Znanje

Optički kabel prenosi podatke kao svjetlost umjesto električne energije. Ta jedina razlika odlučuje gdje će se koristiti: gdje god je mreži potreban veći kapacitet nego što bakar može nositi, veća udaljenost nego što bakar može doseći, ili potpuni imunitet na električnu buku okoline kroz koju prolazi.

Ovaj vodič odgovara na tri pitanja redom: za šta se optički kabl zapravo koristi, šta vam zaista donosi (i šta vas košta) i kako preći sa aplikacije na konkretnu konstrukciju kabla bez nagađanja.

Gdje se koristi optički kabel i zašto

Ostatak ovog članka proširuje svaki od njih, a zatim pretvara logiku odabira u niz koji možete pratiti.

Kako funkcioniše optički kabl

Optički primopredajnik pretvara električne podatke u modulirano svjetlo. Vlakno vodi to svjetlo duž staklene jezgre, a primopredajnik na udaljenom kraju ga pretvara nazad. Sam kabl je pasivan - i ne dodaje pojačanje, nema obradu i nema snagu.

Slijede dvije posljedice, a skoro svaka aplikacija u nastavku je njihova varijacija. Prvo, gubitak je izuzetno mali:ITU-T preporuka G.652postavlja granice slabljenja za standardna jednomodna vlakna, a komercijalni G.652.D obično radi oko 0,18–0,20 dB/km na 1550 nm, naspram otprilike 20 dB na 100 m za bakrenu upredenu paricu na 500 MHz. Drugo, staklo ne provodi, tako da -dielektrični kabl ne stvara petlju uzemljenja, ne hvata smetnje i ne može prenositi struju kvara u vašu opremu.

Vrijedi razdvojiti dva termina koji se koriste naizmjenično. Optičko vlakno je-tanki talasovod. Optički kabl je sve što je izgrađeno oko njega - puferske cijevi, vode-blokade, čvrsti elementi, oklop, jakne. Vlakno odlučuje o vašim optičkim performansama; kabel odlučuje hoće li veza preživjeti instalaciju i dvadeset godina vremenskih uvjeta.

Za šta se koristi optički kabl?

Prijave se dijele u četiri grupe. Nisu podjednako zahtjevni, a odluke o kablovima u njima su vrlo različite.

Grupa 1: Javne komunikacijske mreže

Glavne i metro mreže.Ovo je najstarija i najveća upotreba vlakana. Rute na dugim{1}}putama prenose agregirani saobraćaj između gradova i zemalja, gdje se svakih dodatnih 0,01 dB/km direktno pretvara u manje kućica za pojačala. Visok broj vlakana bitan je koliko i slabljenje: trakasti kabl od 288- ili 576 vlakana omogućava jednom kanalu da opslužuje cijelu rutu, a masovno spajanje traka od 12 vlakana skraćuje vrijeme spajanja po vlaknu za otprilike red veličine u poređenju sa spajanjem sa jednim vlaknom.

FTTH i FTTB pristup.U pasivnoj optičkoj mreži vlakno ide od centralnog ureda ili pristupnog čvora preko razdjelnika do terminala optičke mreže kod pretplatnika. Bakarni VDSL ne može isporučiti simetričnu gigabitnu uslugu na tom dosegu; fiksna bežična mreža može, ali ne sa istim ponašanjem u gustim zgradama. Dominantni tehnički rizik ovdje nije slabljenje - pristupni rasponi su kratki - već savijanje. Kablovi se spajaju oko okvira vrata i namotaju unutar malih kućišta, zbog čega je G.657.A2 vlakno{7}}neosjetljivo na savijanje u velikoj mjeri zamijenilo standard G.652 u posljednjoj kapi. Ako specificirate taj segment, praktični{10}}ustupci su navedeni u ovom vodičuodabirom FTTH kabla.

