Chế độ đơn và cáp quang đa chế độ: So sánh hoàn chỉnh về khoảng cách, chi phí, tốc độ và ứng dụng

Khi quy hoạch mạng cáp quang, một quyết định được đưa ra sớm và ảnh hưởng đến hầu hết mọi thứ khác: dự án nên sử dụng cáp quang đơn mode hay cáp quang đa mode?

Câu trả lời không chỉ là về băng thông. Khoảng cách liên kết, lựa chọn bộ thu phát, cơ sở hạ tầng cáp, mục tiêu tốc độ dữ liệu và-chi phí nâng cấp dài hạn đều định hình nên lựa chọn đúng đắn. Trong nhiều-dự án trong thế giới thực, yếu tố quyết định không phải là cáp quang mà là sự kết hợp giữa chi phí quang học, yêu cầu về phạm vi tiếp cận và tốc độ mà mạng sẽ cần để hỗ trợ trong vòng 3 đến 5 năm kể từ bây giờ.

Đây là phiên bản ngắn: đối với các liên kết khoảng cách-ngắn bên trong phòng thiết bị, khu vực trung tâm dữ liệu và môi trường-tòa nhà đơn lẻ, cáp quang đa chế độ kết hợp với bộ thu phát dựa trên VCSEL-chi phí thấp thường mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu suất và ngân sách. Để có đường trục dài hơn, kết nối trong khuôn viên trường và mạng được thiết kế để nâng cấp tốc độ nhiều thế hệ-, cáp quang chế độ đơn cung cấp phạm vi tiếp cận, biên độ liên kết và khả năng mở rộng mà đa chế độ không thể sánh được.

Hướng dẫn này phân tích những khác biệt về kỹ thuật, so sánh hiệu suất tốc độ và khoảng cách theo tốc độ dữ liệu, giải thích lợi thế về chi phí thực sự xuất hiện ở đâu và cung cấp hướng dẫn lựa chọn dựa trên kịch bản-dựa trênTiêu chuẩn Ethernet IEEE 802.3và thông số kỹ thuật cáp có cấu trúc TIA.

Sự khác biệt giữa sợi quang đơn mode và sợi đa mode là gì?

Cả cáp quang đơn chế độ và cáp quang đa chế độ đều là cáp quang lõi thủy tinh{0}}mang dữ liệu dưới dạng xung ánh sáng. Sự khác biệt cơ bản nằm ở cách ánh sáng truyền bên trong lõi sợi và sự khác biệt về cấu trúc đó thúc đẩy gần như mọi sự cân bằng thực tế-giữa hai điều đó.

Sợi đơn mode là gì?

Sợi đơn mode (SMF) có đường kính lõi rất nhỏ, thường khoảng 8,3 đến 9 µm. Bởi vì lõi rất hẹp nên chỉ có một chế độ ánh sáng có thể truyền đi tại một thời điểm. Điều này hầu như loại bỏphân tán phương thức, cho phép tín hiệu quang truyền đi xa hơn nhiều với độ trải xung tối thiểu và độ suy giảm thấp hơn. Sợi quang đơn mode hoạt động ở bước sóng 1310 nm và 1550 nm sử dụng nguồn laser phản hồi phân tán (DFB) hoặc Fabry-Pérot.

Theo hệ thống phân loại TIA và ISO/IEC, sợi quang đơn mode được chia thành hai loại: OS1 dành cho cáp đệm kín-trong nhà và OS2 dành cho cáp-rời ngoài trời hoặc cáp không-nước-đỉnh. Hầu hết các cài đặt chế độ đơn mới đều sử dụngSợi OS2, hỗ trợ tất cả các ứng dụng Ethernet chế độ đơn hiện tại và cung cấp độ suy giảm thấp hơn ở các bước sóng mở rộng được sử dụng trong các hệ thống ghép kênh phân chia (WDM) bước sóng-.

Sợi đa mode là gì?

Sợi đa mode (MMF) có lõi lớn hơn, 50 µm hoặc 62,5 µm tùy thuộc vào loại sợi. Lõi rộng hơn cho phép nhiều đường dẫn ánh sáng - hoặc chế độ - được truyền đồng thời. Điều này giúp việc ghép ánh sáng vào sợi quang dễ dàng hơn và rẻ hơn bằng cách sử dụng tia laser phát ra-bề mặt khoang{7}}dọc (VCSEL) hoạt động ở bước sóng 850 nm. Tuy nhiên, nhiều chế độ này di chuyển với tốc độ hơi khác nhau và đến máy thu vào những thời điểm khác nhau, một hiện tượng gọi là phân tán phương thức. Điều này giới hạn khoảng cách truyền hiệu quả, đặc biệt khi tốc độ dữ liệu tăng lên.

Sợi đa mode được phân thành các loại từ OM1 đến OM5, mỗi loại có xếp hạng băng thông phương thức khác nhau được xác định trongANSI/TIA-568.3và ISO/IEC 11801. Các cài đặt mới hiện tại hầu như luôn sử dụng sợi quang được tối ưu hóa bằng laser OM3, OM4 hoặc OM5-. Để biết thông tin chi tiết về từng lớp, hãy xem phần vềcác loại sợi đa mode và giới hạn khoảng cáchdưới.

