vedomosti

Kábel z optických vlákien prenáša dáta ako svetlo namiesto elektriny. Tento jediný rozdiel rozhoduje o tom, kde sa použije: všade tam, kde sieť potrebuje väčšiu kapacitu, než dokáže meď uniesť, väčšiu vzdialenosť, než dokáže meď dosiahnuť, alebo úplnú odolnosť voči elektrickému šumu prostredia, ktorým prechádza.

Táto príručka odpovedá na tri otázky v poradí: na čo sa kábel z optických vlákien vlastne používa, čo vám skutočne prináša (a koľko vás to stojí) a ako prejsť od aplikácie ku konkrétnej konštrukcii kábla bez hádania.

Kde sa používa optický kábel a prečo

Zvyšok tohto článku rozširuje každý z nich a potom mení logiku výberu na postupnosť, ktorú môžete sledovať.

Ako funguje optický kábel

Optický transceiver prevádza elektrické dáta na modulované svetlo. Vlákno vedie svetlo pozdĺž skleneného jadra a transceiver na vzdialenom konci ho prevádza späť. Samotný kábel je pasívny -, nepridáva žiadne zisky, žiadne spracovanie ani energiu.

Z toho vyplývajú dva dôsledky a takmer každá aplikácia uvedená nižšie je ich variáciou. Po prvé, strata je extrémne nízka:Odporúčanie ITU{{0}T G.652stanovuje limity útlmu pre štandardné jedno{0}}režimové vlákno a komerčná G.652.D zvyčajne beží okolo 0,18 – 0,20 dB/km pri 1550 nm, oproti približne 20 dB na 100 m pre medenú krútenú dvojlinku pri 500 MHz. Po druhé, sklo nevodí, takže úplne-dielektrický kábel nevytvára žiadnu uzemňovaciu slučku, nezachytáva žiadne rušenie a nemôže prenášať poruchový prúd do vášho zariadenia.

Stojí za to oddeliť dva pojmy, ktoré sa používajú zameniteľne. Optické vlákno je vlasový-vlnovod. Kábel z optických vlákien je všetko okolo neho postavené - nárazníky, blokovanie vody-, posilňovacie prvky, brnenie, bundy. Vlákno rozhoduje o vašom optickom výkone; kábel rozhoduje o tom, či spoj prežije inštaláciu a dvadsať rokov počasia.

Na čo sa používa kábel z optických vlákien?

Aplikácie sú rozdelené do štyroch skupín. Nie sú rovnako náročné a rozhodnutia o kábli v nich sú veľmi odlišné.

Skupina 1: Verejné komunikačné siete

Chrbtové siete a siete metra.Ide o najstaršie a najväčšie využitie vlákniny. Diaľkové-trasy nesú agregovanú premávku medzi mestami a krajinami, pričom každých ďalších 0,01 dB/km sa priamo premieta do menšieho počtu zosilňovačov. Na vysokom počte vlákien záleží rovnako ako na útlme: 288- alebo 576-vláknový plochý kábel umožňuje jednému kanálu obslúžiť celú trasu a hromadné spájanie 12-vláknových pások skracuje čas spájania na vlákno zhruba o jeden rád v porovnaní so spájaním jedného vlákna.

FTTH a FTTB prístup.V pasívnej optickej sieti vedie vlákno z centrály alebo prístupového uzla cez rozdeľovače k ​​terminálu optickej siete u účastníka. Medené VDSL nemôže poskytovať symetrickú gigabitovú službu v tomto dosahu; pevné bezdrôtové pripojenie môže, ale nie s rovnakým správaním v hustých budovách. Dominantným technickým rizikom tu nie je útlm -, prístupové rozpätia sú krátke -, ale ohýbanie. Drop káble sú zošité okolo rámov dverí a zvinuté vo vnútri malých krytov, čo je dôvod, prečo vlákno G.657.A2 necitlivé na ohyb- do veľkej miery nahradilo štandardný G.652. Ak špecifikujete tento segment, praktické{10}}kompromisy sú uvedené v tomto sprievodcovivýber kábla FTTH.

