الوضع الفردي مقابل الألياف متعددة الأوضاع: مقارنة كاملة للمسافة والتكلفة والسرعة والتطبيقات

عند التخطيط لشبكة ألياف ضوئية، يأتي قرار واحد مبكرًا ويؤثر على كل شيء آخر تقريبًا: هل يجب أن يستخدم المشروع أليافًا أحادية النمط أم أليافًا متعددة الأوضاع؟

الجواب لا يتعلق فقط بعرض النطاق الترددي. مسافة الارتباط، واختيار جهاز الإرسال والاستقبال، والبنية الأساسية للكابل، وأهداف معدل البيانات، وتكلفة الترقية طويلة المدى-، كلها تشكل الاختيار الصحيح. في العديد من المشروعات-الواقعية، لا يكون العامل الحاسم هو كابل الألياف نفسه، بل مزيج من تكلفة البصريات ومتطلبات الوصول والسرعات التي تحتاجها الشبكة لدعمها لمدة تتراوح بين ثلاث إلى خمس سنوات من الآن.

فيما يلي الإصدار القصير: بالنسبة للارتباطات القصيرة -المسافات داخل غرف المعدات ومناطق مراكز البيانات وبيئات المباني الفردية-، توفر الألياف متعددة الأوضاع المقترنة بأجهزة إرسال واستقبال منخفضة التكلفة تعتمد على -VCSEL- أفضل توازن بين الأداء والميزانية. بالنسبة لعمليات التشغيل الأساسية الأطول، واتصالات الحرم الجامعي، والشبكات المصممة لترقية سرعة الأجيال المتعددة-، توفر الألياف أحادية الوضع مدى الوصول وهامش الارتباط وقابلية التوسع التي لا يمكن أن يضاهيها الوضع المتعدد.

يشرح هذا الدليل الفروق الفنية، ويقارن أداء السرعة والمسافة حسب معدل البيانات، ويشرح أين تظهر مزايا التكلفة فعليًا، ويقدم إرشادات الاختيار المستندة إلى السيناريو{{0}معايير إيثرنت IEEE 802.3ومواصفات الكابلات الهيكلية TIA.

ما هو الفرق بين الوضع الفردي والألياف المتعددة الأوضاع؟

تعتبر كل من الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع عبارة عن كابلات ضوئية ذات قلب زجاجي- تنقل البيانات على شكل نبضات ضوئية. ويكمن الاختلاف الأساسي في كيفية انتشار الضوء داخل قلب الألياف، وهذا الاختلاف الهيكلي يقود تقريبًا كل -المقايضة العملية بين الاثنين.

ما هي الألياف أحادية الوضع؟

تتميز الألياف أحادية النمط (SMF) بقطر أساسي صغير جدًا، عادةً ما يتراوح بين 8.3 إلى 9 ميكرومتر. ونظرًا لأن القلب ضيق للغاية، فيمكن أن ينتشر نمط واحد فقط من الضوء في المرة الواحدة. هذا يلغي عملياتشتت مشروط، مما يسمح للإشارة الضوئية بالانتقال إلى مسافة أبعد مع الحد الأدنى من انتشار النبض والتوهين المنخفض. تعمل الألياف أحادية الوضع عند أطوال موجية تبلغ 1310 نانومتر و1550 نانومتر باستخدام ردود الفعل الموزعة (DFB) أو مصادر ليزر Fabry-Pérot.

بموجب نظام تصنيف TIA وISO/IEC، تنقسم الألياف ذات الوضع الواحد إلى درجتين: OS1 للكابلات الداخلية الضيقة-المخزنة مؤقتًا وOS2 للكابلات الخارجية ذات الأنبوب-الفضفاضة أو الكابلات ذات الذروة-المياه الصفرية. تستخدم معظم عمليات التثبيت ذات الوضع الفردي الجديدألياف OS2، والذي يدعم جميع تطبيقات Ethernet أحادية الوضع الحالية ويوفر توهينًا أقل عند الأطوال الموجية الموسعة المستخدمة في أنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM).

ما هي الألياف المتعددة الوسائط؟

تحتوي الألياف متعددة الأوضاع (MMF) على نواة أكبر، إما 50 ميكرومتر أو 62.5 ميكرومتر اعتمادًا على درجة الألياف. يسمح المركز الأوسع بمسارات ضوئية متعددة - أو أوضاع - للانتشار في وقت واحد. وهذا يجعل دمج الضوء في الألياف أسهل وأقل تكلفة باستخدام سطح التجويف العمودي-الذي ينبعث منه الليزر (VCSELs) الذي يعمل عند 850 نانومتر. ومع ذلك، فإن هذه الأوضاع المتعددة تنتقل بسرعات مختلفة قليلاً وتصل إلى جهاز الاستقبال في أوقات مختلفة، وهي ظاهرة تسمى التشتت النموذجي. وهذا يحد من مسافة الإرسال الفعالة، خاصة مع زيادة معدلات البيانات.

