Step{0}}index in graded{1}}index sta dve bistveno različni zasnovi večmodnega vlakna in razlika je pomembnejša, kot se mnogi načrtovalci omrežij zavedajo. Profil lomnega količnika znotraj jedra vlakna določa, kako se svetloba širi, kolikšna je modalna disperzija in na koncu, koliko pasovne širine lahko zagotovi večmodna povezava.
Na kratko: večmodovno vlakno s stopnjevanim -indeksom prevladuje v sodobnih prostorih in kablih podatkovnih centrov, ker njegov parabolični profil lomnega količnika močno zmanjša širjenje impulza. Step-index večmodna vlakna, ki so bila nekoč običajna, so zdaj omejena na nišne uporabe, kot so potrošniške povezave iz plastičnih optičnih vlaken (POF) in nekatere industrijske ali izobraževalne nastavitve. Ta priročnik pojasnjuje, zakaj, s sklicevanjem na industrijske standarde in praktična izbirna merila.
Korak-Indeks v primerjavi z gradiranimi-indeksnimi vlakni na prvi pogled
| Parameter | Korak-Indeksiraj večmodno vlakno | Graded{0}}Index Multimode Fiber |
|---|---|---|
| Profil lomnega količnika | Enotno jedro; nenaden padec na meji jedra-oplašča | Parabolična - najvišja v središču, ki se postopoma zmanjšuje proti oblogi |
| Svetla pot | Cik-cak odboji (popolni notranji odboj) | Gladke, ukrivljene sinusne poti (zvezna refrakcija) |
| Modalna disperzija | Visoko - različni načini pridejo ob precej različnih časih | Precej nižja - kompenzacija hitrosti izenači prihodne čase načina |
| Tipična pasovna širina | ~20–100 MHz·km | 500–4700+ MHz·km (odvisno od razreda OM) |
| Premer jedra | Spreminja (POF ~1 mm; steklo 50–62,5 µm v preteklosti) | 50 µm ali 62,5 µm (standardizirano) |
| Skupni standardi | Ni trenutne oznake TIA OM za stop-indeks steklenih vlaken | OM1, OM2, OM3, OM4, OM5 (po TIA-568.3 / ISO/IEC 11801) |
| Današnja primarna uporaba | POF potrošniške avdio/video povezave, izobraževalne predstavitve, nekateri industrijski senzorji | Podjetniška lokalna omrežja, hrbtenice kampusov, podatkovni centri, strukturirano kabliranje |
Kaj je Step{0}}Index Multimode Fiber?
V stop-indeksnem večmodnem vlaknu ima celotno jedro enak enoten lomni količnik. Na meji med jedrom in oblogo indeks močno pade - od tod tudi ime "korak". Svetloba, ki vstopa v jedro, se odbija od te meje v cikcakastem vzorcu in se odbija od stene do stene, ko potuje vzdolž vlakna.
Težava je v tem, da različni svetlobni načini vstopajo pod različnimi koti, zato sledijo različno dolgim potem. Žarek, ki potuje skoraj naravnost navzdol po osi, preleti manjšo razdaljo kot žarek, ki se odbija pod strmim kotom. Ker je lomni količnik enak povsod v jedru, potujejo vsi načini z enako hitrostjo -, kar pomeni, da žarki pod strmim{3}}kotom preprosto potrebujejo več časa, da pridejo. Ta časovni razmik med najhitrejšim in najpočasnejšim načinom jemodalna disperzija, in je primarni omejevalnik pasovne širine v katerem koli večmodovnem vlaknu.
Glede naZdruženje optičnih vlaken (FOA), step-index steklena večmodna vlakna se v telekomunikacijah ne uporabljajo več pogosto. Danes le plastična optična vlakna (POF) in plastično -platiran silicijev dioksid (PCS/HCS) še vedno uporabljajo stopničasto -indeksno zasnovo, predvsem za kratke potrošniške avdio ali video povezave. Pri praktičnem omrežnem kabliranju so stop-indeksna večmodna vlakna skoraj v celoti zamenjala stopenjska-indeksna zasnova.