Mobilni fronthaul, midhaul i backhaul.Korisnici se povezuju bežično; mreža iza radija nema. Jedna 5G lokacija može zahtijevati više 10G ili 25G fronthaul linkova sa malim kašnjenjem i budžetima za vrijeme, a vlakna su jedini medij koji to dosljedno isporučuje na uličnoj razini. Izbor kablova na tornju je vođen mehanikom, a ne optikom: FTTA kabl je izložen opterećenju vetrom, UV zračenju i ponovljenom savijanju na lestvici kablova, tako da su materijal omotača i zatezne performanse važniji od broja vlakana. Namjena{6}}izgrađena5G optički kabldizajni adresiraju upravo to.

Jedno iskreno upozorenje: nije svaka bazna stanica napajana vlaknima. Tamo gdje su troškovi iskopavanja rovova previsoki ili je lokacija privremena, mikrovalni i milimetarski{1}}talasni transport ostaju ekonomski odgovor.

Grupa 2: Infrastruktura podataka

Data centri i interkonekcije.Unutar stalka, direktno{0}}pričvršćivanje bakra je još jeftinije i ima manju snagu za nekoliko metara. U trenutku kada veza pređe niz, bakar prestaje da bude opcija: 10GBASE-T je ograničen na 100 m, i uopće ne postoji upletena-parica ekvivalentna 400G linku. Relevantni dometi su definisani uIEEE Std 802.3, i oni pokreću odluku o vlaknima više od bilo koje opće preferencije -, na primjer,IEEE 802.3cu definira 100GBASE-FR1 na najmanje 2 km i 100GBASE-LR1 na najmanje 10 km na jednom-modskom vlaknu, dok su multimod SR interfejsi specificirani na oko 100 m.

Redoslijed odluka koji je važan u praksi ide unazad od primopredajnika: odaberite brzinu i doseg, koji fiksira PMD, PMD popravlja single-mod ili višemod, a broj portova fiksira da li kablirate sa dupleks LC ili MPO/MTP trankovima. Pogrešna narudžba je najčešća i najskuplja greška u kabliranju podatkovnog centra - višemodna elektrana instalirana za 40G možda neće preživjeti osvježavanje od 800G, dok single{5}}način nadživljava nekoliko generacija optike. Strukturiranorješenja za povezivanje podatkovnih centarasu obično specificirani oko te putanje nadogradnje, a ne oko današnje brzine.

Kablovska televizija i IPTV.Hibridne mreže{0}}koaksijalne mreže guraju vlakna sve dublje svake godine, ostavljajući koaksijalnu jedinicu u posljednjem padu. Drajver nije video kvalitet, već kaskada pojačala: svako RF pojačalo u dugoj koaksijalnoj vožnji dodaje šum i tačku kvara, a vlakna ih eliminišu između glavne stanice i optičkog čvora.

Grupa 3: Kritična infrastruktura

Elektroprivreda.Podstanice su električno najneprijateljsko okruženje u komercijalnom umrežavanju. Bakarna telemetrija između podstanica nosi stvarni rizik tokom zemljospoja, kada se porast potencijala zemlje može pojaviti preko kabla. Dielektrična vlakna u potpunosti uklanjaju tu putanju, zbog čega su SCADA, telezaštita i pametne{2}}mrežne veze gotovo standardno vlakna.

Dominiraju dvije konstrukcije. OPGW zamjenjuje nadzemnu žicu za uzemljenje, tako da mora preživjeti struju kratkog-spoja koja linija može nametnuti - taj zahtjev, a ne broj vlakana, veličine aluminijuma-obloženog čelika oko cijevi. ADSS visi ispod faznih provodnika bez glasnika, a njegov ograničavajući faktor je inducirani prostorni potencijal na tački pričvršćivanja: iznad određene jačine polja, suvi{5}}pojasni luk degradira standardni polietilenski omotač i omotač otporan na stazu- postaje obavezan.IEEE Std 1222definiše režim električnog i mehaničkog ispitivanja za ADSS kabl, a komunalne usluge obično direktno specificiraju u odnosu na njega. Kratko poređenje ovo dvoje je dostupno u ovom pregleduADSS kabl u odnosu na OPGW.

