حالت تک در مقابل فیبر چند حالته: مقایسه کامل فاصله، هزینه، سرعت و برنامه‌های کاربردی - بلاگ

هنگام برنامه ریزی یک شبکه فیبر نوری، یک تصمیم زودهنگام گرفته می شود و تقریباً بر هر چیز دیگری تأثیر می گذارد: آیا پروژه باید از فیبر تک حالته یا فیبر چند حالته استفاده کند؟

پاسخ فقط در مورد پهنای باند نیست. فاصله پیوند، انتخاب فرستنده گیرنده، زیرساخت کابل، اهداف نرخ داده، و هزینه ارتقاء بلندمدت-همه انتخاب درست را شکل می دهند. در بسیاری از پروژه‌های دنیای واقعی، فاکتور تصمیم‌گیرنده خود کابل فیبر نیست، بلکه ترکیبی از هزینه‌های نوری، نیازهای دسترسی و سرعت‌هایی است که شبکه برای پشتیبانی از سه تا پنج سال آینده نیاز دارد.

این نسخه کوتاه است: برای پیوندهای کوتاه در داخل اتاق‌های تجهیزات، مناطق مرکز داده، و محیط‌های تک ساختمانی، فیبر چند حالته جفت‌شده با گیرنده‌های مبتنی بر{2}}VCSEL{3} ارزان‌قیمت معمولاً بهترین تعادل عملکرد و بودجه را ارائه می‌کند. برای اجرای طولانی‌تر ستون فقرات، اتصالات محوطه دانشگاه، و شبکه‌هایی که برای ارتقای سرعت چند نسل طراحی شده‌اند، فیبر تک حالته دسترسی، حاشیه پیوند و مقیاس‌پذیری را فراهم می‌کند که حالت چند حالته نمی‌تواند مطابقت داشته باشد.

Single mode vs multimode fiber comparison showing short-distance data center links and long-distance campus backbone connections

این راهنما تفاوت‌های فنی را تجزیه می‌کند، سرعت و عملکرد مسافت را با نرخ داده مقایسه می‌کند، توضیح می‌دهد که مزایای هزینه واقعاً کجا ظاهر می‌شوند، و راهنمایی‌های انتخاب مبتنی بر سناریو{0}} ارائه می‌کند.استانداردهای اترنت IEEE 802.3و مشخصات کابل کشی ساختار یافته TIA.

تفاوت بین Single Mode و Multimode Fiber چیست؟

هم فیبر تک حالته و هم فیبر چند حالته، کابل‌های نوری{0} شیشه‌ای هستند که داده‌ها را به‌عنوان پالس‌های نور حمل می‌کنند. تفاوت اساسی در نحوه انتشار نور در داخل هسته فیبر نهفته است، و این تفاوت ساختاری تقریباً هر تجارت عملی- بین این دو را به هم می‌زند.

فیبر تک حالته چیست؟

فیبر تک حالته (SMF) دارای قطر هسته بسیار کوچکی است که معمولاً بین 8.3 تا 9 میکرومتر است. از آنجایی که هسته بسیار باریک است، تنها یک حالت نور می تواند در هر زمان منتشر شود. این عملا حذف می کندپراکندگی مودال، به سیگنال نوری اجازه می دهد تا با کمترین انتشار پالس و تضعیف کمتر، بسیار دورتر حرکت کند. فیبر تک حالته در طول موج های 1310 نانومتر و 1550 نانومتر با استفاده از بازخورد توزیع شده (DFB) یا منابع لیزری Fabry{3}Pérot کار می کند.

تحت سیستم طبقه‌بندی TIA و ISO/IEC، فیبر تک حالته به دو درجه تقسیم می‌شود: OS1 برای کابل‌های محکم-بافر داخلی و OS2 برای کابل‌های شل-لوله یا صفر{4}آب-در فضای باز. اکثر نصب‌های تک حالته جدید استفاده می‌کنندفیبر OS2، که از همه برنامه های اترنت تک حالته فعلی پشتیبانی می کند و تضعیف کمتری را در طول موج های طولانی مورد استفاده در سیستم های مالتی پلکسی با طول موج-تقسیم (WDM) ارائه می دهد.

فیبر چند حالته چیست؟

فیبر چند حالته (MMF) دارای یک هسته بزرگتر است که بسته به درجه فیبر، 50 میکرومتر یا 62.5 میکرومتر است. هسته گسترده تر اجازه می دهد تا چندین مسیر نوری - یا حالت های - به طور همزمان منتشر شوند. این امر اتصال نور به فیبر را با استفاده از لیزرهای عمودی-سطح حفره- (VCSEL) که در 850 نانومتر کار می‌کنند، آسان‌تر و ارزان‌تر می‌کند. با این حال، این حالت‌های چندگانه با سرعت‌های کمی متفاوت حرکت می‌کنند و در زمان‌های مختلف به گیرنده می‌رسند، پدیده‌ای که به آن پراکندگی مودال می‌گویند. این امر فاصله انتقال موثر را محدود می کند، به خصوص با افزایش نرخ داده.