Kjer se -indeksno vlakno še vedno pojavlja
Z vidika zasnove omrežja je malo verjetno, da boste v projektu sodobnega strukturiranega kabla srečali večmodna vlakna s stop-indeksom. Vendar ni povsem izginil. Primeri, v katerih je step{3}}indeks lahko še vedno ustrezen, vključujejo:
- Učni laboratoriji, ki prikazujejo principe večmodnega širjenja in učinke modalne disperzije
- POF-osnovane povezave na kratke-razdalje v potrošniški elektroniki, avtomobilskih in-vozilnih omrežjih ali domačih avdio sistemih
- Določene aplikacije industrijskega zaznavanja, kjer sta enostavnejša struktura vlaken in večje jedro praktični
- Podedovane namestitve, ki še niso bile nadgrajene
Če delate zstekleno proti plastičnim optičnim vlaknom, pomaga razumeti, da je POF po naravi stopen{0}}indeks, medtem ko skoraj vsa steklena večmodna vlakna, ki se danes prodajajo za mreženje, uporabljajo stopenjski-indeksni profil.
Kaj je Graded{0}}Index Multimode Fiber?
Graded{0}}index večmodna vlakna imajo drugačen pristop. Namesto enotnega jedra je lomni količnik največji v središču in se postopoma zmanjšuje - običajno po skoraj-parabolični krivulji - proti ovoju. Mednarodna zveza za telekomunikacije to vrsto vlaken razvršča podITU-T G.651.1.
Ta parabolični profil kritično spreminja fiziko širjenja svetlobe. Namesto da bi se odbijali v ostrih cikcakastih odbojih, svetlobni žarki sledijo gladkim ukrivljenim potem skozi jedro. Način, ki potuje dlje od središča - in pokriva fizično daljšo pot -, se premika skozi območja z nižjim lomnim količnikom, kjer potuje hitreje. Medtem pa skoraj-aksialni način pokriva krajšo razdaljo, vendar se giblje skozi višje-indeksno središče s počasnejšo hitrostjo. Rezultat tega je, da različni načini pridejo na skrajni konec vlakna veliko bližje skupaj v času.
Ta učinek kompenzacije hitrosti je razlog, da ima gradirano-indeksno vlakno veliko manjšo modalno razpršenost kot stopenjsko-indeksno vlakno. V teoriji lahko popolnoma paraboličen profil zmanjša intermodalno razpršenost za faktor približno 1000 v primerjavi s stop-indeksom. V resničnem-proizvodnjanju se dosledno dosegajo izboljšave pasovne širine za približno 100-krat v primerjavi s korak-indeksom - dovolj za podporo več-gigabitnega etherneta na več sto metrov.
Zakaj je stopnjevani-indeks standard za sodobno večmodno omrežje
Vsaka trenutna klasifikacija OM večmodnega vlakna - OM1, OM2, OM3, OM4 in OM5 - temelji na stopenjskem-indeksnem jedru. Oznake OM, opredeljene vANSI/TIA-568.3 in ISO/IEC 11801, določi minimalne zahteve glede modalne pasovne širine, ki jih lahko izpolnijo samo profili stopnjevanega-indeksa. Na primer:
- OM3(50/125 µm, laser-optimizirano): efektivna modalna pasovna širina 2000 MHz·km pri 850 nm, podpira 10 Gigabit Ethernet do 300 m
- OM4(50/125 µm, laser-optimizirano): efektivna modalna pasovna širina 4700 MHz·km pri 850 nm, podpira 10 Gigabit Ethernet do 550 m
- OM5(50/125 µm, širokopasovni): razširja specifikacijo OM4 za podporo multipleksiranja kratkih-valovnih dolžin (SWDM) v 850–953 nm
Za podrobno primerjavo omejitev razdalje in hitrosti prenosa podatkov v vseh kategorijah OM glejte naš vodnik zaOmejitve razdalje večmodnega vlakna OM1–OM5.
Starejši klasifikaciji OM1 (62,5/125 µm) in OM2 (50/125 µm) sta bili zasnovani predvsem za svetlobne vire LED. V skladu z zadnjo revizijo standarda TIA (ANSI/TIA-568.3-E) sta bila OM1 in OM2 premaknjena v staro prilogo in nista več priporočljiva za nove namestitve. Sodobne uvedbe v veliki večini določajo lasersko optimirana vlakna s stopenjskim indeksom OM3 ali OM4 v kombinaciji z oddajniki-sprejemniki 850 nm VCSEL.
