в чем разница между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем
Разница между Одномодовым и Многомодовым оптоволокном
Основное отличие Одномодового и Многомодового оптического волокна состоит в том, что в Одномодовом оптическом волокне луч света распространяется только по одному пути, тогда как в Многомодовом оптическом волокне через волновод одновременно распространяются несколько световых лучей. Другим важным отличием Одномодового и Многомодового оптического волокна является то, что Одномодовое волокно имеет меньший диаметр сердцевины световода по сравнению с Многомодовым волокном.
Оптоволокно позволило передавать данные по всему миру за считанные секунды. По сравнению с медным кабелем информация по оптоволокну передается быстрее при меньшем количестве ошибок. Одномодовое и Многомодовое волокно — это два основных типа волоконно-оптического кабеля. В этом обзоре рассматриваются различия одномодового и многомодового оптического волокна.
Содержание
Что такое Одномодовое оптоволокно
Одномодовое оптическое волокно — это тип оптического волокна, которое позволяет распространять только один луч света вдоль волокна. В этом типе оптического волокна диаметр сердцевины световода по отношению к диаметру оболочки составляет от 9/125 микрометров. Диаметр сердечника очень мал, благодаря чему через него проходит только один луч света, (одна мода). Оптическое волокно состоит из трех основных частей, а именно — сердцевина, оболочка и покрытие (буфер). Типичное одномодовое оптическое волокно показано ниже:
Одномодовое волокно — строение
Сердцевина, которая является центральной частью, состоит только из одного волокна. Излучаемый свет от источника проходит через этот конкретный участок. Маленький диаметр сердечника требует острого сфокусированного светового луча в качестве источника. Таким образом, используется лазер в качестве оптического источника.
Благодаря пропусканию только одного светового луча, одномодовое оптическое волокно обладает минимальным искажением сигнала. Таким образом, модальная дисперсия не замечена, что поддерживает передачу сигнала на большие расстояния со значительно повышенной скоростью передачи. Это в результате обеспечивает большую полосу пропускания, что служит преимуществом одномодового оптического волокна.
Другим аспектом одномодового оптического волокна является то, что его небольшой размер сердечника делает его производство несколько затруднительной. Наряду с этим, проецирование света в сердцевину, также становится сложной задачей. Все преимущества, связанные с одномодовым оптическим волокном, делают их использование более распространённым с развитием оптических технологий.
Что такое Многомодовое оптоволокно
Другим типом оптического волокна является многомодовое оптическое волокно. В многомодовом оптическом волокне несколько световых лучей (моды) распространяются через волокно одновременно, но каждый отражается под определенным углом, отличным от другого во время передачи.
Диаметр сердечника и оболочки в случае многомодового оптического волокна составляет от 50-62,5 и 125 микрометров соответственно. На рисунке ниже показано базовое многомодовое оптическое волокно.
Многомодовое волокно — строение
Здесь диаметр сердечника достаточно большой, что позволяет проходить через него нескольким световым лучам, поэтому в качестве оптического источника используется светодиод. Поскольку несколько мод распространяются через один сердечник, таким образом, существует больше возможностей вмешательства различных мод. Из-за этого в многомодовых волокнах происходит интермодальная дисперсия.
В настоящее время для передачи сигнала на небольшие расстояния используется Многомодовое оптоволокно с градиентным коэффициентом преломления, т.к. у него дисперсия намного меньше чем у волокна со ступенчатым коэффициентом преломления.
Поскольку передача на большие расстояния может увеличить вероятность рассеивания в многомодовом волокне, этот тип оптического волокна обычно используются в приложениях, связанных с передачей на небольшие расстояния. Многомодовое волокно является более дорогим оптическим волокном по сравнению с одномодовым, но передающее оборудование, для многомодового волокна, стоит дешевле. Всякий раз, когда возникает необходимость в прокладке оптического волокна внутри здания, многомодовые волокна являются наилучшим выбором благодаря их надежности.