فیبر چند حالته به درجاتی از OM1 تا OM5 طبقه‌بندی می‌شود، که هرکدام دارای رتبه‌بندی‌های پهنای باند مودال متفاوتی هستند که درANSI/TIA-568.3و ISO/IEC 11801. نصب‌های جدید فعلی تقریباً همیشه از فیبر بهینه‌شده لیزری OM3، OM4 یا OM5{4}}استفاده می‌کنند. برای تفکیک دقیق هر درجه، به بخش در مراجعه کنیدانواع فیبر چند حالته و محدودیت فاصلهزیر

Cross-section diagram comparing single mode fiber core size and light path with multimode fiber

چرا این موضوع برای طراحی شبکه اهمیت دارد؟

این تفاوت ساختاری - یک حالت در مقابل بسیاری از حالت‌ها - در هر تصمیم عملی وجود دارد:

فاصله:حالت تک از طول پیوند از 10 کیلومتر تا بیش از 40 کیلومتر بسته به فرستنده گیرنده پشتیبانی می کند. چند حالته بسته به سرعت و درجه فیبر بین 100 متر تا 550 متر حداکثر می رسد.
هزینه اپتیک:فرستنده‌های گیرنده مبتنی بر VCSEL{0}}چند حالته برای پیوندهای کوتاه-به‌طور قابل‌توجهی کمتر از ماژول‌های لیزری DFB تک حالته برای هر پورت هزینه دارند.
دقت اتصال دهنده:هسته چند حالته بزرگتر تحمل تراز تراز را بهتر می کند، که ساده تر می شوداتصال دهندهخاتمه و کار نصب را در محیط‌های{0}}با تراکم بالا کاهش می‌دهد.
مسیر ارتقا:فیبر تک حالته از تمام سرعت های اترنت فعلی و برنامه ریزی شده IEEE 802.3 تا 800 گیگابیت بر ثانیه در فواصل طولانی پشتیبانی می کند، در حالی که با افزایش نرخ داده، دسترسی چند حالته کاهش می یابد.

حالت تک در مقابل فیبر چند حالته: جدول مقایسه هسته

Infographic comparing speed and maximum reach for single mode and multimode fiber across Ethernet data rates

نقطه مقایسه	فیبر تک حالته (OS1/OS2)	فیبر چند حالته (OM3/OM4/OM5)
قطر هسته	~8.3–9 µm	50 میکرومتر (OM3/OM4/OM5) یا 62.5 میکرومتر (OM1 قدیمی)
انتشار نور	حالت تک - بدون پراکندگی مودال	حالت‌های چندگانه - به محدودیت‌های پراکندگی معین می‌رسد
طول موج های عملیاتی	1310 نانومتر، 1550 نانومتر	850 نانومتر (اولیه)، 880-953 نانومتر (OM5 SWDM)
منبع لیزر	لیزر DFB / Fabry{0}Pérot	VCSEL (لیزر ساطع کننده-سطح حفره عمودی-)
حداکثر فاصله معمولی در 10G	10 کیلومتر (10GBASE-LR)، تا 40 کیلومتر (10GBASE-ER)	300 متر در OM3، 400 متر در OM4 (10GBASE-SR)
حداکثر فاصله معمولی در 100G	10 کیلومتر (100GBASE-LR4)، 500 متر (100GBASE-PSM4)	70 متر در OM3، 100 متر در OM4 (100GBASE-SR4)
هزینه فرستنده گیرنده در هر پورت	بالاتر (لیزر DFB، تراز دقیق تر)	کمتر برای دسترسی کوتاه-(بر اساس VCSEL-)
هزینه کابل فیبر در هر متر	قابل مقایسه یا کمتر از MMF در تعداد فیبر یکسان	قابل مقایسه با SMF؛ حق بیمه برای OM4/OM5
برنامه های کاربردی اولیه	ستون فقرات پردیس، مترو،-مسافت طولانی، بین-ساختمان، حامل	مرکز داده، داخل{0}}ساختمان، اتاق تجهیزات، LAN کوتاه-
ارتقاء مقیاس پذیری	پشتیبانی از تمام سرعت ها تا 800G+ در فواصل استاندارد	خوب در فواصل کوتاه؛ رسیدن به شدت به بالای 100G کاهش می یابد
انواع کانکتورهای معمولی	LC، SC (دوبلکس)؛ MPO برای SMF موازی	LC, MPO/MTP(برای چند حالت موازی)

این ارقام نشان دهنده مشخصات استاندارد IEEE 802.3 است. فواصل مستقر واقعی نیز به این بستگی دارداز دست دادن درج، از دست دادن بازگشت، تعداد اتصالات، کیفیت اتصال، و محاسبات بودجه از دست دادن پیوند خاص برای هر نصب.

حالت تک در مقابل مقایسه سرعت فیبر و دسترسی چند حالته

سرعت جایی است که تفاوت عملی بین حالت تک حالت و چند حالته بیشتر مشخص می شود. با افزایش نرخ داده، دسترسی چند حالته - گاهی اوقات به طور چشمگیری کاهش می یابد. یک کارخانه فیبری که 10G را به راحتی در 300 متر اجرا می کند ممکن است تنها 100G را در 70 متری روی همان کابل پشتیبانی کند.

جدول زیر حداکثر دسترسی بر اساس نرخ داده تحت استانداردهای IEEE 802.3 را خلاصه می کند. اینها اعدادی هستند که باید هنگام تصمیم گیری در مورد اینکه کدام نوع فیبر متناسب با یک پیوند داده شده است، رجوع کنید.

سرعت{0}}ارجاع فاصله بر اساس نرخ داده

نرخ داده	استاندارد	نوع فیبر	حداکثر رسیدن
1 گیگابیت بر ثانیه	1000BASE-SX	چند حالته OM3	550 m
1 گیگابیت بر ثانیه	1000BASE-LX	حالت تک OS2	5 کیلومتر
10 گیگابیت بر ثانیه	10 گیگابایت-SR	چند حالته OM3	300 m
10 گیگابیت بر ثانیه	10 گیگابایت-SR	چند حالته OM4	400 m
10 گیگابیت بر ثانیه	10 گیگابایت-LR	حالت تک OS2	10 کیلومتر
25 گیگابیت بر ثانیه	25 گیگابایت-SR	چند حالته OM3	70 m
25 گیگابیت بر ثانیه	25 گیگابایت-SR	چند حالته OM4	100 m
40 گیگابیت بر ثانیه	40 گیگابایت-SR4	چند حالته OM3	100 m
40 گیگابیت بر ثانیه	40 گیگابایت-SR4	چند حالته OM4	150 m
40 گیگابیت بر ثانیه	40 گیگابایت-LR4	حالت تک OS2	10 کیلومتر
100 گیگابیت بر ثانیه	100 گیگابایت-SR4	چند حالته OM3	70 m
100 گیگابیت بر ثانیه	100 گیگابایت-SR4	چند حالته OM4	100 m
100 گیگابیت بر ثانیه	100 گیگابایت-LR4	حالت تک OS2	10 کیلومتر
400 گیگابیت بر ثانیه	400 گیگابایت-SR8	چند حالته OM3	70 m
400 گیگابیت بر ثانیه	400 گیگابایت-SR4.2	چند حالته OM5	150 m
400 گیگابیت بر ثانیه	400 گیگابایت-DR4	حالت تک OS2	500 m