Pojasnjene ključne razlike
Profil lomnega količnika
To je koreninska razlika. Vlakno s stop-indeksom ima raven, enakomeren lomni količnik po jedru z eno samo ostro mejo. Vlakno s stopnjevanim-indeksom ima nenehno spreminjajoč se indeks -, ki je najvišji v središču, pada pa navzven v skoraj-parabolični obliki. Vse ostalo izhaja iz te strukturne razlike.
Modalna disperzija in pasovna širina
V stop-indeksnem večmodnem vlaknu modalna disperzija omejuje praktično pasovno širino na približno 20–100 MHz·km. To močno omejuje uporabne hitrosti prenosa podatkov in razdalje. V večmodovnem vlaknu s stopnjevanim-indeksom parabolični profil izenači potovalne čase načina, tako da širi pasovno širino v obseg od 500 MHz·km (OM2) do 4700 MHz·km (OM4) in več. Zato lahko gradirana-indeksna vlakna prenašajo 10 Gbps, 40 Gbps ali celo 100 Gbps ethernetni promet na pomembnih razdaljah - nekaj, kar večmodno vlakno s korak-indeksom preprosto ne zmore.
Razširjanje svetlobe
Stop-indeksno vlakno proizvaja diskretne cikcakaste odboje. Vlakna z razvrščenim-indeksom proizvajajo neprekinjene ukrivljene poti, ki spominjajo na sinusne valove - nežnejša, bolj nadzorovana oblika širjenja, ki zmanjša širjenje impulza na isti dolžini povezave.
Praktične aplikacije
Pri resničnih odločitvah o kablih to ni tesna konkurenca. Če določate optična vlakna za LAN podjetja, hrbtenico kampusa, medsebojne povezave podatkovnih centrov ali kateri koli projekt strukturiranega kabliranja, zasnovan za trenutno-hitrost Ethernet ali naslednjo-generacijo, je graded-indeksna večmodna vlakna edina resna večmodna možnost. Stop-indeksno večmodno vlakno izpolnjuje ozek nabor vlog - POF potrošniške povezave, izobraževalne predstavitve in nekaj industrijskega zaznavanja -, od katerih se nobena ne prekriva s tipično omrežno infrastrukturo.
Kako je to povezano z vlakni OM1, OM2, OM3, OM4 in OM5
Skupna točka zmede: »step{0}}index vs graded-index« in »OM1 vs OM3 vs OM4« izgledata kot različna pogovora, vendar sta povezana.
Vsa večmodna vlakna razreda OM-uporabljajo stopnjevane-indeksne jedrne profile. Številčenje OM ne opisuje stopenjskega-indeksa v primerjavi z ocenjenim-indeksom - namesto tega razlikuje med različnimiocenestopnjevane{0}}indeksne zmogljivosti, predvsem glede na njihovo modalno pasovno širino in vir svetlobe, za katerega so optimizirani.
Napredovanje izgleda takole:
- OM1(62,5/125 µm): zgodnje razvrščena-indeksna zasnova za vire LED; prenapolnjena pasovna širina izstrelitve 200 MHz·km pri 850 nm. Zdaj dedek.
- OM2(50/125 µm): izboljšan stopnjevani-indeks za vire LED; prenapolnjena pasovna širina izstrelitve 500 MHz·km pri 850 nm. Tudi dedek.
- OM3(50/125 µm): prva lasersko{2}}optimizirana zasnova stopnjevanega{3}}indeksa s strogo nadzorovanim profilom lomnega količnika, zasnovanim posebej za pogoje izstrelitve 850 nm VCSEL.
- OM4: dodatno izboljšan stopenjski{0}}indeksni profil, ki dosega efektivno modalno pasovno širino 4700 MHz·km - več kot dvojno OM3.
- OM5: doda širokopasovno zmogljivost (850–953 nm) za multipleksiranje kratkih-valovnih dolžin, zgrajeno na jedru stopnjevanega indeksa razreda OM4-.