Tại sao điều này lại quan trọng đối với thiết kế mạng?

Sự khác biệt về cấu trúc - một chế độ so với nhiều chế độ - sẽ ảnh hưởng đến mọi quyết định thực tế:

• Khoảng cách:Chế độ đơn hỗ trợ độ dài liên kết từ 10 km đến hơn 40 km tùy thuộc vào bộ thu phát. Đa chế độ đạt tối đa từ 100 m đến 550 m tùy thuộc vào tốc độ và loại sợi.
• Chi phí quang học:Bộ thu phát dựa trên VCSEL-đa chế độ có chi phí trên mỗi cổng thấp hơn đáng kể so với mô-đun laser DFB chế độ đơn dành cho các liên kết-có phạm vi tiếp cận ngắn.
• Độ chính xác của đầu nối:Lõi đa chế độ lớn hơn có khả năng tha thứ nhiều hơn về dung sai căn chỉnh, giúp đơn giản hóađầu nốichấm dứt và giảm bớt công sức lắp đặt trong môi trường có mật độ-cao.
• Đường dẫn nâng cấp:Sợi quang chế độ đơn hỗ trợ tất cả tốc độ Ethernet IEEE 802.3 hiện tại và theo kế hoạch lên tới 800 Gb/s trên khoảng cách mở rộng, trong khi phạm vi tiếp cận đa chế độ bị thu hẹp khi tốc độ dữ liệu tăng.

Chế độ đơn và sợi đa chế độ: Bảng so sánh lõi

Những số liệu này phản ánh thông số kỹ thuật tiêu chuẩn IEEE 802.3. Khoảng cách triển khai thực tế cũng phụ thuộc vàomất chèn, mất trả lại, số lượng mối nối, chất lượng đầu nối và tính toán ngân sách tổn thất liên kết cụ thể cho từng cài đặt.

So sánh phạm vi và tốc độ sợi quang đơn chế độ và đa chế độ

Tốc độ là nơi mà sự khác biệt thực tế giữa chế độ đơn và đa chế độ trở nên rõ ràng nhất. Khi tốc độ dữ liệu tăng lên, phạm vi tiếp cận đa chế độ đôi khi giảm đáng kể -. Một nhà máy cáp quang chạy thoải mái 10G ở khoảng cách 300 mét có thể chỉ hỗ trợ 100G ở khoảng cách 70 mét trên cùng một sợi cáp.

Bảng sau đây tóm tắt phạm vi tiếp cận tối đa theo tốc độ dữ liệu theo tiêu chuẩn IEEE 802.3. Đây là những con số để tham khảo khi quyết định loại sợi nào phù hợp với một liên kết nhất định.

Tốc độ-Tham chiếu khoảng cách theo tốc độ dữ liệu

Nguồn:Hiệp hội công nghệ sợi quang TIA - Tiêu chuẩn đa chế độ IEEE 802.3; TIA FOTC - Tiêu chuẩn chế độ đơn IEEE 802.3

Mẫu quan trọng cần lưu ý: ở 10G, OM4 đa chế độ vẫn đạt tới 400 m, bao phủ hầu hết các tuyến đường nội bộ-của tòa nhà một cách thoải mái. Ở 100G, sợi OM4 tương tự giảm xuống 100 m. Ở mức 400G trên OM3, bạn bị giới hạn ở 70 m. Nếu mạng cần chạy 100G hoặc nhanh hơn ngoài 100 mét hoặc nếu lộ trình bao gồm việc di chuyển sang 400G thì chế độ đơn là lựa chọn thực tế duy nhất.

Đây là lỗi lập kế hoạch phổ biến nhất trong quá trình nâng cấp trung tâm dữ liệu và khuôn viên trường: cáp đa chế độ được lắp đặt cho 10G, hoạt động tốt trong nhiều năm và sau đó trở thành hạn chế khi mạng chuyển sang 40G hoặc 100G vì khoảng cách không còn vừa với giới hạn phạm vi tiếp cận đa chế độ.

Khoảng cách sợi ảnh hưởng đến sự lựa chọn của bạn như thế nào

Khoảng cách là bộ lọc nhanh nhất trong mọi quyết định lựa chọn sợi quang. Khi bạn biết độ dài liên kết vật lý và tốc độ dữ liệu mục tiêu, trường tùy chọn sẽ nhanh chóng thu hẹp.

Dưới 100 mét

Đối với các liên kết ngắn bên trong một hàng giá, giữa các tủ liền kề hoặc trong một phòng thiết bị duy nhất, cáp quang đa mode là lựa chọn kinh tế nhất trong hầu hết các trường hợp. Ở những khoảng cách này, sự phân tán phương thức không phải là một hạn chế đáng kể ngay cả ở tốc độ cao và lợi thế về chi phí của bộ thu phát SR dựa trên VCSEL- là rất đáng kể -, đặc biệt khi một dự án liên quan đến hàng chục hoặc hàng trăm điểm cuối liên kết.