منابع:کنسرسیوم فناوری فیبر نوری TIA - استانداردهای چند حالته IEEE 802.3; TIA FOTC - IEEE 802.3 Single Mode Standards-

الگوی کلیدی که باید به آن توجه کرد: در 10G، OM4 چند حالته هنوز به 400 متر می رسد، که بیشتر پیوندهای داخل ساختمان را به راحتی پوشش می دهد. در 100G، همان فیبر OM4 به 100 متر کاهش می یابد. در 400G بیش از OM3، شما به 70 متر محدود می شوید. اگر شبکه باید 100G یا سریعتر از 100 متر اجرا کند، یا اگر نقشه راه شامل مهاجرت به 400G باشد، حالت تک تنها گزینه واقعی است.

این رایج‌ترین اشتباه برنامه‌ریزی در ارتقای مرکز داده و محوطه دانشگاه است: کابل چند حالته برای 10G نصب شد، سال‌ها عملکرد خوبی داشت و سپس زمانی که شبکه به 40G یا 100G رفت، به یک محدودیت تبدیل شد، زیرا فاصله‌ها دیگر در محدوده چند حالته قرار نمی‌گیرند.

چگونه فاصله فیبر بر انتخاب شما تأثیر می گذارد

فاصله سریعترین فیلتر در هر تصمیمی برای انتخاب فیبر است. هنگامی که طول پیوند فیزیکی و نرخ داده هدف را بدانید، میدان گزینه ها به سرعت محدود می شود.

Fiber selection guide by distance showing when to choose multimode and when to choose single mode

زیر 100 متر

برای پیوندهای کوتاه در داخل یک ردیف قفسه، بین کابینت‌های مجاور یا داخل یک اتاق تجهیزات، فیبر چند حالته تقریباً در همه موارد اقتصادی‌ترین انتخاب است. در این فواصل، پراکندگی مودال محدودیت معنی‌داری حتی در سرعت‌های بالا نیست، و مزیت هزینه فرستنده‌های گیرنده SR مبتنی بر VCSEL- قابل توجه است، مخصوصاً زمانی که یک پروژه شامل ده‌ها یا صدها نقطه پایانی پیوند باشد.

یک مثال معمولی: یک برگ مرکز داده-پارچه ستون فقرات با سرور 10G یا 25G-برای-تغییر پیوندها در طول 15 مترپچ کوردهاوکابل های صندوق عقب MPO. در آن محیط، چند حالته OM4 با اپتیک SR عملکرد عالی را با کسری از هزینه سیستم تک حالته ارائه می دهد.

100 تا 300 متر

این منطقه تصمیم گیری است که در آن هر دو نوع فیبر از نظر فنی قابل دوام هستند و انتخاب صحیح به نرخ داده، برنامه های ارتقاء و ساختار بودجه بستگی دارد.

در 10G، OM3 چند حالته تا 300 متر را پوشش می دهد و OM4 به 400 متر می رسد - بنابراین حالت چند حالته خوب کار می کند. در 25G، دسترسی OM4 به 100 متر کاهش می یابد، به این معنی که پیوندهای بالای 100 متر در حال حاضر به حالت تک نیاز دارند. در 100G، OM4 چند حالته در 100 متر و OM3 تنها در 70 متر به حداکثر می رسد.

برای ساخت رایزرهای ستون فقرات یا پیوندهای افقی که 150 تا 250 متر هستند، سؤال عملی این است: این پیوند در سه تا پنج سال به چه سرعتی نیاز دارد؟ اگر پاسخ فقط 10G باشد، چند حالته مناسب است. اگر نقشه راه شامل 25G، 40G یا 100G باشد، حالت تک به طور قابل ملاحظه‌ای فضای بیشتری را به شما می‌دهد.

یک سناریوی رایج در پروژه های پردیس: یک برافراشته افقی که طبقات را در یک ساختمان اداری به هم متصل می کند حدود 180 متر طول می کشد. در 10G، OM3 بدون مشکل آن را مدیریت می کند. وقتی ساختمان بعداً به 25G یا 40G منتقل می‌شود، همان کابل OM3 ممکن است دیگر واجد شرایط نباشد، و مجبور می‌شود تلاش‌های پرهزینه‌ای برای کابل‌کشی مجدد{8}}که حالت تکی از آن جلوگیری می‌کرد.

بالای 300 متر

فراتر از 300 متر، فیبر تک حالت انتخاب استاندارد است. دستیابی چند حالته در 10G در 400 متر در OM4 به اوج می رسد و برای سرعت های بالاتر در این فواصل از نظر فنی غیرممکن می شود. در مقابل، حالت تک، بسته به نوع فرستنده گیرنده، 10G تا 10 کیلومتر، 100G تا 10 کیلومتر، و 400G تا 500 متر یا بیشتر است.