Torej, ko nekdo vpraša, ali je "vlakno OM3 ocenjeno-indeksom" - da, je. Prav tako OM1, OM2, OM4 in OM5. Razlika med-indeksom korakov in-indeksom stopenj pojasnjujezakajsodobna večmodna vlakna delujejo enako dobro; vam pove klasifikacija OMkako dobrodoločeno razvrščeno{0}}indeksno vlakno deluje.
Razumevanje katereSFP sprejemno-sprejemni modulpari z vsakim razredom OM je prav tako pomembna kot izbira pravega vlakna - neujemajoča se optika in vlakna bodo omejila zmogljivost povezave ne glede na razred kabla.
Pasovna širina in razdalja: praktične posledice
Zmnožek pasovne širine-razdalje (merjen v MHz·km) je najbolj neposreden način za primerjavo zmogljivosti večmodnega vlakna. Pove vam, koliko podatkovne hitrosti lahko podpira določena dolžina vlakna, preden modalna disperzija poslabša signal.
Za stop-indeksna večmodna vlakna so produkti-razdalje pasovne širine običajno v območju 20–100 MHz·km. To pomeni, da boste pri 1 km morda podpirali le 20–100 MHz analogne pasovne širine - veliko premalo za kateri koli trenutni visoko-standard Ethernet.
Za večmodna vlakna z razvrščenim -indeksom so številke dramatično višje. Vlakno OM4 s 4700 MHz·km pri 850 nm lahko podpira 10GBASE-SR do 550 metrov ali 40GBASE-SR4 in 100GBASE-SR4 do 150 metrov z uporabo vzporedne optike MPO/MTP. Te razdalje pokrivajo veliko večino dolžin povezav v-zgradbah in podatkovnih središčih.
V praksi izbira med stopenj-indeksom in razvrščenim-indeksom večmodnega vlakna v resnici ni kompromis glede pasovne širine - vprašanje je, ali je večmodna zmogljivost sploh v uporabnem območju za vašo aplikacijo. Pri sodobnih ethernetnih povezavah le stopnjevani-indeks doseže to območje.
Če razdalje vaše povezave presegajo tisto, kar lahko pokrije večnačin OM3 ali OM4, naslednji korak običajno ni korak{2}}indeks ali druga večnačinovna stopnja -, na katero se premikaenomodno-optično vlakno, ki v celoti odpravi modalno disperzijo s podporo samo enemu načinu širjenja.
Kako izbrati pravo vlakno za svoj projekt
Pojasnite, kaj pravzaprav gradite
Če je projekt sodoben LAN, hrbtenica kampusa ali medsebojna povezava podatkovnega centra, zasnovana za 1 Gbps in več, je standardno izhodišče večmodno vlakno z razvrščenim-indeksom (OM3 ali OM4). Step-indeks večmodnega vlakna ne vstopi v pogovor za te aplikacije.
Če je projekt potrošniška zvočna povezava, izobraževalni laboratorij za optična vlakna ali posebna senzorska aplikacija, je lahko ustrezen korak-index (običajno POF).
Uskladite razred vlaken z zahtevami za povezavo
Ko ugotovite, da je stopnjevani-indeks prava zasnova, je prava odločitev ta, kateri razred OM ustreza vašim potrebam glede pasovne širine in razdalje. OM3 dobro deluje pri večini tekov pod 300 metri pri 10 Gbps. OM4 razširja ta doseg in zagotavlja več prostora za prihodnje nadgradnje hitrosti. OM5 je vredno oceniti, če nameravate uporabljati SWDM-sprejemnike in sprejemnike za 100G+ prek dupleksnih vlaken.
V trenutnem standardu TIA sta OM1 in OM2 stari -, kar pomeni, da sta še vedno prepoznana, vendar nista več priporočljiva za nove nove kable. Če načrtujete nov kabelski obrat, se z navedbo OM3 ali višjega izognete zgodnjemu zastarelosti.
