Glasvezel vs koper Ethernet: wanneer glasvezel loont

Glasvezel wint waar koper te kort schiet in afstand, interferentie oppikt of tussen twee gebouwen moet overbruggen. Koper wint binnen een gebouw, bij korte afstanden, waar de poorten al aanwezig zijn en de kabel ter plaatse moet worden afgemonteerd. De beslissing wordt meestal bepaald door drie dingen: hoe ver de verbinding gaat, wat er aan elk uiteinde zit, en of de twee uiteinden een gemeenschappelijke aarde delen. Glasvezel transporteert licht, geen elektriciteit, dus het is immuun voor elektrische interferentie en voor aardpotentiaalverschillen en blikseminslagen tussen gebouwen. Koper transporteert het signaal als een spanning, dus dat is het niet.

Wat elke kabel feitelijk is

Koper Ethernet bestaat uit vier getwiste paren kopergeleiders, afgemonteerd op 8P8C modulaire pluggen en jacks. Het signaal is differentieel: elk paar transporteert hetzelfde signaal geïnverteerd op twee draden, en de ontvanger trekt ze van elkaar af, waardoor een groot deel van de onderweg opgepikte ruis wordt geannuleerd. Dat werkt goed, maar slechts tot op zekere hoogte. De kanaallimiet van 100 m (328 ft) wordt bepaald door signaalverlies en timing, en geldt voor elke snelheid van 10 Mbps tot 10 Gbps op de overeenkomstige categorie. De volledige uitleg staat op hoe ver Ethernet kan gaan.

Glasvezel is een glazen kern omgeven door cladding, met een beschermende coating en mantel. Een transceiver zet het elektrische signaal van de switch om in licht, stuurt het door de glasvezel, en een transceiver aan de andere kant zet het weer terug. Er gaat niets elektrisch door de kabel. Singlemode glasvezel heeft een kern van 9 µm en een cladding van 125 µm (geschreven als 9/125), en wordt gebruikt bij 1310 nm en 1550 nm. Multimode heeft een kern van 50 µm of 62,5 µm met een cladding van 125 µm, en wordt gebruikt bij 850 nm en 1300 nm. De gradaties, mantelkleuren en kernafmetingen staan in soorten glasvezelkabels.

Afstand: waar koper stopt en glasvezel begint

Dit is de duidelijkste scheidslijn. Koper haalt 100 m (328 ft) voor 10 Mbps tot 10 Gbps op de juiste categorie, en 10GBASE-T vereist Cat6a voor de volledige 100 m; op Cat6 reikt het tot 55 m (180 ft), en slechts 37 m (121 ft) waar veel kabels gebundeld lopen. Cat8 haalt 25 en 40 Gbps, maar alleen over een kanaal van 30 m (98 ft) met twee connectoren, en is bedoeld voor switch-naar-server-verbindingen in datacenters.

Glasvezel gaat veel verder, en de gradatie bepaalt hoeveel verder.

Een verbinding tussen twee gebouwen op één locatie is vaak een paar honderd meter, wat multimode bij 10 Gbps aankan. Alles langer, of alles wat het terrein moet verlaten, is singlemode-terrein. Singlemode is ook de gradatie die blijft werken wanneer de snelheid later stijgt, omdat de reikwijdtecijfers voor langeafstandsverbindingen worden bepaald door de transceivers aan elk uiteinde, niet door het glas.

Interferentie, bliksem en gescheiden aarden

Binnen één gebouw is koper meestal prima. De problemen beginnen wanneer een kabel het gebouw verlaat.

Twee gebouwen op dezelfde locatie zitten zelden op exact hetzelfde aardpotentiaal. Een koperkabel die ze verbindt, geeft dat verschil een pad, en er loopt stroom op de signaalparen en op eventuele afscherming. Het resultaat varieert van intermitterende fouten tot beschadigde poorten. Een nabije blikseminslag maakt het erger: de piek koppelt in de kabel en reist naar alles wat aan beide uiteinden is aangesloten. Glasvezel transporteert geen elektriciteit, dus het doorbreekt dat pad volledig. Dit is het sterkste argument voor glasvezel tussen gebouwen, en het geldt ongeacht de snelheid.

Interferentie is het tweede probleem. Koper pikte ruis op van motoren, fluorescentievoorschakelapparaten, radiozenders en nabijgelegen netbekabeling. De NEC vraagt ten minste 50 mm (2 in) tussen communicatiekabel en netvoedingsgeleiders, tenzij een barrière ze scheidt, en voedingskabels moeten haaks worden gekruist. Getwiste paren en afscherming verminderen het effect, maar een afgeschermd systeem werkt alleen als de jacks, pluggen en patchpanelen allemaal afgeschermd zijn en de afscherming via de apparatuur geaard is; een afscherming die onderbroken is of niet geaard, biedt geen voordeel en kan ruis opvangen. Glasvezel is immuun voor alles daarvan.

Snelheidsreserve en wat waarop aansluit

Kopersnelheden zijn gebonden aan de kabelcategorie: Cat5e doet 1 Gbps tot 100 m en 2,5 Gbps tot 100 m onder IEEE 802.3bz; Cat6 doet 10 Gbps tot 55 m; Cat6a doet 10 Gbps tot de volledige 100 m. Een snelheidsverhoging betekent meestal de kabel vervangen.