برای پیوندهای ستون فقرات دانشگاه بین ساختمان‌ها، اتصالات بین{0}ساختمانی در تأسیسات صنعتی، و هر پیوندی بیش از چند صد متر، فیبر تک حالته همراه با گیرنده‌های کلاس LR-راه‌حل مطمئن و مطمئن-آینده است. هزینه بیشتر اپتیک در هر پورت با دسترسی بسیار طولانی تر و مقیاس پذیری چند نسل جبران می شود.

مقایسه هزینه تک حالت در مقابل فیبر چند حالته

یکی از اشتباهات مداوم در انتخاب فیبر، مقایسه قیمت کابل در هر متر و توقف در آن است. در واقع، هزینه کل سیستم یک پیوند فیبر شامل پنج جزء است و وزن نسبی آنها به طور چشمگیری بر اساس فاصله و سرعت داده متفاوت است.

Cost comparison infographic for single mode and multimode fiber including cable, optics, power, deployment, and upgrade cost

1. هزینه کابل فیبر

قیمت کابل خام برای فیبر تک حالته و چند حالته اغلب نزدیکتر از انتظار خریداران است. برای کابل‌های توزیع استاندارد داخلی با همان تعداد فیبر و نوع ژاکت، شکاف قیمت بین حالت تک OS2 و چند حالته OM3/OM4 بسیار کم است. فیبر OM5 در بسیاری از بازارها دارای حق بیمه - تقریباً 30-50 درصد نسبت به OM4 است - که یکی از دلایلی است که پذیرش آن کندتر از حد انتظار بوده است.

2. هزینه فرستنده و گیرنده

اینجاست که تفاوت قیمت واقعی ظاهر می‌شود، و به شدت از چند حالته در فواصل کوتاه حمایت می‌کند. یک ماژول SFP+ چند حالته 10GBASE-SR مبتنی بر فناوری VCSEL معمولاً کسری از ماژول تک حالته 10GBASE-LR با استفاده از لیزر DFB هزینه دارد. هنگامی که یک پروژه شامل صدها پورت - مانند یک مرکز داده متوسط یا بزرگ - می‌شود که در هر-درگاه، بخش قابل توجهی از بودجه کل صرفه‌جویی می‌شود.

با این حال، این مزیت در سرعت های بالاتر کاهش می یابد. در 100G و بالاتر، شکاف هزینه بین SR4 چند حالته و اپتیک‌های تک حالته DR4/LR4 کاهش یافته است که تا حدی ناشی از پیشرفت‌های فوتونیک سیلیکونی و افزایش حجم در تهیه مرکز داده در مقیاس فوق‌العاده است. برای پیوندهای بلندتر از حدود 150 متر در 100G، ترکیبی از کابل تک حالته کم‌هزینه‌تر به‌علاوه اپتیک LR4 ممکن است از قبل با هزینه کل چند حالته مطابقت داشته باشد یا آن را شکست دهد.

3. اتصال دهنده ها، پچ پنل ها و استقرار

در محیط‌های مرکز داده با تراکم بالا، LC چند حالته وکابل های شکست MPO/MTPبه خوبی با معماری های کابل کشی ساختاریافته که حول اپتیک های موازی{0}دسترس کوتاه طراحی شده اند، هماهنگ کنید. خاتمه کانکتور تک حالته نیاز به تحمل صیقل سخت‌تر و رسیدگی دقیق‌تر دارد که می‌تواند هزینه نیروی کار را در تاسیسات مزرعه اضافه کند. برای تنه از قبل خاتمه یافته ومجموعه کابل های شکست، این تفاوت حداقل است زیرا خاتمه کارخانه کار دقیق را انجام می دهد.

4. تعمیر و نگهداری و مصرف برق

گیرنده‌های چند حالته مبتنی بر VCSEL نسبت به ماژول‌های لیزر DFB در هر پورت، انرژی کمتری مصرف می‌کنند، که در مقیاس مهم است. در یک مرکز داده با هزاران پورت فعال، صرفه جویی در مصرف انرژی و خنک کننده از اپتیک SR می تواند معنی دار باشد. برای پیوندهای یک حالته از راه دور، قدرت فرستنده و گیرنده بالاتر برای قابلیت دسترسی قابل قبول است.

5. ارتقاء و هزینه چرخه عمر

اینجاست که پس‌اندازهای کوتاه‌مدت-می‌تواند به پشیمانی طولانی مدت تبدیل شود. یک کارخانه کابل چند حالته نصب شده برای 10G ممکن است ردیف سرعت بعدی را در همان فواصل پشتیبانی نکند. اگر ارتقاء آتی به 100G نیاز به کشیدن کابل تک حالته جدید داشته باشد، زیرا دو حالت چند حالته موجود بیش از 100 متر است، هزینه کابل‌کشی مجدد بسیار بیشتر از هزینه‌ای است که در شروع حالت تک حالته می‌شد.

معادله هزینه چرخه عمر ساده است: برای پیوندهای زیر 100 متر که حتی در سرعت های بالاتر در محدوده چند حالته باقی می مانند، معمولاً چند حالته بر هزینه کل برنده می شود. برای پیوندهای بین 100 متر و 300 متر، انتخاب به نقشه راه ارتقاء بستگی دارد. برای هر چیزی بالاتر از 300 متر، حالت تک تقریباً همیشه ارزش بلندمدت- بهتری ارائه می‌کند.

انواع فیبر چند حالته: OM3 در مقابل OM4 در مقابل OM5

هنگامی که تصمیم در حالت چند حالته قرار می گیرد، سوال بعدی این است که کدام درجه. انواع فیبر قدیمی OM1 (62.5 میکرومتر) و OM2 (50 میکرومتر) هنوز در تاسیسات قدیمی‌تر وجود دارد، اماTIA-568.3-Eنام‌گذاری‌های رنگی خود را به یک ضمیمه بزرگ منتقل کرده است، و هیچ استاندارد جدید-سرعت بالا این انواع فیبر را هدف قرار نمی‌دهد. برای استقرارهای جدید، انتخاب های واقع بینانه عبارتند از OM3، OM4 یا OM5.