В чем разница между Одномодовым и Многомодовым оптоволокном
Заключение
Как одномодовые, так и многомодовые волокна имеют свои уникальные свойства. Таким образом, их использование зависит от потребностей системы. Главное отличие Одномодового от Многомодового оптического волокна состоит в диаметре световодной жилы, которая в одномодовом оптическом волокне составляет 8-10 мкм, а в многомодовом волокне составляет 50-62,5 мкм. Следует отметить, что длина волны передачи одномодового волокна составляет от 1260 до 1640 нм, а длина волны передачи многомодового волокна — от 850 до 1300 нм.
Чем отличаются кабели SingleMode и MultiMode? — Особенности 2 видов оптоволокна
04 марта 2021 17:31
В статье поговорим об одномодовых и многомодовых волокнах, их классификациях и сферах применения. Читайте, чтобы выбрать подходящий оптоволоконный кабельдля вашей сети.
Особенности оптоволокна разных типов
Оптические волокна имеют две важные составляющие:
Волокна делят на одно- или многомодовые по количеству мод — световых лучей, которые способны пройти через ядро. В зависимости от его размера, в оптоволокне распространяется либо одна, либо несколько мод. Если диаметр у сердечника маленький, то он может пропустить только одну моду, если большой — несколько.
Диаметры ядра двух типов волокна таковы:
Толщина же оболочки одинакова у обоих типов. Она составляет 125 микрон.
Дроп кабель или любой другой вид оптического провода может отличаться показателем преломления демпфера и ядра — профилем. Если показатель по сечению равномерен, то профиль называется ступенчатым. Он подходит для волокна типа SM, а вот в ММ типе может ухудшить прохождение сигнала, поскольку появляется дисперсия — искажение формы светового импульса. Она возникает из-за разных маршрутов, по которым распространяются отдельные моды.
Чтобы снизить дисперсию, оптоволокно изготавливают с другим профилем, где оптическая плотность плавно снижается от центра к границе. Он называется градиентным. Благодаря этому маршруты, по которым распространяются боковые моды, корректируются. Такие многомодовые волокна стоят дороже, однако они показывают лучшее качество сигнала.
Особенности многомодового оптоволокна
У многомодового волокна ограничены дальность и скорость сигнала. Также они характеризуются большим затуханием, если сравнивать с SM-волокном. Однако есть и плюс. Он заключается в том, что не требуют слишком точной юстировки, так как ММ волокно толще.
Классификация MultiMode волокон по стандарту ISO/IEC 11801
Всего существует 4 категории ММ. Модели отличаются:
Примечание: показатели затухания для всех классов одинаковы, но зависят от длины волны — для 850 нм значение составляет 3,5 Дб/км, для 1300 нм — 1,5 Дб/км.
Классификация ММ волокон
| Класс | Диаметры (мкм) | КШ (МГц*км), Длина волны 850 нм / 1300 нм | Назначение | |
| ОМ1 | 62,5/125 | 200 | 500 | В новых системах не используется. Предназначен лишь для расширения старых сетей. |
| ОМ2 | 50/125 | 500 | 500 | Для передачи данных до 1 Гбит/с на дистанции 550 м максимум. |
| ОМ3 | 50/125 | 1500 | 500 | Может обеспечить пропускную способность до 10 Гбит/с. При этом дистанция передачи данных составляет максимум 300 метров. |
| ОМ4 | 50/125 | 3500 | 500 | Обеспечивает ту же скорость, что и предыдущий вариант, но работает на больших расстояниях — до 550 метров. |
Интересно: в 2016 г. утвердили ОМ5. Эти волокна дают возможность использовать технологию уплотнения по коротким длинам волн SWDM. При этом технология может применяться с 4 разными длинами. Это позволяет повысить пропускную способность в четыре раза и при этом сохранить, и даже немного увеличить, максимальную длину линии. Впрочем, в нашей стране волокна 5-го класса почти не используются: чтобы раскрыть их преимущества необходимы трансиверы с поддержкой SWDM: пока о массовом внедрении такого волокна речь не идет.