يتم تصنيف الألياف متعددة الأوضاع إلى درجات من OM1 إلى OM5، ولكل منها تصنيفات مختلفة لعرض النطاق الترددي المشروط المحددة فيأنسي/تيا-568.3وISO/IEC 11801. تستخدم التركيبات الجديدة الحالية دائمًا الألياف المحسنة بالليزر OM3 أو OM4 أو OM5. للحصول على تفاصيل تفصيلية لكل درجة، راجع القسم الخاص بذلكأنواع الألياف متعددة الأوضاع وحدود المسافةأقل.

لماذا هذا مهم لتصميم الشبكات؟

هذا الاختلاف الهيكلي - وضع واحد مقابل العديد من الأوضاع - يتدفق إلى كل قرار عملي:

• مسافة:يدعم الوضع الفردي أطوال الارتباط من 10 كم إلى أكثر من 40 كم اعتمادًا على جهاز الإرسال والاستقبال. يصل الحد الأقصى للوضع المتعدد إلى ما بين 100 مترًا و550 مترًا حسب السرعة ودرجة الألياف.
• تكلفة البصريات:تكلف أجهزة الإرسال والاستقبال المستندة إلى VCSEL-متعددة الأوضاع أقل بكثير لكل منفذ مقارنة بوحدات الليزر DFB أحادية الوضع للروابط-قصيرة المدى.
• دقة الموصل:يعتبر النواة المتعددة الأوضاع الأكبر حجمًا أكثر تسامحًا مع تفاوتات المحاذاة، مما يبسطهاموصلالإنهاء وتقليل عمالة التثبيت في البيئات عالية الكثافة-.
• مسار الترقية:تدعم الألياف أحادية الوضع جميع سرعات IEEE 802.3 Ethernet الحالية والمخططة التي تصل إلى 800 جيجابت/ثانية عبر مسافات ممتدة، بينما يتقلص الوصول متعدد الأوضاع مع زيادة معدلات البيانات.

الوضع الفردي مقابل الألياف متعددة الأوضاع: جدول المقارنة الأساسي

تعكس هذه الأرقام مواصفات IEEE 802.3 القياسية. تعتمد المسافات الفعلية المنشورة أيضًا علىخسارة الإدراج، خسارة العودةوعدد الوصلات وجودة الموصل وحسابات ميزانية فقدان الارتباط الخاصة بكل عملية تثبيت.

الوضع الفردي مقابل سرعة الألياف المتعددة الأوضاع ومقارنة مدى الوصول

السرعة هي حيث يصبح الفرق العملي بين الوضع الفردي والوضع المتعدد ملموسًا للغاية. ومع ارتفاع معدلات البيانات، يتقلص الوصول متعدد الأوضاع - بشكل كبير في بعض الأحيان. مصنع الألياف الذي يعمل بسرعة 10 جيجا على مسافة 300 متر قد يدعم فقط 100 جيجا على مسافة 70 مترًا على نفس الكابل.

يلخص الجدول التالي الحد الأقصى للوصول حسب معدل البيانات بموجب معايير IEEE 802.3. هذه هي الأرقام التي يجب الرجوع إليها عند تحديد نوع الألياف الذي يناسب رابطًا معينًا.

السرعة-مرجع المسافة حسب معدل البيانات

مصادر:اتحاد تكنولوجيا الألياف الضوئية TIA - معايير IEEE 802.3 المتعددة الأوضاع; TIA FOTC - IEEE 802.3 معايير الوضع الفردي-

النمط الرئيسي الذي يجب ملاحظته: عند 10G، لا يزال OM4 متعدد الأوضاع يصل إلى 400 متر، وهو ما يغطي معظم روابط البناء الداخلية- بشكل مريح. عند 100 جرام، تنخفض نفس ألياف OM4 إلى 100 متر. عند 400 جيجا فوق OM3، تكون محدودًا بـ 70 مترًا. إذا كانت الشبكة تحتاج إلى تشغيل 100 جيجا أو أسرع لمسافة تتجاوز 100 متر، أو إذا كانت خريطة الطريق تتضمن الترحيل إلى 400 جيجا، فإن الوضع الفردي هو الخيار الواقعي الوحيد.

هذا هو خطأ التخطيط الأكثر شيوعًا في ترقيات مراكز البيانات والحرم الجامعي: تم تركيب الكابل متعدد الأوضاع لـ 10G، وكان أداؤه جيدًا لسنوات، ثم أصبح عائقًا عندما انتقلت الشبكة إلى 40G أو 100G لأن المسافات لم تعد مناسبة ضمن حدود الوصول متعدد الأوضاع.