Comparison of OM3, OM4, and OM5 multimode fiber for bandwidth, reach, and application differences

OM3 - جریان اصلی کار

OM3 اولین فیبر چند حالته 125/50 میکرومتری بهینه‌شده با لیزر بود که به‌طور خاص برای منابع VCSEL در 850 نانومتر طراحی شد. پهنای باند مودال موثر (EMB) 2000 مگاهرتز·کیلومتر دارد و 10GBASE-SR تا 300 متر و 100GBASE-SR4 تا 70 متر را پشتیبانی می‌کند. OM3 به طور گسترده در محیط های سازمانی و مراکز داده که در آن فواصل پیوند متوسط است و مسائل مربوط به کنترل هزینه است، مستقر است.

جایی که OM3 بهترین جا را دارد: استقرارهای جدید با پیوندهای زیر 100 متر در 40G/100G، یا کمتر از 300 متر در 10G، که در آن بودجه، حق بیمه OM4 را توجیه نمی کند.

OM4 - پهنای باند بیشتر، فضای سر بیشتر

OM4 EMB را به 4700 مگاهرتز·کیلومتر در 850 نانومتر دوبرابر می‌کند، که مستقیماً به دسترسی طولانی‌تر در سرعت‌های بالاتر ترجمه می‌شود. در 10G، OM4 از 300 متر (OM3) به 400 متر می رسد. در 100G (100GBASE-SR4)، OM4 به 100 متر در مقابل 70 متر در OM3 می‌رسد. این 30 متر اضافی اغلب بین یک پیوند قابل دوام و پیوندی که خارج از مشخصات است تفاوت ایجاد می کند.

جایی که OM4 به بهترین وجه مناسب است: پروژه‌های مرکز داده و محوطه دانشگاه که در آن برخی از پیوندها در محدوده 70 تا 150 متر در 40G/100G قرار می‌گیرند، یا جایی که حاشیه پیوند اضافی برای قرار دادن پچ‌کوردها، اتصالات و کانکتورها بدون به خطر افتادن بودجه از دست رفته مورد نیاز است.

OM{0}} چند حالته پهن باند برای SWDM

OM5 همان 4700 مگاهرتز·کیلومتر EMB در 850 نانومتر را با OM4 به اشتراک می‌گذارد، بنابراین برای کاربردهای معمولی تک-طول موج، عملکرد یکسانی دارد. چیزی که OM5 را متمایز می کند، مشخصات گسترده آن در محدوده طول موج 850 تا 953 نانومتر است که برای پشتیبانی از فناوری مالتی پلکسی با تقسیم طول موج کوتاه- (SWDM) طراحی شده است. SWDM به چهار طول موج اجازه می دهد تا روی یک جفت فیبر حرکت کنند و انتقال 100G را به جای هشت فیبر فقط روی دو فیبر امکان پذیر می کند.

زیرIEEE 802.3cm (400GBASE-SR4.2)، OM5 از 400G روی چهار جفت فیبر تا 150 متر پشتیبانی می کند، در مقایسه با 100 متر در OM4 و 70 متر در OM3.

بهترین جاهایی که OM5 مناسب است: پروژه‌هایی با برنامه‌ای واضح برای استفاده از فرستنده‌های SWDM یا 400GBASE-SR4.2، و جایی که کاهش تعداد فیبر در محیط‌های با تراکم{4}بالا اولویت طراحی است. اگر پروژه نیاز به SWDM خاصی نداشته باشد، OM4 همان عملکرد تک طول موج-را با هزینه کابل کمتر ارائه می‌دهد.

در مورد Legacy OM1 و OM2 چطور؟

OM1 (62.5/125 میکرومتر) و OM2 (50/125 میکرومتر، بدون-لیزر-بهینه‌سازی شده) انتخاب‌های چند حالته استاندارد در اوایل دهه ۲۰۰۰ بودند. آنها هنوز در بسیاری از ساختمان های قدیمی وجود دارند. محدودیت حیاتی: OM1 فقط می‌تواند 10GBASE-SR در حدود 26-33 متر حمل کند و OM2 در 10G تقریباً به 82 متر می‌رسد. در 40G و بالاتر، هیچ کدام از انواع فیبر قابل دوام نیستند.

اگر پروژه ارتقاء شامل زیرساخت OM1 یا OM2 باشد و هدف 10G یا بالاتر باشد، جایگزینی کابل با OM4 یا حالت تک تقریباً همیشه عملی‌تر از استفاده مجدد از فیبر قدیمی با سیم‌های وصله حالت{4}}تهویه‌کننده است که هزینه، پیچیدگی و خطر عیب‌یابی را افزایش می‌دهد.

انواع فیبر حالت تک: OS1 در مقابل OS2

در سمت حالت تک، دو درجه OS1 و OS2 هستند که توسط تعریف شده اندتوصیه های ITU-T G.652و در استانداردهای TIA و ISO/IEC ارجاع شده است.

OS1کابل‌های تک حالته داخلی محکم-بافر را با حداکثر تضعیف 1.0 دسی‌بل/کیلومتر در 1310 نانومتر و 1550 نانومتر پوشش می‌دهد. در اولین نصب کابل کشی ساخت یافته تک حالته رایج بود.

OS2فیبر تک حالته شل-لوله و صفر-آب-پیک با حداکثر تضعیف 0.4 دسی بل در کیلومتر در 1310 نانومتر و 0.3 دسی بل در کیلومتر در 1550 نانومتر را پوشش می‌دهد. تضعیف کمتر از پیوندهای طولانی‌تر پشتیبانی می‌کند و برای برنامه‌های WDM که از طول‌موج‌هایی در محدوده 1360-1460 نانومتر استفاده می‌کنند، ضروری است.