Ví dụ điển hình:-cột sống của trung tâm dữ liệu có máy chủ 10G hoặc 25G-để-chuyển liên kết trên phạm vi 15 métdây váVàCáp trung kế MPO. Trong môi trường đó, OM4 đa chế độ với quang học SR mang lại hiệu suất tuyệt vời với chi phí chỉ bằng một phần chi phí của hệ thống chế độ đơn.

100 đến 300 mét

Đây là vùng quyết định mà cả hai loại sợi vẫn khả thi về mặt kỹ thuật và lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu, kế hoạch nâng cấp và cơ cấu ngân sách.

Ở 10G, OM3 đa chế độ có phạm vi lên tới 300 m và OM4 đạt 400 m - nên đa chế độ hoạt động tốt. Ở 25G, phạm vi tiếp cận của OM4 giảm xuống còn 100 m, nghĩa là các liên kết trên 100 m đã yêu cầu chế độ đơn. Ở 100G, OM4 đa chế độ đạt tối đa 100 m và OM3 chỉ ở mức 70 m.

Để xây dựng các cột sống hoặc đường nối ngang chạy dài 150 đến 250 mét, câu hỏi thực tế là: đường nối này sẽ cần đạt tốc độ bao nhiêu trong vòng 3 đến 5 năm? Nếu câu trả lời chỉ là 10G thì đa chế độ là phù hợp. Nếu lộ trình bao gồm 25G, 40G hoặc 100G, chế độ đơn sẽ mang lại nhiều khoảng trống hơn đáng kể.

Một kịch bản phổ biến trong các dự án trong khuôn viên trường: một bậc thang ngang nối các tầng trong tòa nhà văn phòng dài khoảng 180 m. Ở mức 10G, OM3 xử lý nó mà không gặp vấn đề gì. Sau đó, khi tòa nhà chuyển sang 25G hoặc 40G, cáp OM3 đó có thể không còn đủ điều kiện nữa, buộc phải thực hiện nỗ lực -cáp lại cáp tốn kém mà chế độ đơn lẽ ra có thể tránh được.

Trên 300 mét

Ngoài 300 mét, cáp quang chế độ đơn là lựa chọn tiêu chuẩn. Phạm vi tiếp cận đa chế độ ở mức 10G đạt tối đa 400 m trên OM4 và trở nên không khả thi về mặt kỹ thuật đối với tốc độ cao hơn ở những khoảng cách này. Ngược lại, chế độ đơn mang 10G đến 10 km, 100G đến 10 km và 400G đến 500 m hoặc xa hơn tùy thuộc vào loại bộ thu phát.

Đối với các liên kết đường trục trong khuôn viên trường giữa các tòa nhà, kết nối liên tòa nhà trong các cơ sở công nghiệp và bất kỳ liên kết nào vượt quá vài trăm mét, sợi quang chế độ đơn kết hợp với bộ thu phát lớp LR là giải pháp an toàn và đáng tin cậy trong tương lai. Chi phí quang học trên mỗi{4}}cổng cao hơn được bù đắp bằng phạm vi tiếp cận dài hơn đáng kể và khả năng mở rộng đa thế hệ-.

So sánh chi phí sợi quang đơn mode và đa mode

Một trong những sai lầm dai dẳng nhất trong việc lựa chọn sợi cáp là so sánh giá cáp trên mỗi mét và dừng lại ở đó. Trong thực tế, tổng chi phí hệ thống của một liên kết sợi bao gồm năm thành phần và trọng lượng tương đối của chúng thay đổi đáng kể theo khoảng cách và tốc độ dữ liệu.

1. Chi phí cáp quang

Giá cáp thô cho cáp quang đơn mode và đa mode thường gần hơn so với mong đợi của người mua. Đối với cáp phân phối trong nhà tiêu chuẩn có cùng số lượng sợi và loại vỏ, khoảng cách về giá giữa chế độ đơn OS2 và đa chế độ OM3/OM4 là rất khiêm tốn. Sợi OM5 có giá cao hơn - khoảng 30-50% so với OM4 ở nhiều thị trường - đó là một lý do khiến việc áp dụng chậm hơn dự kiến.

2. Chi phí thu phát

Đây là nơi xuất hiện sự khác biệt về giá thực sự và nó hoàn toàn thiên về chế độ đa chế độ ở khoảng cách ngắn. Mô-đun SFP+ đa chế độ 10GBASE-SR dựa trên công nghệ VCSEL thường có giá chỉ bằng một phần nhỏ so với mô-đun chế độ đơn 10GBASE-LR sử dụng tia laser DFB. Khi một dự án liên quan đến hàng trăm cổng - như trong trung tâm dữ liệu vừa hoặc lớn - thì khoản tiết kiệm cho mỗi cổng sẽ chiếm một phần đáng kể trong tổng ngân sách.

Tuy nhiên, lợi thế này bị thu hẹp ở tốc độ cao hơn. Ở mức 100G trở lên, khoảng cách chi phí giữa quang học SR4 đa chế độ và quang học DR4/LR4 chế độ đơn đã được thu hẹp, một phần do những tiến bộ về quang tử silicon và khối lượng mua sắm trung tâm dữ liệu siêu quy mô ngày càng tăng. Đối với các liên kết dài hơn khoảng 150 mét ở 100G, sự kết hợp giữa cáp-chế độ đơn có chi phí thấp hơn cộng với cáp quang LR4 có thể đã khớp hoặc đánh bại nhiều chế độ về tổng chi phí.