Prijevoz.Željeznice, metro, autoputevi, tuneli i aerodromi dijele jedan profil: oprema raštrkana na velikim udaljenostima, vučna struja ili motorni pogoni u blizini i skoro{0}}nulta tolerancija zastoja. Vlakna istovremeno rješavaju udaljenost i smetnje. Rizik odabira je mehanički, a ne optički - kablovi u kanalima za kablove koji se suočavaju sa glodarima, habanjem balasta i prodiranjem vode, tako da tip oklopa i blokiranje vode- obično odlučuju o specifikaciji.

Sigurnost i nadzor.Kamere visoke{0}}rezolucije na perimetru mogu se nalaziti kilometrima od kontrolne sobe, daleko iznad granice Etherneta za bakar, i često na istim polovima kao i napajanje. Vlakna uklanjaju oba ograničenja. Imajte na umu jednu stvar koju ne radi: dielektrična vlakna nemaju snagu, tako da udaljenim kamerama i dalje treba lokalno napajanje, hibridni kabel ili odvojeno napajanje.

Grupa 4: Specijalizovana okruženja

Industrijska automatizacija.Radnja za zavarivanje ili rudnik je najgori slučaj za pogone sa bakarnim - varijabilnim-frekvencijskim pogonima, zavarivače i transformatore injektiraju buku koju nijedna zaštita u potpunosti ne potiskuje, a dugi krugovi bakra između zgrada stvaraju razlike u potencijalu tla. Tipičan pokretač za pretvaranje u vlakna je mreža postrojenja od nekoliko stotina metara između proizvodnih hala koja pokazuje isprekidani, neponovljivi gubitak paketa u korelaciji s pokretanjem teške mašinerije. Kabl tada mora da preživi ulje, hemikalije, vibracije i abraziju, zbog čega industrijske specifikacije često završavaju sa oklopnom ili teško obloženom konstrukcijom; kompromisi-upoređeni su u ovom vodiču saodabir blindiranog optičkog kabla.

Zdravstvo.Bolnice premještaju vrlo velike datoteke slika, a PACS saobraćaj između paketa za snimanje i arhiva je glavni razlog zašto se okosnice vlakana pojavljuju u medicinskim zgradama. Električna izolacija između zgrada je sekundarna, ali stvarna korist. Protivpožarne karakteristike ovdje obično dominiraju izborom kabela, jer bolnički usponi i plenumi potpadaju pod stroge lokalne propise o požaru.

Podmorski sistemi.Interkontinentalni saobraćaj se odvija kablovskim, a ne satelitskim. PremaČesto postavljana pitanja o podmorskom kablu TeleGeography, FCC podaci ukazuju na to da sateliti zauzimaju djelić procenta američkog međunarodnog kapaciteta, a isti izvor napominje da su kvarovi na kablovima rutinski - oko 200 godišnje širom svijeta, prema podacima Međunarodnog komiteta za zaštitu kablova. Podmorski kablovi su različita inženjerska klasa: repetitori, strujni provodnici, strukture otporne na pritisak-i teški obalni-oklopi, dizajnirani za ekonomičnost popravke koliko i za prijenos.

Koje su glavne prednosti optičkog kabla - i njegova ograničenja?

Prednosti vlakana su stvarne, ali ograničene. Navođenje granice je ono što ih čini upotrebljivim u specifikaciji.

• Kapacitet.Jedan par vlakana prenosi terabite sa multipleksiranjem po talasnim dužinama-. Plafon je postavljen preko primopredajnika i optičkog sistema, a ne staklom.
• Udaljenost.Pasivne veze u jednom{0}} načinu rada od 10-80 km su rutinske; bakarni Ethernet se zaustavlja na 100 m. Doseg je funkcija slabljenja vlakana - budžeta veze, gubitka spoja i konektora i osjetljivosti primopredajnika zajedno.
• Otpornost na smetnje i električnu izolaciju.EMI ne utiče na potpuno{0}}dielektrični kabl i ne stvara provodljivu stazu. Ovo je prednost kojoj bakar ne može da pristupi ni po koju cenu.
• Veličina i težina.Vanjski kabel od 144 vlakna je tanji od nekoliko bakrenih parova, što je važno u zagušenim kanalima i na opterećenim stubovima.
• Sigurnost.Dodirivanje vlakna zahtijeva fizički pristup i proizvodi događaj gubitka koji se može otkriti.
• Latencija - uz upozorenje.Svjetlost u silicijum dioksidu širi se na otprilike dvije-trećine c, oko 5 µs po kilometru. Vlakna smanjuju kašnjenje uglavnom tako što omogućavaju kraću, direktniju rutu i eliminišući retransmisije uzrokovane smetnjama. Kašnjenjem od-do-kraja dominiraju prebacivanje, protokol i rutiranje, tako da je "vlakno malo kašnjenje" istinito samo na fizičkom sloju.