Mobilný fronthaul, midhaul a backhaul.Používatelia sa pripájajú bezdrôtovo; sieť za rádiom nie. Jedna 5G lokalita môže vyžadovať viacero 10G alebo 25G fronthaul prepojení s obmedzenými rozpočtami na oneskorenie a načasovanie a vlákno je jediným médiom, ktoré to poskytuje konzistentne v pouličnom meradle. Výber kábla na veži je riadený skôr mechanikou než optikou: kábel FTTA je vystavený zaťaženiu vetrom, UV žiareniu a opakovanému ohýbaniu na káblovom rebríku, takže materiál plášťa a pevnosť v ťahu sú dôležitejšie ako počet vlákien. Účel-vytvorený5G optický kábelnávrhy riešia presne toto.

Jedno čestné upozornenie: nie každá základňová stanica je napájaná vláknom. Tam, kde sú náklady na výkopové práce neúmerné alebo je miesto dočasné, zostáva ekonomickou odpoveďou mikrovlnná rúra a backhaul{1}}milimetrových vĺn.

Skupina 2: Dátová infraštruktúra

Dátové centrá a prepojenia.Vo vnútri stojana je meď s priamym{0}}pripájaním stále lacnejšia a má nižšiu spotrebu na niekoľko metrov. V momente, keď spojenie prekročí rad, meď prestane byť jednou z možností: 10GBASE-T je ohraničená na 100 m a neexistuje žiadny krútený{5}}pár ekvivalentný prepojeniu 400G. Príslušné dosahy sú definované vIEEE Std 802.3a rozhodujú o vlákne viac než akékoľvek všeobecné preferencie -, napr.IEEE 802.3cu definuje 100 GBASE-FR1 na najmenej 2 km a 100 GBASE-LR1 na najmenej 10 km na jedno-vlákne, zatiaľ čo multimódové rozhrania SR sú špecifikované na približne 100 m.

Rozhodovacia sekvencia, ktorá je v praxi dôležitá, prebieha od transceivera spätne: vyberte rýchlosť a dosah, ktorá opraví PMD, PMD opraví jeden{0}}režim alebo viacrežim a počet portov určí, či používate duplexné káblové kanály LC alebo MPO/MTP. Chybné poradie je najčastejšou a najdrahšou chybou kabeláže dátového centra -, multimódové zariadenie inštalované pre 40G nemusí prežiť obnovenie 800G, zatiaľ čo jeden-režim prežije niekoľko generácií optiky. Štruktúrovanýriešenia konektivity dátových centiersú zvyčajne špecifikované okolo tejto cesty aktualizácie, a nie okolo dnešnej rýchlosti.

Káblová televízia a IPTV.Hybridné optické-koaxiálne siete posúvajú optické vlákna každým rokom hlbšie, pričom koaxiálne káble ponechajú len pri poslednom poklese. Ovládačom nie je kvalita videa, ale kaskáda zosilňovača: každý RF zosilňovač v dlhom koaxiálnom cykle pridáva šum a bod zlyhania a vlákno ich eliminuje medzi koncovou stanicou a optickým uzlom.

Skupina 3: Kritická infraštruktúra

Energetické služby.Rozvodne sú elektricky najviac nepriateľským prostredím v komerčných sieťach. Medená telemetria medzi rozvodňami prináša skutočné riziko počas zemného spojenia, keď sa na kábli môže objaviť nárast zemného potenciálu. Dielektrické vlákno túto cestu úplne odstraňuje, a preto sú prepojenia SCADA, teleochrana a inteligentné-mriežky takmer v predvolenom nastavení vlákna.

Dominujú dve konštrukcie. OPGW nahrádza vrchný uzemňovací vodič, takže musí vydržať skratový{1}}prúd, ktorý môže vedenie uložiť - túto požiadavku, nie počet vlákien, dimenzuje hliníkom-plášťovanú oceľ okolo rúrky. ADSS visí pod fázovými vodičmi bez posla a jeho limitujúcim faktorom je indukovaný priestorový potenciál v bode pripojenia: nad určitou intenzitou poľa suchý{5}}oblúk na páse degraduje štandardný polyetylénový plášť a plášť odolný voči dráhe sa stáva povinným.IEEE Std 1222definuje elektrický a mechanický testovací režim pre kábel ADSS a obslužné spoločnosti ho bežne špecifikujú priamo. Krátke porovnanie oboch je k dispozícii v tomto rozpiseKábel ADSS verzus OPGW.