3. Trình kết nối, Bảng vá lỗi và Triển khai

Trong môi trường trung tâm dữ liệu có mật độ-cao, LC đa chế độ vàCáp đột phá MPO/MTPphù hợp tốt với kiến ​​trúc cáp có cấu trúc được thiết kế dựa trên hệ thống quang học song song tầm ngắn. Việc chấm dứt đầu nối chế độ đơn yêu cầu dung sai đánh bóng chặt chẽ hơn và xử lý cẩn thận hơn, điều này có thể làm tăng thêm chi phí nhân công khi lắp đặt tại hiện trường. Đối với-đường trục kết thúc trước vàcụm cáp đột phá, sự khác biệt này là tối thiểu vì việc dừng sản xuất tại nhà máy xử lý công việc chính xác.

4. Bảo trì và tiêu thụ điện năng

Bộ thu phát đa chế độ dựa trên VCSEL-tiêu thụ ít năng lượng trên mỗi cổng hơn so với mô-đun laser DFB, đây là vấn đề quan trọng trên quy mô lớn. Trong một trung tâm dữ liệu có hàng nghìn cổng đang hoạt động, tổng mức tiết kiệm năng lượng và làm mát từ quang học SR có thể rất có ý nghĩa. Đối với các liên kết chế độ đơn ở khoảng cách xa, công suất thu phát cao hơn là một sự đánh đổi được chấp nhận-để có được khả năng tiếp cận.

5. Chi phí nâng cấp và vòng đời

Đây là lúc khoản tiết kiệm-ngắn hạn có thể trở thành sự tiếc nuối-dài hạn. Nhà máy cáp đa chế độ được lắp đặt cho 10G có thể không hỗ trợ bậc tốc độ tiếp theo ở cùng khoảng cách. Nếu việc nâng cấp lên 100G trong tương lai yêu cầu phải kéo cáp chế độ đơn mới vì đường chạy đa chế độ hiện có vượt quá 100 m thì chi phí-cáp lại sẽ vượt xa chi phí mà chế độ đơn sẽ phải trả khi bắt đầu.

Phương trình chi phí vòng đời rất đơn giản: đối với các liên kết dưới 100 m sẽ nằm trong phạm vi tiếp cận đa chế độ ngay cả ở tốc độ cao hơn, đa chế độ thường thắng về tổng chi phí. Đối với các liên kết từ 100 m đến 300 m, việc lựa chọn tùy thuộc vào lộ trình nâng cấp. Đối với mọi thứ trên 300 m, chế độ đơn hầu như luôn mang lại giá trị lâu dài-tốt hơn.

Các loại sợi đa mode: OM3 vs OM4 vs OM5

Khi quyết định được đưa ra ở chế độ đa chế độ, câu hỏi tiếp theo là cấp độ nào. Các loại sợi OM1 (62,5 µm) và OM2 (50 µm) kế thừa vẫn tồn tại trong các cài đặt cũ hơn, nhưngTIA-568.3-Eđã chuyển ký hiệu màu của chúng sang phụ lục cũ và không có-tiêu chuẩn tốc độ cao mới nào nhắm mục tiêu đến các loại sợi này. Đối với các triển khai mới, các lựa chọn thực tế là OM3, OM4 hoặc OM5.

OM3 - Công việc chính thống

OM3 là sợi quang đa mode 50/125 µm được tối ưu hóa bằng laser đầu tiên được thiết kế dành riêng cho nguồn VCSEL ở bước sóng 850 nm. Nó có băng thông phương thức hiệu quả (EMB) là 2000 MHz·km và hỗ trợ 10GBASE-SR đến 300 m và 100GBASE-SR4 đến 70 m. OM3 vẫn được triển khai rộng rãi trong môi trường doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu nơi khoảng cách liên kết ở mức vừa phải và vấn đề kiểm soát chi phí.

Trường hợp OM3 phù hợp nhất: triển khai mới với các liên kết dưới 100 m ở 40G/100G hoặc dưới 300 m ở 10G, khi ngân sách không phù hợp với chi phí cao hơn cho OM4.

OM4 - Nhiều băng thông hơn, nhiều khoảng trống hơn

OM4 tăng gấp đôi EMB lên 4700 MHz·km ở bước sóng 850 nm, điều này trực tiếp chuyển thành phạm vi tiếp cận dài hơn ở tốc độ cao hơn. Ở mức 10G, OM4 mở rộng phạm vi từ 300 m (OM3) lên 400 m. Ở 100G (100GBASE-SR4), OM4 đạt 100 m so với 70 m trên OM3. Khoảng 30 mét tăng thêm đó thường tạo nên sự khác biệt giữa một liên kết khả thi và một liên kết nằm ngoài thông số kỹ thuật.

Trường hợp OM4 phù hợp nhất: các dự án trung tâm dữ liệu và khuôn viên nơi một số liên kết nằm trong phạm vi 70–150 m ở mức 40G/100G hoặc nơi cần có biên độ liên kết bổ sung để chứa dây vá, mối nối và đầu nối mà không gây rủi ro về tổn thất ngân sách.