Nasuprot tome, iskrena ograničenja:

• Veći trošak instalacije po vezi na kratkim udaljenostima, a za spajanje su potrebni obučeni tehničari i uređaj za spajanje.
• Performanse u potpunosti zavise od primopredajnika - kabl ne može kompenzirati neusklađenu optiku.
• Osetljivost na savijanje ostaje režim kvara u polju izvan G.657 vlakna.
• Za popravke je potrebno kućište za spajanje i labavo skladištenje, a ne alat za presovanje.
• Dielektrična vlakna ne mogu isporučiti energiju. Tamo gdje struja i podaci moraju dijeliti rutu, potreban vam je hibridni ili fotoelektrični kompozitni kabel.

Vlakna protiv bakra: Kada bakar još uvijek pobjeđuje

Bakar ostaje bolji odgovor za kratko u-vezama u rack-u, u-izgradnji horizontalnih kablova do stolova i pristupnih tačaka, i svuda gdje Power over Ethernet radi pravi posao. Također je lakše završiti na licu mjesta uz minimalan alat. Optika pobjeđuje u propusnosti, udaljenosti, otpornosti na smetnje i izolaciji. Izbor proizlazi iz arhitekture sistema i dosega, a ne iz kojeg medija je teoretski brži.

Kako odabrati optički kabel: Slijed od šest-koraka

Većina vodiča za odabir navodi varijable. Varijable su povezane, a redoslijed kojim ih rješavate u pitanjima - svaki korak ograničava sljedeći.

1. Definirajte sistem prijenosa i doseg.Brzina prenosa podataka, standard interfejsa i dužina veze su na prvom mestu, jer oni određuju budžet za gubitak, sve ostalo mora da stane unutra.
2. Izvedite vrstu vlakna iz koraka 1.Iza nekoliko stotina metara, ili gdje veza mora preživjeti buduće nadogradnje brzine, jedno-način rada. Multimode samo tamo gdje je domet kratak i ušteda troškova primopredajnika je značajna. Praktične linije razdvajanja su pokrivene u ovom poređenjujedno-modno i višemodno vlakno. Ovdje dodajte rezervna vlakna, ne kasnije - povlačenje drugog kabla košta mnogo više od dodavanja vlakana prvom.
3. Ispravite način instalacije.Kanal, direktno ukopavanje, zračno, u-izlaznom kanalu zgrade ili pod vodom. Ovo odlučuje o čvrstoći člana,-sistemu za blokiranje vode i jakni prije nego što se postavi bilo kakvo ekološko pitanje.
4. Uskladite konstrukciju kabla s tom metodom.Zračni rasponi određuju vlačno opterećenje, progib i opterećenje od leda/vjetra. Instalacija kanala postavlja maksimalnu vučnu napetost i prečnik u odnosu na kapacitet kanala. Setovi za direktno ukopavanje otporni su na gnječenje i glodare. Tamo gdje se ruta mijenja karakter - vanjski u unutrašnji -, ili prelazite na kućište za spajanje ili navedite dvostruki-kabl za zatvoreni/spoljašnji, irazlike između unutrašnjeg i vanjskog kabelaVrijedi provjeriti prije nego što pretpostavite da jedan kabel može oba.
5. Primijenite okolišna i regulatorna ograničenja.Radna temperatura, UV, hemikalije, vlaga, visoka električna polja - i performanse požara, što je jedno ograničenje postavljeno zakonom, a ne inženjeringom. Kablovi u zatvorenom prostoru moraju imati kategorizaciju požara koju zahtijeva vaša nadležnost; u Sjevernoj Americi to znači NEC članke 770 liste kao što su OFNP ili OFNR, a drugdje ekvivalentna lokalna ili IEC klasifikacija.
6. Zaključajte standarde, testiranje i prihvatanje.Imenujte primjenjive ITU-T, IEC, IEEE ili TIA dokumente umjesto da navodite tijela. Definirajte izvještaje o fabričkim ispitivanjima, dužine bubnjeva, pakovanje i kriterije prihvata prije naručivanja i planirajte testiranje na terenu -ispitivanje optičkih kablovanakon instalacije je ono što dokazuje budžet veze koji ste izračunali u koraku 1.