Doprava.Železnice, metro, diaľnice, tunely a letiská zdieľajú jeden profil: zariadenia roztrúsené na veľké vzdialenosti, trakčný prúd alebo motorové pohony v blízkosti a takmer-nulová tolerancia prestojov. Vlákno rieši vzdialenosť aj rušenie naraz. Rizikom výberu sú mechanické, nie optické - káble v káblových žľaboch čelia hlodavcom, oderu záťaže a vniknutiu vody, takže o špecifikácii zvyčajne rozhoduje typ panciera a blokovanie vody-.

Bezpečnosť a dohľad.Kamery s vysokým{0}}rozlíšením na obvode môžu byť umiestnené kilometre od riadiacej miestnosti, ďaleko za limitom siete Ethernet a často na rovnakých póloch ako napájanie. Vláknina odstraňuje obe obmedzenia. Všimnite si jednu vec, ktorú nerobí: dielektrické vlákno neprenáša žiadnu energiu, takže vzdialené kamery stále potrebujú miestne napájanie, hybridný kábel alebo samostatné napájanie.

Skupina 4: Špecializované prostredia

Priemyselná automatizácia.Zvarovňa alebo baňa sú najhorším prípadom pre medené -premenné-frekvenčné pohony, zváračky a transformátory spôsobujú hluk, ktorý žiadne tienenie úplne nepotlačí, a dlhé medené vedenia medzi budovami vytvárajú rozdiely medzi zemným potenciálom. Typickým spúšťačom premeny na vlákno je sieť niekoľkých stoviek metrov medzi výrobnými halami, ktorá vykazuje občasné, nereprodukovateľné straty paketov súvisiace so štartovaním ťažkých strojov. Kábel potom musí odolávať oleju, chemikáliám, vibráciám a oderu, čo je dôvod, prečo priemyselné špecifikácie často končia pancierovou alebo silne opláštenou konštrukciou; v tejto príručke sa porovnávajú kompromisy-svýber pancierového kábla z optických vlákien.

Zdravotníctvo.Nemocnice presúvajú veľmi veľké obrazové súbory a prevádzka PACS medzi zobrazovacími jednotkami a archívmi je hlavným dôvodom, prečo sa v lekárskych budovách objavujú vláknité chrbtice. Elektrická izolácia medzi budovami je sekundárna, ale skutočná výhoda. Pri výbere káblov tu zvyčajne dominuje požiarny výkon, pretože nemocničné stúpačky a pretlakové komory spadajú pod prísne miestne požiarne predpisy.

Podmorské systémy.Medzikontinentálna doprava prebieha po kábli, nie cez satelit. PodľaČasté otázky o podmorskom kábli TeleGeography, údaje FCC naznačujú, že satelity predstavujú zlomok percenta medzinárodnej kapacity USA a ten istý zdroj uvádza, že poruchy káblov sú rutinné - približne 200 ročne na celom svete, podľa údajov Medzinárodného výboru pre ochranu káblov. Podmorské káble predstavujú inú inžiniersku triedu: opakovače, napájacie vodiče, tlak -odolné konštrukcie a ťažké pobrežné- pancierovanie, navrhnuté s ohľadom na ekonomiku opráv, ako aj na prenos.

Aké sú hlavné výhody kábla z optických vlákien - a jeho limity?

Výhody vlákna sú skutočné, ale obmedzené. Stanovenie hranice je to, čo ich robí použiteľnými v špecifikácii.

• Kapacita.Jeden pár vlákien prenáša terabity s vlnovým{0}}rozdelením multiplexovania. Strop je nastavený transceiverom a systémom optických liniek, nie sklom.
• Vzdialenosť.Pasívne jedno{0}}režimové spojenia s dĺžkou 10 – 80 km sú rutinou; medený Ethernet sa zastaví na 100 m. Dosah je funkciou rozpočtu spojenia - útlmu vlákna, straty spoja a konektora a citlivosti transceivera spolu.
• Odolnosť voči rušeniu a elektrická izolácia.Celo{0}}dielektrický kábel nie je ovplyvnený EMI a nevytvára žiadnu vodivú cestu. To je jediná výhoda, ktorú meď nemôže dosiahnuť za žiadnu cenu.
• Veľkosť a hmotnosť.Vonkajší kábel so 144 vláknami je tenší ako niekoľko medených párov, čo je dôležité v preťažených kanáloch a na zaťažených stĺpoch.
• Bezpečnosť.Poklepanie na vlákno vyžaduje fyzický prístup a vytvára zistiteľnú stratovú udalosť.
• Latencia - s upozornením.Svetlo v oxide kremičitom sa šíri približne v dvoch{0}}tretinách c, približne 5 µs na kilometer. Vlákno znižuje latenciu hlavne tým, že umožňuje kratšiu, priamejšiu cestu a eliminuje retransmisie spôsobené rušením. V latencii end{4}}to{5}} dominuje prepínanie, protokol a smerovanie, takže „vlákno má nízku latenciu“ platí len na fyzickej vrstve.