OM{0}} Đa chế độ băng rộng cho SWDM

OM5 chia sẻ cùng 4700 MHz·km EMB ở bước sóng 850 nm như OM4, do đó, đối với các ứng dụng bước sóng đơn{4}}thông thường, nó hoạt động giống hệt nhau. Điều khiến OM5 trở nên khác biệt là thông số kỹ thuật mở rộng của nó trên phạm vi bước sóng 850–953 nm, được thiết kế để hỗ trợ công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng ngắn (SWDM). SWDM cho phép bốn bước sóng truyền qua một cặp sợi quang, cho phép truyền 100G chỉ trên hai sợi thay vì tám sợi.

DướiIEEE 802.3cm (400GBASE-SR4.2), OM5 hỗ trợ 400G trên bốn cặp sợi quang ở khoảng cách lên tới 150 m, so với 100 m trên OM4 và 70 m trên OM3.

Nơi OM5 phù hợp nhất: các dự án có kế hoạch rõ ràng để sử dụng bộ thu phát SWDM hoặc 400GBASE-SR4.2 và trong đó việc giảm số lượng sợi trong môi trường mật độ-cao là ưu tiên thiết kế. Nếu dự án không có yêu cầu SWDM cụ thể thì OM4 sẽ mang lại hiệu suất bước sóng đơn-tương tự với chi phí cáp thấp hơn.

Thế còn di sản OM1 và OM2 thì sao?

OM1 (62,5/125 µm) và OM2 (50/125 µm, không-được tối ưu hóa-laser) là những lựa chọn đa chế độ tiêu chuẩn cho đến đầu những năm 2000. Chúng vẫn tồn tại trong nhiều tòa nhà cũ. Giới hạn quan trọng: OM1 chỉ có thể mang 10GBASE{13}}SR khoảng 26–33 m và OM2 đạt khoảng 82 m ở 10G. Ở mức 40G trở lên, không loại sợi nào có thể sử dụng được.

Nếu dự án nâng cấp liên quan đến cơ sở hạ tầng OM1 hoặc OM2 và mục tiêu là 10G trở lên thì việc thay cáp bằng OM4 hoặc chế độ đơn hầu như luôn thực tế hơn việc cố gắng sử dụng lại sợi cũ bằng dây vá điều hòa chế độ, điều này làm tăng thêm chi phí, độ phức tạp và rủi ro khắc phục sự cố.

Các loại sợi quang đơn mode: OS1 và OS2

Về phía chế độ đơn, hai cấp độ là OS1 và OS2, được xác định bởiĐề xuất của ITU-T G.652và được tham chiếu trong các tiêu chuẩn TIA và ISO/IEC.

OS1bao gồm-các cáp chế độ đơn trong nhà được đệm chặt với độ suy giảm tối đa 1,0 dB/km ở 1310 nm và 1550 nm. Nó phổ biến trong việc cài đặt hệ thống cáp có cấu trúc chế độ đơn ban đầu.

OS2bao phủ sợi quang chế độ đơn đỉnh-rời và không có{1}}nước{2}}với độ suy giảm tối đa 0,4 dB/km ở 1310 nm và 0,3 dB/km ở 1550 nm. Độ suy giảm thấp hơn hỗ trợ các liên kết dài hơn và rất cần thiết cho các ứng dụng WDM sử dụng bước sóng trong phạm vi 1360–1460 nm.

Đối với các cài đặt chế độ đơn mới, OS2 là khuyến nghị tiêu chuẩn. Nó hỗ trợ mọi ứng dụng Ethernet chế độ đơn hiện tại và theo kế hoạch, cung cấp ngân sách liên kết tốt hơn đáng kể và chênh lệch chi phí so với OS1 là không đáng kể ở hầu hết các thị trường. Để so sánh chi tiết, hãy xemHướng dẫn sử dụng cáp quang đơn mode OS1 và OS2.

Các ứng dụng tốt nhất cho cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode

Việc chọn sợi quang là đơn giản nhất khi quyết định bắt đầu từ môi trường ứng dụng thay vì danh mục sản phẩm.

Trung tâm dữ liệu

Bên trong các trung tâm dữ liệu, phần lớn các liên kết chạy dưới 100 m - thường là dưới 30 m giữa các thiết bị chuyển mạch trên-của-giá đỡ và máy chủ. Trong môi trường này, OM4 đa chế độ với quang học SR hoặc SR4 là lựa chọn ưu tiên, nhờ vào việc tiết kiệm chi phí trên hàng trăm hoặc hàng nghìn cổng. Mật độ cổng cao cũng thuận lợiDây vá MPO/MTPvà kiến ​​trúc quang học song song.

Tuy nhiên, các trung tâm dữ liệu siêu quy mô và các cơ sở doanh nghiệp lớn ngày càng triển khai sợi quang chế độ đơn cho các kết nối-lớp cột sống và-liên hội trường nơi các liên kết vượt quá 100 m hoặc nơi có kế hoạch di chuyển 400G/800G. Mẫu phổ biến là nhiều chế độ dành cho cột sống lá-đến-spin trong một nhóm, chế độ đơn dành cho cột sống-đến-sân xe trên khắp cơ sở.