Često postavljana pitanja

Da li se optički kabl koristi samo za internet komunikaciju?

Ne. Koristi se u mobilnom transportu, podatkovnim centrima, zaštiti elektroenergetskog sistema i SCADA, transportnoj signalizaciji, industrijskoj kontroli, nadzoru, mrežama za medicinsko snimanje, radiodifuziji i podmorskim sistemima. Nekoliko od njih su kontrolne i sigurnosne aplikacije gdje je električna izolacija važnija od širine pojasa.

Da li optički kabl prenosi struju?

Standardni dielektrični kabl ne. Hibridni i fotoelektrični kompozitni kablovi kombinuju optička vlakna sa metalnim provodnicima posebno za isporuku energije i podataka na jednoj ruti - obično za udaljene radio jedinice i kamere.

Da li su vlakna uvijek brža od bakra?

Optika nudi daleko veći kapacitet i doseg, ali propusnost koju dobijate je određena primopredajnicima, protokolom i dizajnom mreže. Preko 3 m u-reka veze, bakarni DAC kabl isporučuje istih 100G po nižoj cijeni i snazi.

Koliko daleko može ići optički kabl bez pojačanja?

Zavisi od budžeta veze, a ne samo od kabla. Tipični Ethernet interfejsi jednog{1}}modnog režima su specificirani od 2 km do 40 km, a sistemi za duge{4}}doveze se protežu mnogo dalje uz pojačanje. Gubitak spajanja, gubitak konektora i slabljenje vlakana zajedno određuju stvarnu granicu za datu rutu.

Koja je razlika između optičkog vlakna i optičkog kabla?

Optičko vlakno je stakleni talasovod. Optički kabl je kompletna zaštićena struktura oko sebe - tampon cijevi, vode-blokade, čvrsti elementi, oklop i jakne. Dva kabla sa identičnim vlaknima mogu imati potpuno različite mehaničke i požarne karakteristike.

Može li se isti kabel koristiti u zatvorenom i na otvorenom?

Samo ako je navedeno za oboje. Vanjski kablovi često nemaju otpornost na požar koji se zahtijeva unutar zgrade, a mnogi unutrašnji kablovi nemaju učinak blokiranja UV zraka i vode{1}}. Dvostruki-kablovi za unutrašnju/spoljanju postoje upravo zato što je alternativa kućište za spajanje na svakom ulazu u zgradu.

Zaključak

Optički kabel se koristi svugdje gdje kapacitet, udaljenost ili električna izolacija premašuju ono što bakar može isporučiti - koji danas pokriva većinu transportnog sloja javnih mreža, podatkovnih centara, energetskih mreža i transportnih sistema, dok bakar zadržava posljednjih nekoliko metara i sve što je potrebno za prijenos energije.

Praktična poenta je da "vlakna" nisu odluka o proizvodu. Vrsta vlakna proizilazi iz prenosnog sistema, konstrukcija proizilazi iz načina na koji je kabl postavljen, a jakna proizilazi iz toga gde živi i šta kaže požarni kod. Riješite ih po redu i specifikacija se sama upiše; riješite ih van reda i na kraju ćete dobiti kabel koji prolazi tvorničke testove i ne uspijeva na terenu.