Особенности одномодового оптоволокна
В SM волокне нет дисперсии, поэтому у него меньше величина затухания и больше расстояние, а также скорость передачи сигнала. Однако такое оптическое волокно требует высокой точности юстировки и ввода излучения. Это делает монтаж и обслуживание сети сложнее, да и оборудование для работы с одномодовыми кабелями в среднем стоит дороже.
Примечание: раньше SM волокно стоило больше, а потому применялось только для дальних дистанций. Сейчас же дроп кабель оптический с одномодовым волокном стали использовать и для сетей с небольшой протяженностью.
Классификация SingleMode волокон по стандартам ITU-T G.652-657
| Тип (G.) | Длина волны (нм) | Дисперсия | Примечание |
| 652 | 1300 | несмещенная | Популярны всеволновые волокна G.652.C и G.652.D. На 1383 нм они характеризуются малым затуханием. По этой причине подходят для CWDM систем. |
| 654 | 1550 | смещенная длина волны отсечки | Показатель затухания не достигает и 0,18 Дб/км. Используется для наземных и подводных ВОЛС. Такое волокно сложно изготавливать, поэтому стоит оно недешево. |
| 655 | от 1530 до 1565 | ненулевая смещенная | Не используется с системами DWDM. |
| 656 | от 1460 до 1625 | ненулевая смещенная | Можно использовать в DWDM и CWDM системах. |
Примечание: существует еще G.657. Особенность такого волокна заключается в том, что оно не является чувствительным к потерям на макроизгибе. Отметим, что у этого типа есть несколько подклассов. Они отличаются радиусом изгиба и значением потерь соответственно. Эти показатели указывают в характеристиках кабелей.
Где применяют 2 типа кабелей?
Исходя из вышенаписанного, можно определить сферы использования одно- и многомодовых кабелей. Так, первый тип подходит для передачи данных на дальние дистанции. Это делает его подходящим вариантом для магистральных, городских линий связи. Для небольших участков сети подойдет многомодовый вариант.
Также при выборе стоит помнить о типе кабеля по способу монтажа. По этому признаку модели тоже делят на два вида:
Отметим, что внешний оптический кабель обычно оснащается очень плотной оболочкой черного цвета. Она эффективно защищает волокна от механических повреждений и осадков, ультрафиолета и прочих воздействий окружающей среды. Оптический кабель внутренний обычно оснащается белой или цветной оболочкой. Нередко она обладает дополнительными свойствами: является малодымной и/или огнестойкой, не выделяет галогенов при горении. Также существует универсальный в плане монтажа провод. Это ftth кабель.
Зная особенности разных типов оптического волокна, вы сможете правильно спроектировать и построить ВОЛС.
Многомодовые и одномодовые оптоволоконные кабели
Передача света в оптическом волокне
Основное различие между одномодовым и многомодовым оптоволоконным кабелем заключается в способе передачи света в сердцевине. Ядро многомодового волокна передает множество режимов (для упрощения — лучи света с той же длиной волной). Распространение множества мод вызывает модальную дисперсию, которая приводит к значительному сокращению дальности или скорости передачи сигнала. Просто сигнал распределяется во времени, потому что скорость распространения оптического сигнала не одинакова для всех мод из-за разной длины пути между передатчиком и приемником, возникающей из-за разных углов отражения световых лучей от границ ядро.
Явление модальной дисперсии практически устранено в сердцевине одномодового волокна, которое пропускает только одну моду света с определенной длиной волны. В случае одномодового варианта световая волна распространяется почти параллельно оси. Скорость передачи данных в одномодовых оптических кабелях ограничена поляризационной модовой дисперсией и хроматической дисперсией. Хроматическая дисперсия — это комбинация материальной дисперсии и волноводной дисперсии. Эти явления приводят к ухудшению качества сигнала из-за различной задержки во времени прихода между различными компонентами сигнала, однако они не влияют на качество сигнала так значительно, как в случае многомодового варианта. Существуют также волокна со смещенной дисперсией или с ненулевым смещением, для которых внутримодовая дисперсия практически устранена в 3 окне передачи (1550 нм).