Mạng trường học và doanh nghiệp

Môi trường khuôn viên thường kết hợp các đường chạy ngang ngắn bên trong các tòa nhà với các liên kết đường trục dài hơn giữa các tòa nhà. Cách tiếp cận thực tế là nhiều chế độ cho các kết nối lớp phân phối trong một tòa nhà (trong đó khoảng cách duy trì dưới 300 m ở 10G) và chế độ đơn cho tất cả các liên kết đường trục giữa các tòa nhà.

Một trong những điều đáng tiếc nhất trong mạng khuôn viên trường là triển khai đa chế độ cho liên kết đường trục giữa hai tòa nhà cách nhau 200 m ở 1G hoặc 10G, rồi ba năm sau phát hiện ra rằng bản nâng cấp 40G hoặc 100G yêu cầu phải nối lại liên kết vì phạm vi tiếp cận đa chế độ ở những tốc độ đó giảm xuống dưới 200 m.

Cơ sở công nghiệp và sản xuất

Các khu công nghiệp thường liên quan đến hệ thống điều khiển phân tán, tự động hóa quy trình và camera giám sát trải khắp các khu vực vật lý rộng lớn. Việc chạy cáp từ 500 m đến vài km là phổ biến và môi trường có thể bao gồm EMI cao từ động cơ, thiết bị hàn và các điều kiện phân phối điện - trong đó khả năng miễn nhiễm của sợi quang đối với nhiễu điện từ là lợi thế chính.

Chế độ đơn là lựa chọn tiêu chuẩn cho các liên kết đường trục công nghiệp vì khoảng cách thường vượt quá tầm với của nhiều chế độ. Đối với các liên kết ngắn hơn đến từng máy hoặc bảng điều khiển cục bộ, đa chế độ có thể hoạt động nhưng nhiều nhà thiết kế công nghiệp thích tiêu chuẩn hóa ở chế độ đơn trong toàn bộ cơ sở để đơn giản hóa việc tiết kiệm, giảm độ phức tạp trong đào tạo và tránh các vấn đề khắc phục sự cố sợi quang-hỗn hợp. Xem của chúng tôihướng dẫn ứng dụng cáp quangđể biết thêm các tình huống cụ thể trong ngành.

Mạng giám sát và an ninh

Các hệ thống giám sát địa điểm- nhỏ gọn, có camera tập trung ở một tòa nhà hoặc khu vực nhỏ có thể sử dụng nhiều chế độ một cách hiệu quả. Đối với các mạng camera được phân phối trong khuôn viên trường, bãi đậu xe hoặc vành đai - nơi cáp riêng lẻ chạy thường xuyên vượt quá 300 m - chế độ đơn vớimô-đun SFP chế độ đơnlà lựa chọn đáng tin cậy hơn. Chi phí kéo cáp quang chế độ đơn có thể so sánh với cáp quang đa chế độ và có thể quản lý được sự khác biệt về chi phí thu phát trên mỗi camera ở quy mô của hầu hết các hoạt động triển khai giám sát.

Trường học, bệnh viện và cơ sở chính phủ

Những môi trường này thường yêu cầu thiết kế kết hợp: nhiều chế độ dành cho-phòng thiết bị và tủ máy chủ mật độ cao, chế độ đơn dành cho các liên kết đường trục kết nối nhiều tòa nhà trong khuôn viên trường. Yếu tố lập kế hoạch quan trọng là các cơ sở này thường có thời gian sử dụng lâu dài từ - 15 đến 25 năm đối với cơ sở hạ tầng cáp - nên việc thiết kế chỉ cho tốc độ hiện tại là một công thức để nâng cấp giữa-tuổi thọ tốn kém. Đối với các liên kết đường trục, cáp quang chế độ đơn là khoản đầu tư dài hạn-an toàn hơn ngay cả khi tốc độ dữ liệu hiện tại chỉ là 1G hoặc 10G.

Những sai lầm thường gặp trong việc lựa chọn sợi

Kinh nghiệm qua hàng trăm dự án triển khai cáp quang cho thấy một số lỗi tái diễn làm tăng chi phí hoặc hạn chế khả năng trong tương lai.

Sai lầm 1: Chọn loại cáp chỉ dựa vào tốc độ hiện nay.Nhà máy cáp đa chế độ được lắp đặt cho 10G có thể không hỗ trợ 100G ở cùng khoảng cách. Luôn kiểm tra bảng tốc độ-khoảng cách để biết bậc nâng cấp tiếp theo theo kế hoạch chứ không chỉ bậc hiện tại.

Sai lầm 2: So sánh giá thành cáp mà không bao gồm bộ thu phát.Cáp quang thường là phần nhỏ hơn trong tổng chi phí liên kết. Chi phí bộ thu phát, đầu nối và chi phí nâng cấp trong tương lai thường quan trọng hơn.

Sai lầm 3: Trộn cáp quang single mode và multimode trên cùng một liên kết. Bộ thu phát đơn chế độ và đa chế độkhông tương thích chéo. Việc kết nối bộ thu phát SR với sợi quang chế độ đơn hoặc bộ thu phát LR với sợi đa chế độ sẽ không tạo ra liên kết hoạt động. Mỗi liên kết phải sử dụng sợi quang và sợi quang phù hợp.