برای نصب‌های تک حالته جدید، OS2 توصیه استاندارد است. این برنامه از هر برنامه اترنت تک حالته فعلی و برنامه ریزی شده پشتیبانی می کند، بودجه پیوند به طور قابل توجهی بهتری ارائه می دهد و تفاوت هزینه در مقایسه با OS1 در بیشتر بازارها ناچیز است. برای مقایسه دقیق، ما را ببینیدراهنمای فیبر تک حالته OS1 در مقابل OS2.

بهترین برنامه های کاربردی برای فیبر تک حالته و چند حالته

انتخاب فیبر زمانی بسیار ساده است که تصمیم با محیط برنامه شروع شود تا کاتالوگ محصول.

Application scenarios for single mode and multimode fiber in data centers, campuses, industrial sites, surveillance, and public facilities

مراکز داده

در داخل مراکز داده، اکثر پیوندها کمتر از 100 متر - اغلب کمتر از 30 متر بین--سوئیچ‌های رک و سرورها اجرا می‌شوند. در این محیط، چند حالته OM4 با اپتیک SR یا SR4 انتخاب غالب است که با صرفه جویی در هزینه در صدها یا هزاران پورت هدایت می شود. تراکم پورت بالا نیز به نفع خود استپچ کوردهای MPO/MTPو معماری های اپتیک موازی

با این حال، مراکز داده در مقیاس بزرگ و امکانات سازمانی بزرگ به طور فزاینده‌ای فیبر تک حالته را برای اتصالات ستون فقرات-لایه‌ها و-اتصالات بین سالن‌ها در جایی که پیوندها بیش از 100 متر است یا جابه‌جایی 400G/800G برنامه‌ریزی شده است، به کار می‌گیرند. یک الگوی متداول چند حالته برای برگ-به-خار در یک غلاف، حالت تک برای ستون فقرات-تا-خار در سراسر تأسیسات است.

پردیس و شبکه های سازمانی

محیط های پردیس معمولاً مسیرهای افقی کوتاه داخل ساختمان ها را با پیوندهای ستون فقرات طولانی تر بین ساختمان ها ترکیب می کنند. رویکرد عملی چند حالته برای توزیع-اتصالات لایه در یک ساختمان منفرد (که در آن فواصل کمتر از 300 متر در 10G باقی می‌ماند)، و حالت تک برای همه پیوندهای بین{4} ستون فقرات ساختمان است.

یکی از متداول‌ترین تاسف‌ها در شبکه‌سازی دانشگاه، استفاده از حالت چند حالته برای پیوند ستون فقرات بین دو ساختمان به فاصله 200 متر از هم در 1G یا 10G است، سپس سه سال بعد کشف شد که ارتقای 40G یا 100G نیاز به کابل‌کشی مجدد دارد، زیرا دسترسی چند حالته در این سرعت‌ها کمتر از 200 متر است.

تاسیسات صنعتی و تولیدی

سایت‌های صنعتی اغلب شامل سیستم‌های کنترل توزیع‌شده، اتوماسیون فرآیند، و دوربین‌های نظارتی هستند که در ردپای فیزیکی بزرگ پخش شده‌اند. کابل‌های 500 متری تا چند کیلومتری رایج هستند و محیط ممکن است شامل EMI بالا از موتورها، تجهیزات جوشکاری و شرایط توزیع برق - باشد که مصونیت فیبر در برابر تداخل الکترومغناطیسی یک مزیت اصلی است.

حالت تک انتخاب استاندارد برای پیوندهای ستون فقرات صنعتی است زیرا فواصل معمولاً از دسترسی چند حالته بیشتر است. برای پیوندهای کوتاه‌تر به ماشین‌های مجزا یا پانل‌های کنترل محلی، چند حالته می‌تواند کار کند، اما بسیاری از طراحان صنعتی ترجیح می‌دهند برای ساده‌سازی صرفه‌جویی، کاهش پیچیدگی آموزش و جلوگیری از مشکلات عیب‌یابی فیبر مختلط، در حالت تکی در سراسر تسهیلات استاندارد شوند. ما را ببینیدراهنمای کاربرد فیبر نوریبرای سناریوهای{0}خاص صنعت بیشتر.

شبکه های نظارتی و امنیتی

سیستم‌های نظارتی فشرده و منفرد{0}}با دوربین‌های متمرکز در یک ساختمان یا یک منطقه کوچک می‌توانند به طور مؤثر از چند حالته استفاده کنند. برای شبکه‌های دوربین توزیع‌شده در سراسر محوطه دانشگاه، پارکینگ، یا محیطی - که در آن کابل مجزا به طور منظم بیش از 300 متر است - حالت تکی باماژول های SFP تک حالتهگزینه قابل اعتمادتر است هزینه کشیدن فیبر تک حالته با چند حالته قابل مقایسه است، و تفاوت هزینه هر{1} فرستنده گیرنده دوربین در مقیاس اکثر استقرارهای نظارت قابل مدیریت است.

مدارس، بیمارستان ها و امکانات دولتی

این محیط‌ها اغلب به طراحی ترکیبی نیاز دارند: چند حالته برای{0}}اتاق‌های تجهیزات با تراکم بالا و کمدهای سرور، حالت تکی برای پیوندهای ستون فقرات که چندین ساختمان را در محوطه دانشگاه به هم متصل می‌کند. عامل کلیدی برنامه ریزی این است که این امکانات معمولاً عمر طولانی دارند - 15 تا 25 سال برای زیرساخت کابل کشی -، بنابراین طراحی فقط برای سرعت های فعلی دستور العملی برای ارتقاهای پرهزینه میانه عمر-می باشد. برای پیوندهای ستون فقرات، فیبر تک حالته یک سرمایه‌گذاری بلندمدت-ایمن‌تر است، حتی اگر نرخ داده فعلی فقط 1G یا 10G باشد.