Отличия оптического волокна
Из вышеизложенного становиться понятно, что внутренняя часть оптического кабеля имеет разный размер в зависимости от типа пропускания света. Сердцевина одномодового кабеля обычно составляет от 8 до 10 микрометров (обычно 9 мкм), а диаметр сердцевины многомодового кабеля составляет 62,5 или 50 микрометров. В обоих случаях типичный диаметр оболочки составляет 125 микрометров.
Так как нет видимой разницы между кабелями — установщик должен обратить внимание на маркировку кабелей и взаимодействующего оборудования. В большинстве случаев устройства для соединения оптических волокон, такие как инструменты для дуговой сварки или механические сварочные аппараты, подходят для использования с обоими типами оптоволоконных кабелей. Установщик должен тщательно подобрать соответствующие активные устройства, оптические кабели и аксессуары.
Большим преимуществом одномодовых волоконно-оптических кабелей является возможность передачи сигналов (без регенерации) на расстояние до 120 километров. В случае многомодовых волокон максимальная дальность передачи составляет около 2 км. Конечно, реальная дальность передачи определяется применяемыми оптическими устройствами и их возможностями.
Если стоит выбор, где купить оптоволоконный кабель, выбирайте надёжного поставщика. Компания « АнЛан » занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.
Одномодовое и многомодовое волокно: в чём разница?
Worton
Купить FS оптические патч-корды
Растущий спрос на увеличинную ширину полосы частот и быстрые сетевые соединения значительно увеличивает рост рынка волокна, особенно одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF). Несмотря на то, что эти 2 типа кабелей оптического волокна широко применяются в различных областях, часто бывает сложно выбрать нужное волокно, так как разница между одномодовым и многомодовым волокном не всегда ясна. Сегодня мы решили рассмотреть строение волокна, различия в расстоянии передачи данных, цене и цвете волокна. Все это поможет нам сравнить одномодовое волокно и многомодовое волокно и понять разницу и сходство между ними.
Одномодовое и многомодовое волокно: определение
Исходя из определения моды, многомод (MultiMode MM) позволяет подавать несколько световых сигналов. Одномод (SingleMode MM)- позволяет пропустить через себя лишь один сигнал.
Одномодовое и многомодовое волокно: диаметр-сердечника
Одномодовое и многомодовое волокно: длина волны & источник света
Из-за большого размера сердечника многомодового волокна, в нем чаще всего используются недорогие источники света, такие как светодиоды (светоизлучающие диоды) и VCSEL (поверхностно-излучающий лазер свертикальным резонатором), которые работают на длине волны 850 нм и 1310 нм. В то время как в одномодовом оптоволокне часто используются лазеры или лазерные диоды для производства света, впрыскиваемого в кабель. Наиболее часто встречающаяся длина волны одномодового волокна составляет 1310 нм и 1550 нм.
Одномодовое и многомодовое волокно: пропускная способность
Ширина полосы пропускания многомодового волокна ограничена его световым режимом, а максимальная ширина полосы в настоящее время составляет 28000 МГц * км волокна OM5. В то время как полоса пропускания одномодового волокна теоретически неограничена, поэтому такое волокно может пропускать один световой режима за один раз.
Кроме того, существуют также некоторые различия между одномодовым и многомодовым оптоволоконным цветовым кодом. Больше узнать об этом вы можете, прочитав статью: “Как определить цветовой код оптоволоконного кабеля?”
Одномодовое и многомодовое волокно: расстояние
Как известно, одномодовое волокно подходит для работы на большие расстояния, а многомодовое оптическое волокно предназначено для работы на коротких дистанциях. Давайте определим количественные различия расстояния между одномодовым и многомодовым волокном.
Из таблицы видно, что расстояние между кабелями одномодового волокна намного длиннее, чем у многомодового волокна со скоростью передачи данных от 1G до 10G, но многомодовое волокно типа OM3/OM4/OM5 поддерживает более высокую скорость передачи данных. Чаще всего многомодовое оптоволокно используется для организации ЛВС (локально-вычислительной сети) и СКС (структурированной кабельной сети) небольших размеров в рамках одного здания или прилегающих строений (около 500 метров). Волоконно-оптические линии связи с одномодовыми волокнами используют для подключения удаленных зданий, например для организации системы видеонаблюдения в рамках района, города или даже магистрали (1000м и более).