Sai lầm 4: Sử dụng lại sợi OM1/OM2 cũ cho 10G+ mà không kiểm tra.Sợi đa chế độ cũ có thể không đáp ứng các yêu cầu về băng thông phương thức cho 10GBASE-SR. Trước khi sử dụng lại, hãy xác minh loại cáp quang đã cài đặt và kiểm tra tình trạng mất liên kết thực tế - hoặc lập kế hoạch-cáp lại cáp.

Sai lầm 5: Bỏ qua ngân sách mất liên kết.Số lượng phạm vi tiếp cận tối đa trong tiêu chuẩn IEEE giả định các đầu nối sạch, các mối nối tối thiểu và các giá trị suy hao-trên{{1} km cụ thể. Trong các cài đặt thực tế có nhiều bảng vá lỗi, mối nối và đầu nối, khoảng cách đạt được thực tế có thể ngắn hơn. Luôn tính toánngân sách mất liên kếttrước khi hoàn thiện loại sợi và lựa chọn bộ thu phát.

Danh sách kiểm tra lựa chọn sợi

Trước khi đưa ra quyết định mua hàng, hãy trả lời sáu câu hỏi sau:

1. Khoảng cách liên kết thực tế là bao nhiêu?Đo hoặc ước tính đường dẫn cáp vật lý chứ không phải khoảng cách đường thẳng. Bao gồm các thanh nâng dọc, định tuyến khay cáp và chiều dài dây vá ở cả hai đầu.

2. Đường truyền cần mang tốc độ dữ liệu nào bây giờ và trong chu kỳ nâng cấp tiếp theo?Kiểm tra bảng tốc độ-khoảng cách ở trên. Nếu phạm vi tiếp cận đa chế độ ở cấp tốc độ dự kiến ​​tiếp theo bị hạn chế hoặc không đủ thì chế độ đơn sẽ là khoản đầu tư an toàn hơn.

3. Áp lực ngân sách - cáp, quang học hoặc vòng đời ở đâu?Đối với các liên kết ngắn có số lượng cổng cao, việc tiết kiệm bộ thu phát đa chế độ có thể chiếm ưu thế. Đối với các liên kết dài hoặc cơ sở hạ tầng có tuổi thọ{1}}dịch vụ{2}}dài hạn, chi phí vòng đời của một chế độ thường thấp hơn.

4. Đây là bản cài đặt mới hay bản nâng cấp của cáp hiện có?Các bản dựng mới có toàn quyền tự do lựa chọn. Việc nâng cấp phải tính đến lượng sợi đã có trong lòng đất hoặc trên tường. Xác minh loại cáp quang đã cài đặt trước khi cho rằng nó hỗ trợ tốc độ cao hơn.

5. Thiết kế yêu cầu những loại đầu nối nào?Các thiết kế trung tâm dữ liệu mật độ-cao thường sử dụngĐầu nối MPO/MTPvới quang học song song. Thiết kế khuôn viên và tòa nhà thường sử dụng song công LC. Cả hai họ đầu nối đều có sẵn ở phiên bản chế độ đơn và đa chế độ, nhưng cơ sở được lắp đặt có thể hạn chế lựa chọn.

6. Cơ sở hạ tầng cáp này sẽ được sử dụng trong bao lâu?Nếu câu trả lời là hơn 10 năm, hãy cân nhắc kỹ khả năng mở rộng trong tương lai. Cáp quang đơn mode được cài đặt ngày nay sẽ hỗ trợ tốc độ mạng chưa được chuẩn hóa. Cáp quang đa mode được lắp đặt ngày nay có mức trần đã biết ở mỗi cấp tốc độ.

Câu hỏi thường gặp

Sợi quang đơn mode có luôn tốt hơn sợi quang đa mode không?

Không phải cho mọi liên kết. Chế độ đơn vượt trội hơn về khoảng cách, khả năng mở rộng băng thông và ngân sách liên kết - nhưng đối với các liên kết ngắn dưới 100 m, đa chế độ với quang học VCSEL mang lại hiệu suất tương đương với chi phí thu phát thấp hơn đáng kể. Câu hỏi không phải là sợi nào "tốt hơn" về mặt tóm tắt mà là loại sợi nào phù hợp với khoảng cách liên kết cụ thể, yêu cầu về tốc độ và ngân sách.

Sợi quang đa mode có trở nên lỗi thời không?

Không. Sợi đa chế độ tiếp tục phát triển - OM5 đã được chuẩn hóa vào năm 2017 cho các ứng dụng SWDM và IEEE 802.3cm đã bổ sung các thông số kỹ thuật đa chế độ 400G vào năm 2020. Đa chế độ vẫn là lựa chọn-hiệu quả nhất về mặt chi phí cho các liên kết doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu-có phạm vi tiếp cận ngắn. Điều đã thay đổi là tốc độ mà các giới hạn phạm vi tiếp cận đa chế độ trở nên phù hợp đã giảm dần theo mỗi thế hệ tốc độ mới.

Tôi nên sử dụng loại sợi nào cho Ethernet 10G?