Proti tomu čestné obmedzenia:

• Vyššie inštalačné náklady na prepojenie na krátke vzdialenosti a spájanie si vyžaduje vyškolených technikov a zváračku.
• Výkon úplne závisí od vysielačov a prijímačov - kábel nemôže kompenzovať nezhodnú optiku.
• Citlivosť ohybu zostáva režimom zlyhania poľa mimo vlákna G.657.
• Opravy si vyžadujú puzdro na spoje a odkladací priestor, nie krimpovací nástroj.
• Dielektrické vlákno nemôže dodávať energiu. Tam, kde napájanie a dáta musia zdieľať trasu, potrebujete hybridný alebo fotoelektrický kompozitný kábel.

Vláknina vs meď: Keď meď stále víťazí

Meď zostáva lepšou odpoveďou na krátke{0}}prepojenia v stojanoch,-budovanie horizontálnej kabeláže k stolom a prístupovým bodom a všade tam, kde Power over Ethernet vykonáva skutočnú prácu. Je tiež jednoduchšie ukončiť na mieste s minimálnym náradím. Vlákno vyhráva na šírke pásma, vzdialenosti, odolnosti proti rušeniu a izolácii. Výber vyplýva z architektúry systému a dosahu, nie z toho, ktoré médium je teoreticky rýchlejšie.

Ako si vybrať kábel z optických vlákien: šesť{0}}kroková sekvencia

Väčšina sprievodcov výberom uvádza premenné. Premenné sú prepojené a poradie, v akom ich vyriešite, - každý krok obmedzuje nasledujúci.

1. Definujte prenosový systém a dosah.Dátová rýchlosť, štandard rozhrania a dĺžka linky sú na prvom mieste, pretože nastavujú stratový rozpočet, všetko ostatné sa musí zmestiť.
2. Odvodte typ vlákna z kroku 1.Viac ako niekoľko stoviek metrov alebo tam, kde musí prepojenie prežiť budúce zvýšenia rýchlosti, jeden-režim. Multimode len tam, kde je dosah krátky a úspora nákladov na transceiver je materiálna. Praktické deliace čiary sú zahrnuté v tomto porovnaníjedno{0}}režimové a viacvidové vlákno. Pridajte sem náhradné vlákna, neskôr - ťahanie druhého kábla stojí oveľa viac ako pridávanie vlákien do prvého.
3. Opravte spôsob inštalácie.Potrubie, priame zakopanie, anténa,{0}}v stúpačke v budove alebo pod vodou. Toto rozhodne o pevnosti, systéme blokovania vody-a bunde predtým, než položíte akúkoľvek otázku týkajúcu sa životného prostredia.
4. Prispôsobte konštrukciu kábla tejto metóde.Rozpätia antén nastavujú ťahové zaťaženie, priehyb a zaťaženie ľadom/vetrom. Inštalácia potrubia nastavuje maximálne ťahové napätie a priemer vzhľadom na kapacitu potrubia. Priame zakopanie nastavuje odolnosť proti rozdrveniu a hlodavcom. Tam, kde trasa zmení charakter - vonku na vnútorný -, buď prejdete na spojovaciu skriňu, alebo určíte dvojitý-dimenzovaný vnútorný/vonkajší kábel arozdiely medzi vnútorným a vonkajším káblomstojí za to skontrolovať pred predpokladom, že jeden kábel dokáže oboje.
5. Uplatňovať environmentálne a regulačné obmedzenia.Prevádzková teplota, UV žiarenie, chemikálie, vlhkosť, silné elektrické polia - a požiarny výkon, čo je jediné obmedzenie stanovené zákonom a nie technickými predpismi. Vnútorné káble musia mať požiarnu triedu, ktorú vyžaduje vaša jurisdikcia; v Severnej Amerike to znamená zoznamy podľa článku 770 NEC, ako napríklad OFNP alebo OFNR, a inde ekvivalentnú miestnu klasifikáciu alebo klasifikáciu IEC.
6. Uzamknite normy, testovanie a akceptáciu.Uveďte príslušné dokumenty ITU-T, IEC, IEEE alebo TIA, nie zoznam orgánov. Pred objednaním definujte protokoly o skúške vo výrobe, dĺžky bubna, balenie a akceptačné kritériá a naplánujte testovanie v teréne -testovanie káblov z optických vlákienpo inštalácii dokazuje rozpočet prepojenia, ktorý ste vypočítali v kroku 1.