Одномодовое и многомодовое волокно: стоимость разводки кабелей
Стоимость одномодового и многомодового волокна – одна из самых часто обсуждаемых тем на форумах. Для многих людей выбор зависит стоимости оптического модуля, стоимости системы и стоимости установки.
Стоимость оптического модуля
По сравнению с одномодовыми модулями стоимость многомодовых модулей почти в два-три раза ниже. В таблице ниже приведены примеры одномодовых и многомодовых модулей FS.COM, совместимых с оборудованием Cisco.
Из таблицы видно, что разница в ценах сильно возрастает с увеличением скорости передачи данных.
Стоимость системы
Одномодовое волокно, как правило, ориентировано на работу на большие расстояния, что требует использования модулей с лазерами, которые работают на более длинных волнах с более узкой спектральной шириной. Эти характеристики трансивера в сочетании с необходимостью более точного выравнивания и более прочных разъемов для меньших диаметров сердечника приводят к значительно более высокой стомости модулей и общим более высоким затратам на одноканальные волоконно-оптические соединения.
Способы изготовления модулей в на базе VCSEL, которые оптимизированы для использования с многомодовыми волокнами, легче встраиваются в массивные устройства и являются более дешевыми по сравнению с эквивалентными одномодовыми трансиверами. Несмотря на использование нескольких волоконно-оптических линий и массивов с несколькими трансиверами, существует значительная экономия по сравнению с одномодовыми технологиями, использующими одно- или многоканальную работу по симплекс-дуплексному подключению.
Стоимость установки
Одномодовое волокно часто стоит меньше, чем многомодовое волокно. При построении волоконно-оптической сети 1G, которую вы хотите модернизировать до 10G или быстрее, в конечном итоге экономия на стоимости волокна для одномодового режима позволяет сэкономить половину цены. В то время как многомодовые волокна OM3 или OM4 увеличивают стомость на 35% для SFP модулей. Одномодовое волокно более дорогое, но затраты на замену многомодового волокна значительно выше, особенно если они следуют в порядке: OM1-OM2-OM3-OM4. Для разницы между OM3 и OM4, пожалуйста, прочтите: OM3 патч-корд vs OM4 патч-корд: какой выбрать?
На сегодняшний день цена на использования одномодового режима снижается. Но если вам необходимо 10G соединение, до сих пор возможно использовать многомодовый режим работы.
Одномодовое волокно vs многомодовое волокно: правила выбора
Учитывая описанные характеристики многомодовых и одномодовых волокон, можно привести рекомендации по выбору типа волокна в зависимости от производительности приложения и расстояния, на котором оно должно работать:
для скоростей свыше 10 Гбит/с выбор в пользу одномодового волокна независимо от расстояния
для 10-гигабитных приложений и расстояний свыше 550 м выбор также в пользу одномодового волокна
для 10-гигабитных приложений и расстояний до 550 м также возможно применение многомодового волокна OM4
для 10-гигабитных приложений и расстояний до 300 м также возможно применение многомодового волокна OM3
для 1-гигабитных приложений и расстояний до 600-1100 м возможно применение многомодового волокна OM4
для 1-гигабитных приложений и расстояний до 600-900 м возможно применение многомодового волокна OM3
для 1-гигабитных приложений и расстояний до 550 м возможно применение многомодового волокна OM2
Вывод
Одномодовая оптическая кабельная система подходит для приложений передачи данных на длинные расстояния и широко используется в сетях операторов связи, MAN и PON. Многомодовая волоконно-оптическая кабельная система имеет более короткий охват и широко используется на предприятиях, в центрах обработки данных и локальных сетях. Независимо от того, какой из них вы выбираете, исходя из общей стоимости волокна, выбор того, который наилучшим образом соответствует потребностям вашей сети, является важной задачей для каждого сетевого дизайнера.