اشتباهات رایج در انتخاب فیبر

تجربه در صدها پروژه استقرار فیبر چندین خطای تکرار شونده را نشان می دهد که هزینه را بالا می برد یا توانایی آینده را محدود می کند.

اشتباه 1: انتخاب نوع فیبر فقط بر اساس سرعت امروزی.یک کارخانه کابل چند حالته نصب شده برای 10G ممکن است 100G را در فواصل یکسان پشتیبانی نکند. همیشه جدول فاصله{3}}سرعت را برای ردیف ارتقای برنامه ریزی شده بعدی بررسی کنید، نه فقط سطح فعلی.

اشتباه 2: مقایسه هزینه کابل بدون احتساب فرستنده گیرنده.کابل فیبر اغلب قسمت کوچکتری از کل هزینه پیوند است. هزینه فرستنده گیرنده، خاتمه کانکتور و هزینه های ارتقاء آینده معمولاً اهمیت بیشتری دارند.

اشتباه 3: مخلوط کردن فیبر تک حالته و چند حالته در یک پیوند. گیرنده های تک حالته و چند حالتهمتقابل-سازگار نیستند. اتصال یک فرستنده گیرنده SR به فیبر تک حالته، یا یک فرستنده گیرنده LR به فیبر چند حالته، یک لینک کار ایجاد نمی کند. هر لینک باید از فیبر و نوری همسان استفاده کند.

اشتباه 4: استفاده مجدد از فیبر قدیمی OM1/OM2 برای 10G+ بدون آزمایش.فیبر چند حالته قدیمی ممکن است الزامات پهنای باند مودال برای 10GBASE-SR را برآورده نکند. قبل از استفاده مجدد، درجه فیبر نصب شده را تأیید کنید و از دست دادن پیوند واقعی - را آزمایش کنید یا برای کابل‌کشی مجدد- برنامه‌ریزی کنید.

اشتباه 5: نادیده گرفتن بودجه از دست دادن لینک.حداکثر اعداد دسترسی در استانداردهای IEEE، اتصالات تمیز، کمترین اتصالات و مقادیر تلفات خاص-در-کیلومتر را فرض می‌کند. در تاسیسات واقعی با چندین پچ پنل، اتصالات و اتصالات، فاصله واقعی ممکن است کوتاهتر باشد. همیشه محاسبه کنیدبودجه از دست دادن لینکقبل از نهایی کردن نوع فیبر و انتخاب فرستنده گیرنده.

چک لیست انتخاب فیبر

قبل از تصمیم گیری برای خرید، این شش سوال را بررسی کنید:

1. فاصله واقعی لینک چقدر است؟مسیر فیزیکی کابل را اندازه گیری یا تخمین بزنید، نه فاصله خط مستقیم-. شامل رایزرهای عمودی، مسیریابی سینی کابل، و طول سیم وصله در هر دو انتها باشد.

2. لینک در حال حاضر و در چرخه ارتقاء بعدی چه نرخ داده ای باید داشته باشد؟جدول مسافت{0}سرعت بالا را بررسی کنید. اگر دسترسی چند حالته در ردیف سرعت برنامه ریزی شده بعدی کم یا ناکافی باشد، حالت تک سرمایه گذاری مطمئن تری است.

3. کابل فشار بودجه -، اپتیک یا چرخه عمر کجاست؟برای پیوندهای کوتاه با تعداد پورت های بالا، صرفه جویی در فرستنده گیرنده چند حالته ممکن است غالب باشد. برای پیوندهای طولانی یا زیرساخت‌های عمر طولانی-خدمات-، هزینه چرخه عمر تک حالته معمولاً کمتر است.

4. آیا این یک نصب جدید است یا ارتقاء کابل موجود؟ساخت‌های جدید آزادی کامل در انتخاب دارند. ارتقاءها باید مشخص کنند که چه فیبری از قبل در زمین یا در دیوارها وجود دارد. قبل از اینکه فرض کنید از سرعت های بالاتر پشتیبانی می کند، درجه فیبر نصب شده را بررسی کنید.

5. طراحی به چه نوع اتصالاتی نیاز دارد؟اغلب از طرح‌های مرکز داده با چگالی بالا-استفاده می‌شوداتصالات MPO/MTPبا اپتیک موازی طراحی های پردیس و ساختمان بیشتر از LC دوبلکس استفاده می کنند. هر دو خانواده اتصال دهنده در نسخه های تک حالته و چند حالته موجود هستند، اما پایه نصب شده ممکن است انتخاب را محدود کند.

6. این زیرساخت کابل کشی چه مدت در خدمت خواهد بود؟اگر پاسخ بیش از 10 سال است، مقیاس پذیری آینده را به شدت بسنجید. فیبر تک حالته نصب شده امروز از سرعت های شبکه پشتیبانی می کند که هنوز استاندارد نشده اند. فیبر چند حالته ای که امروزه نصب می شود دارای سقف مشخصی برای دسترسی در هر ردیف سرعت است.

سوالات متداول

آیا فیبر تک حالته همیشه بهتر از چند حالته است؟

نه برای هر لینک حالت تک از نظر فاصله، مقیاس‌پذیری پهنای باند و بودجه پیوند - برتر است، اما برای پیوندهای کوتاه زیر 100 متر، چند حالته با اپتیک VCSEL عملکرد قابل‌مقایسه‌ای را با هزینه فرستنده گیرنده به میزان قابل توجهی کمتر ارائه می‌دهد. سوال این نیست که کدام فیبر به طور انتزاعی "بهتر" است، بلکه این است که کدام نوع فیبر با فاصله پیوند خاص، نیاز سرعت و بودجه مطابقت دارد.

