіндегі қабатаралық желі | Көпрежимді | Трансиверлерден үнемдеу, дәнекерлеудің қарапайымдылығы |
| Бағандар арқылы сыртқы трасса | Біррежимді өзін-өзі көтеретін | Жүктемелерге төзімділік, ұзақ аралықтар |
Оптикалық кабельді таңдаудағы жиі кездесетін қателіктер
- Қашықтығы 500 метрден асатын жерде көпрежимді талшықты пайдалану. Сигнал нашарлайды, желі жұмыс істемейді.
- Белсенді жабдықтың қымбаттауын ескерместен деректер орталығында біррежимді кабель төсеу. Сөреішілік байланыстар үшін көпрежимді тиімдірек.
- Көпрежимді патч-кордты сатып алғанда OM стандартын елемеу. OM1 (62,5 мкм) 50 мкм-ге арналған VCSEL лазерлерімен үйлеспейді.
- Біррежимді талшықтарды үлкен қалдық ығысуы бар бюджеттік аппаратта дәнекерлеу — түйіспедегі шығындар сыни мәндерге дейін өседі.
- Оптикалық талшықты тек баға бойынша таңдау, қуат бюджеті мен дисперсиялық қорын есептемей. Нәтиже — жарамсыз желі.
- Жобалық құжаттамада талшық түрін дұрыс көрсетпеу, бұл ТОБЖ үйлесімсіз компоненттерін сатып алуға әкеледі.
Біррежимді және көпрежимді талшықтар туралы жиі қойылатын сұрақтар
Біррежимді және көпрежимді оптикалық кабельдің айырмашылығы неде?
Айырмашылық — өзек диаметрінде және таралатын жарық модаларының санында. Біррежимді талшық — 9 мкм, бір мода, қашықтығы ондаған километр. Көпрежимді — 50 немесе 62,5 мкм, көптеген модалар, 10 Гбит/с жылдамдықта қашықтығы 400 метрге дейін.
50/125 немесе 9/125 белгілеуі нені білдіреді?
Бірінші сан — өзек диаметрі микронада, екіншісі — қабық диаметрі. 50/125 — көпрежимді талшық, 9/125 — біррежимді. Екі түрі де қабық бойынша үйлесімді, бірақ өзек бойынша емес.
Көпрежимді талшықтар OM3, OM4 және OM5 қалай ерекшеленеді?
OM3 және OM4 — лазерлік оңтайландырылған 50/125 талшықтар. OM4 жоғары өткізу жолағына және 10G және 40G үшін ұзағырақ қашықтыққа ие. OM5 — ең жаңа стандарт, 850–950 нм диапазонында толқын ұзындықтары бойынша мультиплекстеуді қолдайды.
Біррежимді және көпрежимді SFP модульдері өзара алмастырыла ма?
Жоқ. Талшық түрі мен трансивер түрі бір-біріне сәйкес келуі керек. Біррежимді модульді көпрежимді талшыққа қосу әрекеті немесе керісінше сигналдың жоғалуына немесе толық істен шығуға әкеледі.
Сыртқы төсеу үшін қай талшық түрі жақсы?
Сыртқы трассалар үшін өзін-өзі көтеретін немесе броньды орындаудағы біррежимді кабель артықшылықты. Ол қашықтық бойынша қорды және температура өзгерістеріне төзімділікті қамтамасыз етеді. Көпрежимді сыртқы кабельдер шығарылады, бірақ оларды қолдану бір өндірістік алаңмен шектеледі.
Желіге арналған оптикалық патч-кордты қалай таңдау керек?
Патч-кордтың түрі — біррежимді немесе көпрежимді — орнатылған талшық пен белсенді жабдықтың түріне сәйкес келуі керек. Қосқыштар — LC, SC, FC — кросс пен трансивердің розеткаларымен анықталады. Ішкі төсеу үшін LSZH қабығы бар патч-кордтар алынады, сыртқы үшін — күшейтілген полиуретанды.
Қорытынды
Біррежимді және көпрежимді оптикалық кабель арасындағы таңдау трассаның ұзындығымен, қажетті жылдамдықпен және бюджетпен анықталады. Біррежимді талшық — телекоммуникациялар, магистральдар және жоғары жылдамдықты арналар үшін стандарт. Көпрежимді — жергілікті желілер, деректер орталықтары және қысқа қашықтықтағы нысандар үшін үнемді нұсқа.
Әмбебап жауап жоқ. Нақты техникалық критерийлер бар: желі ұзындығы, оптикалық қуат бюджеті, белсенді жабдық стандарты. Олар сақталғанда, желі қай талшық түрі жобаға салынғанына қарамастан ондаған жылдар бойы қызмет етеді. Оптикалық кабельдер, кросс-байланыстар және патч-кордтар номенклатурасымен оптикалық кабель каталогында танысуға болады.