Одномодовые и многомодовые оптические кабели
Самые частые вопросы, которые задают нашим экспертам: в чем отличие одномодового от многомодового кабеля, где и чем обусловлено их применение, можно ли заменить один тип другим? И даже такой вопрос — каких цветов бывают «кабельные моды»? Разберем все это в нашем материале.
Сначала определимся с понятием «кабельной моды». Такого термина не существует! Любой волоконно-оптический кабель (ВОК) содержит в своей конструкции так называемые модули — пластиковые трубки, защищающие оптические волокна. Они действительно бывают разных цветов и в зависимости от их количества можно условно разделить ВОК на одномодульные и многомодульные. Если же говорить об одномодовых (Single-mode, SM) и многомодовых (Multi-mode, MM) кабелях — подразумевается, что кабель изготовлен из соответствующих типов оптических волокон (ОВ). Итак:
ИЛИ 
НЕ ОЗНАЧАЕТ Single-mode / Multi-mode
Что же такое «мода оптического волокна»?
Мода — это элементарная составляющая, отдельный луч, из которого состоит свет, проходящий по волокну. С точки зрения теоретической физики, каждая мода — это одно из решений волновых уравнений Максвелла, описывающих распространение света в световоде. Условно каждую моду представляют в виде набора прямых линий, образующих конус. На схемах же, обычно в поперечном сечении, моды изображают в виде отдельных лучей, распространяющихся в волокне под углом к оптической оси. При этом луч, который геометрически совпадает с осью волокна носит название первой или основной моды, а все остальные называют боковыми модами.
В зависимости от диаметра сердцевины ОВ, показателей преломления материалов сердцевины и оболочки в оптическом волокне будет распространяться только одна или несколько мод излучения. На рис. 1 наглядно показано, что в волокно с маленьким диаметром сердцевины можно ввести только одну моду, в то время как больший диаметр позволяет вводить несколько мод.
Рис. 1. Распространение мод излучения.
Диаметры сердцевины и оболочки для MM составляют, соответственно, 50/125 мкм или 62,5/125 мкм, а для SM — 9/125 мкм. В самом простом случае, когда показатели преломления сердцевины и оболочки имеют равномерные по сечению величины, их профиль носит название ступенчатого. Сечения этих типов ОВ в этом случае выглядят так, как показано на рис. 2:
Рис. 2. Профили показателей преломления различных типов ОВ.
Для SM-волокна ступенчатый профиль показателя преломления вполне приемлем, поскольку в нём распространяется только одна мода. А вот в MM-волокнах со ступенчатым показателем условия прохождения сигнала сильно ухудшаются из-за появления дисперсии. Дисперсию, то есть искажение формы импульса света, вызванную разницей маршрутов распространения отдельных мод, называют межмодовой. Такой вид дисперсии служит главным отличием по оптическим свойствам между SM и MM.
В настоящее время частично подавить межмодовую дисперсию стало возможным за счёт изготовления волокон с так называемым градиентным профилем преломления сердцевины. В этом случае оптическая плотность кварцевого стекла, из которого изготовления сердцевина, плавно снижается от центра к границе. Это даёт возможность скорректировать линии распространения боковых мод и уменьшить искажения сигнала. Наглядно разница между сигналами на входе и на выходе волокна для разных вариантов изготовления показана на рис. 3:
Рис. 3. Изменения формы и амплитуды сигнала на выходе линии в волокнах с разными профилями показателя преломления.
Для систем связи, использующих ММ-волокна рекомендуется использовать именно ОВ с градиентным коэффициентом преломления, однако надо понимать, что стоимость изготовления такого типа волокон гораздо выше, чем у волокон со ступенчатым коэффициентом.
Рассмотрим подробнее различные виды MM и SM волокон и кабелей на их основе.
Многомодовое волокно
Из-за влияния межмодовой дисперсии MM-волокно имеет ограничения по скорости и дальности распространения сигнала по сравнению с SM-волокном. Длину многомодовых линий связи ограничивает также большое по сравнению с одномодовым волокном затухание.