آیا فیبر چند حالته منسوخ می شود؟

خیر. فیبر چند حالته به تکامل خود ادامه می‌دهد - OM5 در سال 2017 برای برنامه‌های کاربردی SWDM استاندارد شد، و IEEE 802.3cm مشخصات چند حالته 400G را در سال 2020 اضافه کرد. چند حالته همچنان مقرون به صرفه‌ترین انتخاب-برای مراکز داده کوتاه{{8} و پیوندهای سازمانی است. چیزی که تغییر کرده این است که سرعتی که در آن محدودیت‌های رسیدن به چند حالت مرتبط می‌شوند، با هر نسل سرعت جدید کاهش می‌یابد.

از کدام نوع فیبر برای اترنت 10G استفاده کنم؟

در 10G، OM3 چند حالته تا 300 متر و OM4 تا 400 متر را با استفاده ازماژول‌های 10GBASE{1}SR SFP+. حالت تک با 10GBASE{2}}LR تا 10 کیلومتر را پوشش می دهد. برای پیوندهای کمتر از 300 متر، چند حالته انتخاب استاندارد مقرون به صرفه است. برای پیوندهای بالای 300 متر، یا اگر قصد دارید با همان کابل به 25G/40G/100G ارتقا دهید، حالت تکی کاربردی تر است.

از کدام نوع فیبر برای اترنت 100G استفاده کنم؟

در 100G، OM4 چند حالته به 100 متر (100GBASE-SR4) و OM3 به 70 متر می‌رسد. حالت تک به 500 متر (100GBASE-DR)، 2 کیلومتر (100GBASE-FR1) یا 10 کیلومتر (100GBASE-LR4) می‌رسد. اگر لینک زیر 100 متر باشد، اپتیک های چند حالته SR4 به طور قابل توجهی ارزان تر هستند. بالای 100 متر، حالت تک مورد نیاز است.

آیا می توانم فیبر تک حالته و چند حالته را در یک شبکه ترکیب کنم؟

بله - بسیاری از شبکه ها از هر دو استفاده می کنند. یک طرح معمولی از چند حالته برای دسترسی کوتاه{2} و پیوندهای توزیع در ساختمان ها و از حالت تک برای پیوندهای ستون فقرات بین ساختمان ها یا در سراسر دانشگاه استفاده می کند. کاری که نمی توانید انجام دهید این است که فیبر تک حالته را به یک فرستنده گیرنده چند حالته یا بالعکس در همان لینک متصل کنید. هر لینک باید از فیبر و نوری منطبق استفاده کند.

اگر لازم باشد یک شبکه OM2 موجود را به 10G ارتقا دهم چه اتفاقی می افتد؟

فیبر OM2 10GBASE{2}}SR را تنها برای حدود 82 متر پشتیبانی می کند. اگر لینک‌های شما کوتاه‌تر از آن هستند و کانکتورها در شرایط خوبی هستند، استفاده مجدد ممکن است با آزمایش مناسب امکان‌پذیر باشد. برای پیوندهای بلندتر از 82 متر، باید دوباره{7}}با OM3/OM4 کابل بزنید یا به حالت تک تغییر دهید. یک فرستنده گیرنده 10GBASE{12}}LRM با سیم وصله حالتی{13}}می‌تواند در حالت چند حالته قدیمی تا حدود 220 متر دسترسی داشته باشد، اما این هزینه و پیچیدگی را افزایش می‌دهد.

چگونه بودجه از دست دادن لینک فیبر را محاسبه کنم؟

بودجه از دست دادن لینک حداکثر تلفات نوری مجاز بین فرستنده و گیرنده است. با قدرت ارسال مشخص شده فرستنده و گیرنده و حداقل حساسیت گیرنده شروع کنید، سپس تلفات را از هر جزء در پیوند کم کنید: تضعیف فیبر در هر کیلومتر، از دست دادن اتصال در هر جفت جفت، از دست دادن اتصال، و هر حاشیه اضافی. اگر مجموع از دست دادن لینک بیشتر از بودجه باشد، پیوند به طور قابل اعتماد کار نخواهد کرد. برای مقادیر دقیق از دست دادن بر اساس نوع فیبر، بهراهنمای تست فیبر Fluke Networksیا استاندارد TIA-568.3.

نتیجه گیری

تک حالته و فیبر چند حالته هر کدام نقش روشنی در زیرساخت شبکه مدرن دارند. انتخاب این نیست که کدام فناوری برتر است - بلکه در مورد تطبیق نوع فیبر با فاصله پیوند، نرخ داده فعلی و آینده، ساختار هزینه و عمر سرویس نصب است.

برای پیوندهای کوتاه-دسترسی کمتر از 100 متر، فیبر چند حالته با اپتیک مبتنی بر VCSEL{2}}کارآمدترین گزینه در مراکز داده و فضاهای داخلی ساختمان است. برای پیوندهای ستون فقرات، اتصالات دانشگاه، و هر مسیری که شبکه ممکن است نیاز به حمل 100G یا سریعتر از 100 متر داشته باشد، فیبر تک حالته سرمایه‌گذاری عملی‌تر و{7}}ایمن‌تر در آینده است. بسیاری از شبکه‌های دنیای واقعی از هر دو-استفاده می‌کنند، با مدیریت چند حالته پیوندهای کوتاه با تراکم بالا و حالت تکی که همه چیز را فراتر از این محدوده پوشش می‌دهد.

برای انتخاب نوع فیبر مناسب به کمک نیاز دارید،اتصال دهنده، یا مونتاژ کابل برای پروژه شما؟ تیم مهندسی ما توصیه‌های مبتنی بر برنامه- را ارائه می‌کند،طراحی محلول فیبر نوری، انتخاب محصول سازگار و پشتیبانی فنی.با ما تماس بگیریدبرای بحث در مورد نیازهای شبکه خود

حالت تک در مقابل فیبر چند حالته: مقایسه کامل فاصله، هزینه، سرعت و کاربردها