Razmislite o celotni povezavi, ne le o vlaknu
Izbira vlaken je del večje zasnove povezave.Vrsta priključka, združljivost oddajnikov, izguba spoja, radij upogiba invstavljena izguba v primerjavi s povratno izgubovsi vplivajo na to, ali povezava izpolnjuje svoj proračun uspešnosti. Izbira vlakna OM4, vendar uporaba slabo zaključenih konektorjev ali neusklajene optike ne bo prinesla pričakovanih rezultatov.
Vedite, kdaj morate preseči večmodnost
Če vaše razdalje presegajo približno 500–600 metrov ali morate podpirati hitrosti 10G+ pri daljših vožnjah, večmodna vlakna (celo OM4) morda ne bodo zadostovala. Takrat eno-modno vlakno z ustreznimoddajniki ali transponderjiobičajno boljša naložba. Vprašanje stopenj-indeksa v primerjavi z ocenjenim-indeksom postane nepomembno, ko se premaknete na enojni-način, ki uporablja lastne različne zasnove vlaken (OS1 in OS2).
Pogoste napake pri tej primerjavi
Zamenjati to z eno-načinom in večnačinom
Stopenjski-indeks v primerjavi z razvrščenim-indeksom opisuje, kako je lomni količnik porazdeljen znotraj jedra. En-način v primerjavi z večmodnim opisuje, koliko načinov širjenja podpira vlakno. To sta povezana, vendar ločena koncepta. Enomodovno-vlakno običajno uporablja stopničast-indeksni profil z zelo majhnim jedrom (približno 8–10 µm), ki omogoča samo en način - popolnoma drugačen načrt zasnove kot večmodovno vlakno katere koli vrste.
Ob predpostavki, da vsa večmodna vlakna delujejo enako
Dejstvo, da vsa trenutna vlakna razreda OM-uporabljajo stopnjevani-indeks, ne pomeni, da so zamenljiva. Vlakna OM1 (preobremenjena pasovna širina 200 MHz·km) in vlakna OM4 (efektivna pasovna širina 4700 MHz·km) se močno razlikujejo po zmogljivosti. Natančnost stopnjevanega-indeksnega profila - kako natančno se ujema z idealno parabolo, kako dobro je optimiziran za zagon VCSEL - ločuje OM3/OM4/OM5 od prejšnjih generacij.
Ignoriranje konstrukcije kabla in izbir priključkov
Izbira prave vrste vlaken je potrebna, vendar ne zadostna. Ne glede na to, ali uporabljateohlapna-cev ali tesen{1}}kabel s pufrom, kakovost vašegapatch kabliin zaključki ter to, kako skrbno upravljate radij upogiba in vlečno napetost, vse to vpliva-na delovanje povezave v resničnem svetu.
Je Step{0}}Index Fiber zastarelo?
Ne povsem -, vendar za glavne omrežne kable dejansko ni več na sliki. FOA ugotavlja, da stop-indeks steklenih večmodnih vlaken ni več v pomembni uporabi za telekomunikacije. Indeks step- še vedno obstaja v plastičnih optičnih vlaknih (POF) za potrošniške ali avtomobilske kratke povezave in v nekaterih posebnih industrijskih aplikacijah. To so veljavne uporabe, vendar se ne križajo z omrežjem podjetij ali podatkovnih centrov.
Če v obstoječi namestitvi naletite na step{0}}index multimode vlakna, je to skoraj zagotovo podedovana infrastruktura. V večini primerov bo nadgradnja na vlakna z indeksom-z indeksom OM3 ali OM4 kot del osvežitve strukturiranih kablov zagotovila bistveno boljšo pasovno širino, daljše podprte razdalje in združljivost s trenutno in naslednjo-generacijo omrežne opreme.
Pogosto zastavljena vprašanja
Ali je graded{0}}indeksno vlakno boljše od stopenjsko{1}}indeksnega vlakna za mreženje?
Za katero koli sodobno omrežno aplikacijo - LAN podjetja, kabli v kampusu, medsebojne povezave podatkovnih centrov - stopnjevano-večmodno vlakno je veliko boljše. Zagotavlja dramatično manjšo modalno razpršenost in veliko večjo pasovno širino. Stop-indeks večmodnih vlaken ni ocenjen za trenutne visoke-standarde Ethernet.