В то же время требования к расходимости излучения источника сигнала, а так же к точности юстировки компонентов оборудования ощутимо снижаются за счёт большого диаметра. Вследствие этого оборудование для многомодового волокна стоит гораздо дешевле, чем для одномодового (хотя само многомодовое волокно несколько дороже).
Как было упомянуто ранее, наибольшее распространение получили многомодовые волокна 50/125 и 62,5/125 мкм. Первые коммерческие MM волокна, производство которых началось в 1970-х годах, имели диаметр сердцевины 50 мкм и ступенчатый профиль коэффициента преломления. На тот момент единственным источником излучения были светодиоды. Увеличение передаваемого трафика привело к появлению волокон с сердцевиной 62,5 мкм. Бо́льший диаметр позволял более эффективно использовать излучение светодиодов, которые отличаются большой расходимостью светового потока. Однако при этом увеличивалось число распространяемых мод, что негативно сказывается на характеристиках передачи. Поэтому, когда вместо светодиодов стали использоваться узконаправленные лазеры, популярность снова обрело волокно 50/125 мкм. В результате совершенствования технологии производства были разработаны волокна, которые стали называть «оптимизированными для работы с лазерами». Дальнейшему росту скорости и дальности передачи информации способствовало появление волокон с градиентным профилем показателя преломления.
В настоящее время существует классификация многомодовых кварцевых волокон, подробно описанная в различных стандартах. Например, стандарт ISO/IEC 11801 определяет 4 категории многомодовых волокон. Они обозначаются латинскими буквами OM (Optical Multimode) и цифрой, обозначающей класс волокна:
Основной параметр, зависящий от дисперсии и определяющий способность волокна поддерживать распространение сигнала на определенные расстояния — коэффициент широкополосности. Для каждого класса в стандарте указываются значения затухания и коэффициента широкополосности. Данные представлены в таблице 1, где параметр OFL (overfilled launch) описывает метод определения ширины полосы пропускания, а именно – с помощью светодиодов.
Коэффициент широкополосности (OFL), МГц*км
Применяется для расширения ранее установленных систем. Использовать в новых системах не рекомендуется.
Применяется для поддержки приложений с производительностью до 1 Гбит/с на расстоянии до 550 м.
Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 2000 МГц·км. Волокно применяется в системах с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 300 м.
Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 4700 МГц·км. Волокно применяется для поддержки приложений с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 550 м.
Табл. 1. Сравнение характеристик ММ-волокон разных классов.
В июне 2016 года Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA) опубликовала стандарт, описывающий новый класс ММ волокна – ОМ5 (TIA-492AAAE). Волокна, изготовленные по такому стандарту, позволят использовать технологию SWDM (Short-wavelength division multiplexing – уплотнение по коротким длинам волн) с четырьмя различными длинами волн. Что, в свою очередь, даст возможность повысить скорость передачи информации в 4 раза при сохранении и даже небольшом увеличении максимальной длины линии. В настоящий момент волокна OM5 в нашей стране практически не применяются, поскольку все их достоинства реализуются только в случае использования активного оборудования (трансиверов), работающего с технологией SWDM. О коммерческой целесообразности применения таких волокон говорить пока рано.
Подписывайтесь на канал ВОЛС.Эксперт
Показываем, как правильно выполнять монтаж оптических муфт и кроссов, разбираем частые ошибки, даем полезные советы специалистам.
Одномодовое волокно
В одномодовом волокне отсутствует межмодовая дисперсия, то есть искажение сигнала во времени из-за разницы в скорости распространения мод. Поэтому одномодовое волокно характеризуется очень большой величиной ширины полосы пропускания (сотни ТГц*км). Стандартное SM-волокно имеет, как упоминалось ранее, ступенчатый профиль показателя преломления.
Величина затухания в SM волокне в несколько раз меньше, чем в MM, что позволяет передавать информацию на очень большие расстояния (500 и более км) на высокой скорости без ретрансляции (повторения) сигнала, при этом характеристики передачи определяются главным образом параметрами активного оборудования.
С другой стороны, одномодовое волокно требует большой точности при вводе излучения и при стыковке оптических волокон друг с другом, что является причиной удорожания используемых волоконно-оптических компонентов (активное оборудование, соединительные изделия) и усложняет процесс монтажа и обслуживания линий.