كيف تؤثر مسافة الألياف على اختيارك

المسافة هي أسرع مرشح في أي قرار لاختيار الألياف. بمجرد معرفة طول الارتباط الفعلي ومعدل البيانات المستهدف، يضيق مجال الخيارات بسرعة.

أقل من 100 متر

بالنسبة للوصلات القصيرة داخل صف الحامل، أو بين الخزانات المتجاورة، أو داخل غرفة معدات واحدة، فإن الألياف متعددة الأوضاع هي الخيار الأكثر اقتصادا في جميع الحالات تقريبًا. في هذه المسافات، لا يمثل التشتت المشروط عائقًا ذا معنى حتى عند السرعات العالية، وتكون ميزة التكلفة لأجهزة إرسال واستقبال SR المستندة إلى VCSEL- مهمة - خاصة عندما يتضمن المشروع العشرات أو المئات من نقاط نهاية الارتباط.

مثال نموذجي: شبكة مركزية للبيانات-تحتوي على خادم 10 جيجا أو 25 جيجا-لتبديل الروابط عبر 15 مترًاحبال التصحيحوكابلات صندوق MPO. في تلك البيئة، يوفر نظام OM4 متعدد الأوضاع مع بصريات SR أداءً ممتازًا بجزء صغير من تكلفة النظام أحادي الوضع.

100 إلى 300 متر

هذه هي منطقة القرار حيث يظل كلا النوعين من الألياف قابلين للتطبيق من الناحية الفنية، ويعتمد الاختيار الصحيح على معدل البيانات وخطط الترقية وهيكل الميزانية.

عند 10G، يغطي OM3 متعدد الأوضاع ما يصل إلى 300 متر ويصل OM4 إلى 400 متر - لذا يعمل الوضع المتعدد بشكل جيد. عند 25 جيجا، ينخفض ​​مدى وصول OM4 إلى 100 متر، مما يعني أن الروابط التي يزيد طولها عن 100 متر تتطلب بالفعل وضعًا فرديًا. عند 100 جيجا، يصل الحد الأقصى لـ OM4 متعدد الأوضاع إلى 100 متر، وOM3 عند 70 مترًا فقط.

لبناء رافعات العمود الفقري أو الوصلات الأفقية التي تمتد من 150 إلى 250 مترًا، فإن السؤال العملي هو: ما السرعة التي سيحتاجها هذا الوصل خلال ثلاث إلى خمس سنوات؟ إذا كانت الإجابة 10G فقط، فإن الوضع المتعدد يكون مناسبًا بشكل معقول. إذا كانت خريطة الطريق تتضمن 25 جيجا، أو 40 جيجا، أو 100 جيجا، فإن الوضع الفردي يوفر مساحة أكبر بشكل كبير.

أحد السيناريوهات الشائعة في مشاريع الحرم الجامعي: يمتد الارتفاع الأفقي الذي يربط بين الطوابق في مبنى المكاتب حوالي 180 مترًا. في 10G، يتعامل OM3 مع الأمر دون مشكلة. عندما ينتقل المبنى لاحقًا إلى 25 جيجا أو 40 جيجا، فإن كبل OM3 نفسه قد لا يعد مؤهلاً، مما يفرض بذل جهد مكلف لإعادة-الكابلات والذي كان من الممكن أن يتجنبه الوضع الفردي.

فوق 300 متر

أبعد من 300 متر، تعتبر الألياف أحادية الوضع هي الاختيار القياسي. يصل الوصول المتعدد الأوضاع إلى 10G على مسافة 400 متر على OM4 ويصبح غير ممكن من الناحية الفنية للسرعات الأعلى في هذه المسافات. وعلى النقيض من ذلك، يحمل الوضع الفردي 10 جيجا إلى 10 كيلومترات، ومن 100 جيجا إلى 10 كيلومترات، ومن 400 جيجا إلى 500 متر أو أكثر اعتمادًا على نوع جهاز الإرسال والاستقبال.

بالنسبة للروابط الأساسية للحرم الجامعي بين المباني،-والاتصالات بين المباني في المنشآت الصناعية، وأي رابط يتجاوز بضع مئات من الأمتار، فإن الألياف أحادية الوضع المدمجة مع أجهزة الإرسال والاستقبال من فئة LR-هي الحل الآمن والموثوق والمستقبلي-. يتم تعويض التكلفة الأعلى للعناصر البصرية لكل-من خلال مدى الوصول الأطول بشكل كبير وقابلية التوسع-الجيلية المتعددة.

الوضع الفردي مقابل مقارنة تكلفة الألياف متعددة الأوضاع

أحد أكثر الأخطاء المستمرة في اختيار الألياف هو مقارنة سعر الكابل للمتر والتوقف عند هذا الحد. في الواقع، تتضمن التكلفة الإجمالية للنظام لوصلة الألياف خمسة مكونات، ويختلف وزنها النسبي بشكل كبير حسب المسافة ومعدل البيانات.