Ali se vlakna step{0}}indeksa še vedno uporabljajo?
Da, vendar v ozkem kontekstu. Plastična optična vlakna (POF) uporabljajo stopenjsko -indeksno zasnovo in jih najdemo v potrošniških avdio/video povezavah in nekaterih avtomobilskih omrežjih v-vozilih. Step-steklena večmodna vlakna so redka zunaj obstoječih naprav in učnih laboratorijev.
Ali je enomodno-optično stopenjsko-indeksno ali razvrščeno-indeksno?
Standardno eno{0}}načinsko vlakno (kot je G.652.D) uporablja stopničast-indeksni profil, vendar s premerom jedra približno 8–10 µm -, ki je dovolj majhen, da podpira samo en način širjenja. To se bistveno razlikuje od step-indexavečmodnivlakno, ki ima veliko večje jedro in podpira na stotine načinov z visoko disperzijo.
Ali imajo vlakna OM3 in OM4 razvrščen-indeks?
ja Vsa večmodna vlakna razreda OM- (OM1 do OM5) uporabljajo zasnove jedra z razvrščenim-indeksom. OM3 in OM4 sta posebej zasnovana s strogo nadzorovanimi paraboličnimi profili, optimiziranimi za laserske vire 850 nm VCSEL, zaradi česar dosegata visoko učinkovito modalno pasovno širino.
Kaj je zmnožek-razdalje pasovne širine in zakaj je pomemben?
Pasovna širina-zmnožek razdalje (v MHz·km) kaže, koliko pasovne širine signala lahko prenese vlakno na določeni razdalji, preden modalna disperzija poslabša zmogljivost. Stop-indeks večmodnih vlaken običajno hitrosti 20–100 MHz·km; vlakno OM4 z razvrščenim-indeksom doseže 4700 MHz·km - kar je približno 50- do 200-kratna razlika.
Kaj je boljše za LAN na kratki-razdalji: stopenjski-indeks ali stopnjevani-indeks?
Ocenjen-indeks, brez vprašanj. Tudi za kratkotrajne -gradnje sodobna oprema LAN uporablja sprejemno-sprejemnike, ki temeljijo na VCSEL- in so zasnovani za vlakna z indeksom OM3 ali OM4-. Stop-steklena večmodna vlakna niso združljiva s to optiko v nobenem praktičnem smislu.
Kdaj naj v celoti preskočim to primerjavo in izberem enojni-način?
Če razdalje vaše povezave presegajo 500–600 metrov, če morate podpirati hitrosti 10G+ pri daljšem dosegu ali če želite največjo prihodnjo razširljivost brez nadgradnje optičnih vlaken, je eno-načinovna optična vlakna primernejša izbira. Vprašanje-indeks v primerjavi z ocenjenim-indeksom velja samo znotraj kategorije z več načini.
Končne misli
Razliko med stop-indeksom in stopnjevanim-indeksom je vredno razumeti, ker pojasnjuje fiziko delovanja večmodnega vlakna. Parabolični profil stopnjevanega-indeksa kompenzira potovalne poti različnih načinov, kar zmanjšuje modalno razpršenost, kar omogoča višjo pasovno širino - in prav zaradi te verige vzrokov in posledic je vsako trenutno večmodno vlakno razreda OM-razreda-indeks.
Za vsakogar, ki določa optična vlakna za pravi omrežni projekt, je praktičen zaključek preprost. Step{1}}index večmodno vlakno pripada prejšnji dobi optičnih vlaken in ozkemu naboru trenutnih nišnih aplikacij. Večmodno vlakno z razvrščenim-indeksom -, posebej OM3 ali OM4 -, je standardna izbira za sodobne prostore, kampuse in kable za podatkovne centre. In ko večnačin doseže svoje omejitve razdalje ali hitrosti, je pot naprej enojni-način in ne druga večnačinovna zasnova.
Preden dokončate izbiro vlaken, preverite celoten proračun povezave: razred vlaken,vrsta priključka, združljivost sprejemnikov, razdalje in načrtovane nadgradnje hitrosti. Vlakno samo je le en del sistema, ki mora delovati skupaj.
