Rodzaje kabli światłowodowych: jednomodowe i wielomodowe

Kabel światłowodowy przesyła dane jako światło, a nie jako impulsy elektryczne, dzięki czemu działa na znacznie większe odległości niż miedź i jest odporny na zakłócenia elektryczne. Istnieją dwie rodziny: jednomodowe i wielomodowe. Jednomodowe ma rdzeń 9 µm i płaszcz 125 µm (zapisywane 9/125), wykorzystuje światło 1310 nm i 1550 nm i występuje w klasach OS1 i OS2. Wielomodowe ma rdzeń 50 µm lub 62,5 µm z płaszczem 125 µm, wykorzystuje 850 nm (i 1300 nm) i występuje w klasach od OM1 do OM5. Jednomodowe osiąga kilometry; wielomodowe osiąga setki metrów. Wybór między nimi zależy głównie od odległości, prędkości i kosztu elektroniki na obu końcach.

Jednomodowe vs wielomodowe: zasadnicza różnica

Światłowód jednomodowy ma tak mały rdzeń, że światło rozchodzi się zasadniczo jedną ścieżką. Eliminuje to dyspersję modową, czyli rozmywanie impulsu, gdy różne ścieżki światła docierają w nieco różnych momentach, dzięki czemu sygnał pozostaje czysty na dużych odległościach. Światłowód jednomodowy stosuje się do połączeń między budynkami, szkieletów kampusowych i sieci operatorów.

Światłowód wielomodowy ma większy rdzeń, który pozwala na jednoczesne rozchodzenie się wielu ścieżek światła. Jest tańszy w eksploatacji, ponieważ transceivery wykorzystują tańsze źródła światła, ale impuls rozmywa się szybciej, więc zasięg jest krótszy. Światłowód wielomodowy stosuje się wewnątrz budynków: między piętrami, między szafami i w centrach danych.

Klasy wielomodowe i kolory ich płaszczy

Światłowód wielomodowy jest klasyfikowany według przepustowości i tego, jak dobrze współpracuje ze źródłami laserowymi. Klasa jest nadrukowana na płaszczu, a kolor płaszcza to szybka wskazówka wizualna.

• OM1: rdzeń 62,5 µm, pomarańczowy płaszcz. Starsze instalacje.
• OM2: rdzeń 50 µm, pomarańczowy płaszcz.
• OM3: 50 µm zoptymalizowany pod laser, turkusowy płaszcz.
• OM4: 50 µm, turkusowy płaszcz (czasami fioletowy).
• OM5: 50 µm szerokopasmowy (850-953 nm), limonkowy płaszcz.

Światłowód jednomodowy jest żółty. Jeśli patrzysz na nieznany kabel, kolor mówi ci, do jakiej rodziny należy, a często także jaka to klasa. Pełne porównanie klas wielomodowych znajdziesz w artykule Porównanie światłowodów wielomodowych OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5.

Zasięg przy typowych prędkościach

Odległość, na jaką światłowód przesyła dane, zależy od klasy, długości fali i transceiwera. Poniższe wartości to standardowe zasięgi dla popularnych typów Ethernet.

W przypadku połączenia wewnątrz budynku OM3 lub OM4 zwykle pokrywa odległość przy 10G i większych prędkościach. Do połączenia między budynkami standardowym wyborem jest światłowód jednomodowy, ponieważ pokonuje odległość bez regeneratorów i nie jest podatny na różnice potencjałów gruntu ani przepięcia od wyładowań atmosferycznych między budynkami.

Złącza i szlif

Złącza światłowodowe dobiera się do portu i panelu krosowego. LC ma tuleję 1,25 mm i jest zwykłym złączem w modułach SFP. SC ma tuleję 2,5 mm i obudowę push-pull. ST ma tuleję 2,5 mm i zatrzask bagnetowy, jest starsze. MPO/MTP mieści 12 lub 24 włókna w jednej tulei dla optyki równoległej 40G i 100G.

Szlif ma znaczenie. Złącza UPC mają niebieską obudowę i płaską powierzchnię czołową. Złącza APC mają zieloną obudowę i powierzchnię czołową ściętą pod kątem 8 stopni. Nigdy nie łącz złącza APC ze złączem UPC: powierzchnie nie stykają się, a łącze nie działa lub złącza ulegają uszkodzeniu. Więcej o typach złączy i szlifach znajdziesz w artykule Typy złączy światłowodowych: LC, SC, ST i MPO, UPC vs APC.