Первые SM-волокна появились в начале 80-х годов и стали активно использоваться в протяженных линиях связи. В то же время для передачи на короткие расстояния, например, в локальных сетях, продолжалось использование ММ-волокна. Со временем, в связи с уменьшением стоимости как самого волокна, так и компонентов для него, одномодовое волокно стало завоевывать все большую популярность и в непротяженных сетях. Таким образом, сегодня кварцевое SM- волокно является самым распространенным типом оптического волокна.
По мере совершенствования технологий производства создавались и менялись и стандарты, описывающие требования к оптическим волокнам. В отличие от MM-волокон, которые в настоящее время описываются стандартом ISO/IEC 11801, для SM волокон наиболее распространёнными и повсеместно используемыми стали стандарты ITU-T G.652-657.
Перечислим основные свойства волокон, соответствующих этим стандартам.
Наиболее распространенный тип одномодового волокна с точкой нулевой хроматической дисперсии на длине волны 1300 нм. Стандарт выделяет четыре подкласса (A, B, C и D), отличающихся своими характеристиками. Особо стоит отметить волокна G.652.C и G.652.D – они имеют низкое затухание на длине волны 1383 нм, то есть в области «водного пика», а потому могут использоваться в системах CWDM. Такие волокна еще называют «всеволновыми».
Изменяя профиль показателя преломления, можно сдвинуть точку нулевой дисперсии в третье окно прозрачности (1550 нм), что позволяет увеличить дальность передачи сигнала при работе в этом диапазоне. Используются только за рубежом и только в линиях, работающих без использования спектрального уплотнения.
Волокна с минимизацией потерь на длине волны l=1550 нм являются модификацией волокон SSF с уменьшенными потерями (менее 0,18 дБ/км) в третьем окне прозрачности. Низкое затухание достигается за счет применения кварца сверхвысокой степени очистки для сердцевины, что позволяет снизить затухание, обусловленное поглощением примесями, а также формирования больших значений длины волны отсечки для уменьшения чувствительности к потерям, обусловленным изгибами волокна. Такое оптоволокно может использоваться для передачи цифровой информации на большие расстояния, например, в наземных системах дальней связи и магистральных подводных кабелях с оптическими усилителями. Из-за трудности производства эти волокна очень дороги.
Предназначено для передачи на длинах волн вблизи 1550 нм и оптимизировано для систем DWDM. Абсолютное значение коэффициента хроматической дисперсии в этом волокне больше некоего ненулевого значения в диапазоне длин волн от 1530 нм до 1565 нм. Ненулевая дисперсия препятствует возникновению нелинейных эффектов, которые особенно вредны для DWDM систем.
Подобно волокну G.655, имеет ненулевое значение коэффициента хроматической дисперсии, но уже в диапазоне длин волн 1460-1625 нм, поэтому хорошо подходит как для систем DWDM, так и для CWDM.
Помимо оптических свойств, важную роль играют и механические характеристики оптоволокна, в частности, его чувствительность к изгибам. Особенно это важно при прокладке внутри помещения, где волокно часто нужно изгибать. Стандарт G.657 выделяет несколько подклассов одномодового волокна, отличающихся минимальным радиусом изгиба и соответствующей величиной потерь.
Описанные стандарты оптических волокон не всегда взаимоисключают друг друга. К примеру, распространенное оптоволокно компании Corning марки SMF-28® Ultra соответствует стандартам G.652.D и G.657.A1. В то же время бывают случаи, когда оптические волокна разных типов не совместимы друг с другом.
Применение кабелей на основе SM и MM волокна
В настоящее время сложилась практика выбора оптического кабеля в зависимости от сферы применения.
Одномодовое волокно используется:
Многомодовое волокно в основном используется:
Для демонстрации коммерческой целесообразности применения SM и MM волокон в различных случаях сравним стоимость активного оборудования. Будем сравнивать конкретные модели оборудования, необходимого для работы на различных скоростях передачи информации. См. табл. 2.