Ở 10G, OM3 đa chế độ có phạm vi lên tới 300 m và OM4 lên tới 400 m bằng cách sử dụngMô-đun 10GBASE-SR SFP+. Chế độ đơn với 10GBASE-LR bao phủ phạm vi lên tới 10 km. Đối với các liên kết dưới 300 m, đa chế độ là lựa chọn tiêu chuẩn-hiệu quả về mặt chi phí. Đối với các liên kết trên 300 m hoặc nếu bạn định nâng cấp lên 25G/40G/100G trên cùng một cáp, chế độ đơn sẽ thiết thực hơn.

Tôi nên sử dụng loại sợi nào cho Ethernet 100G?

Ở 100G, OM4 đa chế độ đạt 100 m (100GBASE-SR4) và OM3 đạt 70 m. Chế độ đơn đạt tới 500 m (100GBASE{11}}DR), 2 km (100GBASE-FR1) hoặc 10 km (100GBASE-LR4). Nếu liên kết dưới 100 m, quang học SR4 đa chế độ sẽ rẻ hơn đáng kể. Trên 100 m, cần có chế độ đơn.

Tôi có thể kết hợp cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode trong cùng một mạng không?

Có - nhiều mạng sử dụng cả hai. Một thiết kế phổ biến sử dụng nhiều chế độ cho các liên kết phân phối và truy cập-phạm vi ngắn trong các tòa nhà và chế độ đơn cho các liên kết đường trục giữa các tòa nhà hoặc xuyên suốt khuôn viên trường. Những gì bạn không thể làm là kết nối sợi quang chế độ đơn với bộ thu phát đa chế độ hoặc ngược lại trong cùng một liên kết. Mỗi liên kết phải sử dụng sợi quang và sợi quang phù hợp.

Điều gì xảy ra nếu tôi cần nâng cấp mạng OM2 hiện có lên 10G?

Sợi OM2 hỗ trợ 10GBASE-SR chỉ trong khoảng 82 m. Nếu các liên kết của bạn ngắn hơn thế và các đầu nối ở tình trạng tốt thì bạn có thể sử dụng lại bằng cách kiểm tra thích hợp. Đối với các liên kết dài hơn 82 m, bạn sẽ cần phải-cáp lại cáp bằng OM3/OM4 hoặc chuyển sang chế độ đơn. Bộ thu phát LRM 10GBASE-có dây vá điều chỉnh chế độ{13}}có thể mở rộng phạm vi tiếp cận trên đa chế độ cũ lên khoảng 220 m, nhưng điều này làm tăng thêm chi phí và độ phức tạp.

Làm cách nào để tính toán ngân sách tổn thất liên kết sợi?

Tổng tổn thất liên kết là tổn thất quang tối đa cho phép giữa máy phát và máy thu. Bắt đầu với công suất phát được chỉ định của bộ thu phát và độ nhạy thu tối thiểu, sau đó trừ đi tổn hao từ từng thành phần trong liên kết: suy hao sợi quang trên mỗi km, suy hao đầu nối trên mỗi cặp kết nối, suy hao mối nối và bất kỳ biên độ bổ sung nào. Nếu tổng tổn thất liên kết vượt quá ngân sách, liên kết sẽ không hoạt động đáng tin cậy. Để biết giá trị suy hao chi tiết theo loại sợi, hãy tham khảoHướng dẫn kiểm tra cáp quang của Fluke Networkshoặc tiêu chuẩn TIA-568.3.

Phần kết luận

Mỗi sợi quang đơn mode và đa mode đều có vai trò rõ ràng trong cơ sở hạ tầng mạng hiện đại. Lựa chọn không phải là công nghệ nào vượt trội hơn - mà là việc kết hợp loại sợi với khoảng cách liên kết, tốc độ dữ liệu hiện tại và tương lai, cấu trúc chi phí và tuổi thọ của quá trình cài đặt.

Đối với các liên kết-có phạm vi tiếp cận ngắn dưới 100 m, cáp quang đa mode với hệ thống quang học dựa trên-VCSEL vẫn là tùy chọn-hiệu quả nhất về mặt chi phí trong các trung tâm dữ liệu và nội thất tòa nhà. Đối với các liên kết đường trục, kết nối trong khuôn viên trường và bất kỳ đường dẫn nào mà mạng có thể cần truyền tải 100G hoặc nhanh hơn ngoài 100 mét, cáp quang đơn chế độ là khoản đầu tư an toàn-thiết thực và an toàn hơn trong tương lai. Nhiều mạng trong thế giới thực sử dụng cả hai, với nhiều chế độ xử lý các liên kết ngắn mật độ cao và chế độ đơn bao gồm mọi thứ ngoài phạm vi đó.

Cần giúp đỡ trong việc lựa chọn loại sợi phù hợp,đầu nối, hoặc lắp ráp cáp cho dự án của bạn? Nhóm kỹ thuật của chúng tôi cung cấp-các đề xuất dựa trên ứng dụng,thiết kế giải pháp cáp quang, lựa chọn sản phẩm tương thích và hỗ trợ kỹ thuật.Liên hệ với chúng tôiđể thảo luận về các yêu cầu mạng của bạn.