Wybór światłowodu do budynku, kampusu i między budynkami

Wewnątrz pojedynczego budynku światłowód wielomodowy jest zwykle praktycznym wyborem. OM3 lub OM4 obsługuje 10G do 300 m lub 400 m oraz 40G/100G na krótszych odcinkach, a transceivery kosztują mniej niż odpowiedniki jednomodowe. Do nowych instalacji wewnątrz budynków używaj turkusowego OM3 lub OM4; OM1 i OM2 są starsze i ograniczają 10G do 33 m lub 82 m.

W kampusie, gdzie połączenia biegną między budynkami, standardem jest światłowód jednomodowy. OS2 to klasa do dłuższych odcinków zewnętrznych. Transceivery jednomodowe osiągają 10 km przy 10GBASE-LR i 40 km przy 10GBASE-ER, więc pierścień kampusowy lub połączenie z odległym budynkiem jest pokryte bez pośredniego sprzętu.

Między budynkami sam kabel musi być przeznaczony do użytku zewnętrznego. Kabel wewnętrzny nie jest odporny na promieniowanie UV ani nie nadaje się do bezpośredniego zakopania. Kabel zewnętrzny potrzebuje płaszcza odpornego na UV, a kabel do bezpośredniego zakopania jest wypełniony żelem lub zalany, aby nie dostała się woda. Jeśli odcinek wchodzi do budynku, kabel musi przejść na typ przeznaczony do wnętrz w punkcie wejścia.

Na końcach łącza transceiver musi pasować do światłowodu i prędkości. SFP to 1 Gbps, SFP+ to 10 Gbps, SFP28 to 25 Gbps, QSFP+ to 40 Gbps, a QSFP28 to 100 Gbps. Do krótkich połączeń w obrębie szafy kabel DAC (direct attach copper) łączy dwa porty SFP bez oddzielnej optyki; pasywne kable DAC SFP+ działają do 7 m. AOC (active optical cable) to gotowy kabel światłowodowy z wbudowanymi transceiverami, do dłuższych odcinków. Więcej o modułach i kablach znajdziesz w artykule Moduły SFP i SFP+, kable DAC i AOC.

Co idzie nie tak

Najczęstsze błędy przy światłowodach to niedopasowanie klasy i szlifu, brudne złącza i zbyt mocne zgięcie kabla.

• APC połączone z UPC. Ścięta powierzchnia i płaska powierzchnia nie stykają się. Łącze nie działa lub złącza ulegają uszkodzeniu. Sprawdź kolor obudowy złącza: niebieski to UPC, zielony to APC.
• Zła klasa do odległości. OM1 przy 10GBASE-SR osiąga 33 m, OM2 osiąga 82 m. Odcinek zaplanowany na 100 m na OM1 nie będzie działał. Sprawdź klasę nadrukowaną na płaszczu przed zamówieniem transceiverów.
• Brudne powierzchnie czołowe. Ziarnko kurzu na powierzchni czołowej światłowodu blokuje lub rozprasza światło. Wyczyść i obejrzyj każde złącze przed połączeniem.
• Zbyt mocne zgięcia. Światłowód ma minimalny promień zgięcia. Ostre zgięcie powoduje straty lub pęknięcie. Przestrzegaj promienia zgięcia podanego przez producenta kabla.
• Niedopasowany transceiver i światłowód. Transceiver jednomodowy potrzebuje światłowodu jednomodowego; transceiver wielomodowy potrzebuje światłowodu wielomodowego. Te dwa nie są wymienne.
• Kabel wewnętrzny użyty na zewnątrz. Kabel wewnętrzny nie jest odporny na UV i nie jest zalany do bezpośredniego zakopania. Ulegnie degradacji lub wchłonie wodę.
• Złe złącze do portu. LC, SC i ST nie łączą się ze sobą. MPO/MTP jest do optyki równoległej i nie zastępuje LC.

Światłowód nie przewodzi prądu, więc jest odporny na zakłócenia elektryczne oraz na różnice potencjałów gruntu i przepięcia od wyładowań atmosferycznych między budynkami. To w dużej mierze dlatego stosuje się go do połączeń między budynkami zamiast miedzi.

Uwaga o testowaniu

Tester ciągłości pokaże, że światło przechodzi, ale nie udowodni, że łącze spełnia normę. Testery certyfikujące mierzą łącze względem limitów dla danego typu światłowodu, w tym tłumienność wtrąceniową i tłumienność odbiciową. TDR lub OTDR pokazuje odległość do usterki. W nowej instalacji przetestuj i udokumentuj każde łącze; oznacz oba końce każdego kabla.