Často kladené otázky

Používa sa optický kábel iba na internetovú komunikáciu?

Nie. Používa sa v mobilnej doprave, dátových centrách, ochrane energetických systémov a SCADA, dopravnej signalizácii, priemyselnom riadení, sledovaní, lekárskych zobrazovacích sieťach, vysielacích a podmorských systémoch. Niektoré z nich sú riadiace a bezpečnostné aplikácie, kde na elektrickej izolácii záleží viac ako na šírke pásma.

Prenáša kábel z optických vlákien elektrinu?

Štandardný dielektrický kábel nie. Hybridné a fotoelektrické kompozitné káble kombinujú optické vlákna s kovovými vodičmi špeciálne na dodávanie energie a údajov na jednej trase -, bežne pre vzdialené rádiové jednotky a kamery.

Je vlákno vždy rýchlejšie ako meď?

Fiber ponúka oveľa väčšiu kapacitu a dosah, ale priepustnosť, ktorú získate, je daná transceiverom, protokolom a dizajnom siete. Medený kábel DAC s dĺžkou viac ako 3 m-rackového prepojenia poskytuje rovnakých 100 G pri nižšej cene a energii.

Ako ďaleko môže viesť kábel z optických vlákien bez zosilnenia?

Závisí to skôr od rozpočtu prepojenia ako od samotného kábla. Typické jedno{1}}režimové ethernetové rozhrania sú špecifikované v rozsahu od 2 km do 40 km a systémy na dlhé vzdialenosti sa vďaka zosilneniu rozšíria oveľa ďalej. Strata spoja, strata konektora a útlm vlákna spolu určujú skutočný limit pre danú trasu.

Aký je rozdiel medzi optickým vláknom a káblom z optických vlákien?

Optické vlákno je sklenený vlnovod. Kábel z optických vlákien je kompletná chránená štruktúra okolo neho - nárazníkové trubice, blokovanie vody-, posilňovacie prvky, pancier a bundy. Dva káble s rovnakým vláknom môžu mať úplne odlišné mechanické a požiarne vlastnosti.

Dá sa ten istý kábel použiť vo vnútri aj vonku?

Iba ak je to uvedené pre obe. Vonkajšie káble často nemajú požiarnu odolnosť vyžadovanú vo vnútri budovy a mnohým vnútorným káblom chýba schopnosť blokovať UV a{1}}vodu. Dvojitý-dimenzovaný vnútorný/vonkajší kábel existuje práve preto, že alternatívou je spojovacie puzdro pri každom vstupe do budovy.

Záver

Kábel z optických vlákien sa používa všade tam, kde kapacita, vzdialenosť alebo elektrická izolácia presahuje to, čo môže poskytnúť meď -, ktorá dnes pokrýva väčšinu prenosovej vrstvy verejných sietí, dátových centier, energetických sietí a dopravných systémov, zatiaľ čo meď si ponecháva posledných pár metrov a všetko, čo potrebuje prenášať energiu.

Praktickým bodom je, že „vlákno“ nie je rozhodnutím o produkte. Typ vlákna vyplýva z prenosového systému, konštrukcia z toho, ako je kábel inštalovaný, a plášť z toho, kde žije a čo hovorí požiarny kód. Vyriešte ich v poradí a špecifikácia sa napíše sama; vyriešite ich mimo poradia a skončíte s káblom, ktorý prejde výrobnými testami a zlyhá v teréne.