Glasvezel scheidt de kabel van de snelheid. Dezelfde multimodekabel die vandaag 1 Gbps draait, kan morgen 10 Gbps draaien als de transceivers aan elk uiteinde worden vervangen. De transceiver bepaalt de snelheid en de reikwijdte, en plugt in een switchpoort. SFP is 1 Gbps, SFP+ is 10 Gbps, SFP28 is 25 Gbps, QSFP+ is 40 Gbps en QSFP28 is 100 Gbps. Voor korte verbindingen binnen een rack verbindt een DAC-kabel (direct attach copper, twinax) twee SFP-poorten zonder aparte transceivers, en passieve SFP+ DAC-kabels reiken tot 7 m. Een AOC (active optical cable) is een vaste glasvezelkabel met ingebouwde transceivers, voor langere afstanden. Beide worden behandeld in SFP- en SFP+-modules, DAC- en AOC-kabels.

Een praktische valkuil: switchleveranciers accepteren mogelijk alleen modules die voor hun apparatuur zijn gecodeerd, en compatibele modules zijn gecodeerd voor een specifieke leverancier. Een module die niet voor de switch is gecodeerd, wordt mogelijk eenvoudigweg niet herkend.

Connectoren, polijsting en omgang

Glasvezelconnectoren zijn kleiner en minder vergevingsgezind dan RJ45. LC heeft een ferrule van 1,25 mm en is de gebruikelijke connector op SFP-modules. SC heeft een ferrule van 2,5 mm en een push-pull-behuizing. ST heeft een ferrule van 2,5 mm en een twist-lock bayonet, en is ouder. MPO/MTP plaatst 12 of 24 vezels in één ferrule voor 40G- en 100G-parallelle optica.

Polijsting is belangrijk. UPC-connectoren hebben een blauwe behuizing; APC-connectoren hebben een groene behuizing en een schuin eindvlak van 8 graden. Verbind nooit een APC-connector met een UPC-connector: de vlakken raken elkaar niet, en de verbinding faalt of de connectoren raken beschadigd.

Omgaan is het andere verschil. Koper kan worden getrokken, gebogen, op lengte gesneden en ter plaatse afgemonteerd met een krimptang. Glasvezel vereist een schoon eindvlak; stof en vingerafdrukken op de ferrule zijn een veelvoorkomende oorzaak van een verbinding die niet tot stand komt. Fabrieksmatige patchkabels en vooraf afgemonteerde kabels vermijden veldafmontage volledig, en dat is de gebruikelijke aanpak voor iedereen die nog niet eerder met glasvezel heeft gewerkt.

Wat te kiezen

Gebruik koper wanneer de verbinding binnen één gebouw blijft, onder 100 m (328 ft), en de apparaten al RJ45-poorten hebben. Cat6a is de veilige keuze voor een nieuwe 10 Gbps-verbinding over de volledige 100 m; Cat6 is prima voor kortere afstanden. Koper is ook goedkoper af te monteren en eenvoudiger aan te passen.

Gebruik glasvezel wanneer een van deze situaties van toepassing is:

• De verbinding verlaat het gebouw, voor bliksem- en aardisolatie.
• De verbinding is langer dan 100 m (328 ft).
• De route loopt dicht langs zware elektrische apparatuur, motoren of radioapparatuur.
• De verbinding heeft 25, 40 of 100 Gbps nodig, wat koper over geen enkele nuttige afstand kan transporteren.
• De snelheid kan later stijgen zonder de kabel te vervangen.

Voor een thuisnetwerk is koper normaal gesproken het juiste antwoord: de afstanden zijn kort, alles zit in één gebouw, en de poorten zijn al aanwezig. Glasvezel voor een thuisnetwerk is vooral zinvol voor een vrijstaand bijgebouw, een lange tuinverbinding of een werkplaats op een aparte voeding, waar de aardisolatie het punt is. Een korte glasvezelverbinding tussen twee switches, met een paar modules aan elk uiteinde, is eenvoudig werk zodra de modules bij de switch passen.

Wat er misgaat

APC en UPC op elkaar aansluiten. Het schuine vlak en het vlakke vlak raken elkaar niet. De verbinding faalt, en een of beide connectoren kunnen beschadigd raken. Controleer de kleur van de behuizing voordat u iets aansluit.

Vuil op de ferrule. Een stofje op het eindvlak blokkeert of verstrooit het licht. Reinig en inspecteer voor elke verbinding, en dop ongebruikte poorten af.

Verkeerde gradatie voor de reikwijdte. 10GBASE-SR op OM1 reikt tot 33 m, niet 300 m. De gradatie bepaalt de reikwijdte, en de transceiver moet overeenkomen met de gradatie en de afstand.

Verkeerde modulecodering. Een module die niet voor de switch is gecodeerd, wordt mogelijk helemaal niet herkend, zelfs als de optica en de glasvezel correct zijn.

Te scherpe bochten. Glasvezel heeft een minimale buigradius, en een scherpe bocht veroorzaakt verlies of een gebarsten kern. Koper heeft zijn eigen limiet: voor 4-pairs UTP is de geïnstalleerde buigradius ten minste 4 keer de buitendiameter van de kabel, en de maximale trekkracht is 25 lbf (110 N).

Koper waar het niet kan werken. Met koper beklede aluminium geleiders voldoen niet aan de TIA-categoriestandaarden: hogere weerstand, bros bij buigen, en meer warmte onder PoE. Categoriekabel is massief of gestrand koper. Een koperverbinding tussen gebouwen draagt ook het aardverschil en het piekpad, wat geen enkele kabelclassificatie verhelpt.

Aannemen dat glasvezel aan beide uiteinden netvoeding nodig heeft. Het transporteert geen stroom, dus elk uiteinde heeft zijn eigen voeding nodig. PoE reist niet over glasvezel; waar een extern apparaat stroom nodig heeft, is een lokale voeding of een media converter met eigen stroombron nodig. Netwerkwerkzaamheden zijn een taak voor een erkend elektricien.