1. تكلفة كابلات الألياف

غالبًا ما يكون تسعير الكابلات الأولية للألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع أقرب مما يتوقعه المشترون. بالنسبة لكابلات التوزيع الداخلية القياسية بنفس عدد الألياف ونوع الغلاف، تكون فجوة السعر بين الوضع الفردي OS2 والوضع المتعدد OM3/OM4 متواضعة. تحمل ألياف OM5 نسبة ممتازة تبلغ - ما يقرب من 30-50% مقارنة بـ OM4 في العديد من الأسواق - وهو أحد الأسباب التي جعلت الاعتماد أبطأ مما كان متوقعًا.

2. تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال

هذا هو المكان الذي يظهر فيه فرق السعر الحقيقي، وهو يفضل بأغلبية ساحقة الوسائط المتعددة على مسافات قصيرة. عادةً ما تكلف وحدة 10GBASE-SR متعددة الأوضاع SFP+ المستندة إلى تقنية VCSEL جزءًا صغيرًا من وحدة الوضع الفردي 10GBASE-LR باستخدام ليزر DFB. عندما يتضمن المشروع مئات المنافذ - كما هو الحال في مركز بيانات متوسط ​​أو كبير -، فإن التوفير لكل-من المنافذ يضيف ما يصل إلى جزء كبير من إجمالي الميزانية.

ومع ذلك، فإن هذه الميزة تضيق عند السرعات الأعلى. عند 100 جيجا وما فوق، تقلصت فجوة التكلفة بين بصريات SR4 متعددة الأوضاع وبصريات DR4/LR4 أحادية الوضع، ويرجع ذلك جزئيًا إلى التقدم في ضوئيات السيليكون والأحجام المتزايدة في شراء مراكز البيانات واسعة النطاق. بالنسبة للروابط التي يزيد طولها عن 150 مترًا تقريبًا وبسرعة 100 جيجا، فإن الجمع بين كبل الوضع الفردي-المنخفض التكلفة بالإضافة إلى بصريات LR4 قد يطابق بالفعل الأوضاع المتعددة أو يتفوق عليها من حيث التكلفة الإجمالية.

3. الموصلات ولوحات التصحيح والنشر

في بيئات مراكز البيانات عالية الكثافة-، يمكن استخدام LC وكابلات الاختراق MPO/MTPوتتوافق بشكل جيد مع بنيات الكابلات الهيكلية المصممة حول بصريات متوازية قصيرة المدى-. يتطلب إنهاء الموصل أحادي الوضع تفاوتات تلميع أكثر إحكامًا ومعالجة أكثر دقة، مما قد يزيد من تكلفة العمالة في التركيبات الميدانية. بالنسبة إلى-الخط الذي تم إنهاؤه مسبقًا وجمعيات كابل الاختراق، هذا الاختلاف ضئيل نظرًا لأن إنهاء المصنع يتعامل مع العمل الدقيق.

4. الصيانة واستهلاك الطاقة

تستهلك أجهزة الإرسال والاستقبال متعددة الأوضاع المعتمدة على VCSEL-طاقة أقل لكل منفذ مقارنةً بوحدات الليزر DFB، وهو أمر مهم على نطاق واسع. في مركز البيانات الذي يضم آلاف المنافذ النشطة، يمكن أن يكون إجمالي توفير الطاقة والتبريد من بصريات SR مفيدًا. بالنسبة لروابط الوضع الفردي-الطويلة، تعتبر طاقة جهاز الإرسال والاستقبال الأعلى مقايضة مقبولة-لإمكانية الوصول.

5. تكلفة الترقية ودورة الحياة

وهنا يمكن أن يصبح الادخار على المدى القصير-الندم-على المدى الطويل. قد لا يدعم مصنع الكابلات متعدد الأوضاع المثبت لـ 10G مستوى السرعة التالي على نفس المسافات. إذا كانت الترقية المستقبلية إلى 100G تتطلب سحب كابل جديد أحادي الوضع نظرًا لأن مسارات التشغيل المتعددة الأوضاع الحالية تتجاوز 100 متر، فإن تكلفة إعادة توصيل الكابلات-تتجاوز بكثير تكلفة الوضع الفردي في البداية.

تعتبر معادلة تكلفة دورة الحياة واضحة ومباشرة: بالنسبة للوصلات التي يقل طولها عن 100 متر والتي ستبقى في متناول الوسائط المتعددة حتى عند السرعات الأعلى، فإن الأوضاع المتعددة عادةً ما تفوز بالتكلفة الإجمالية. بالنسبة للوصلات التي يتراوح طولها بين 100 متر و300 متر، يعتمد الاختيار على خريطة طريق الترقية. بالنسبة لأي شيء يزيد ارتفاعه عن 300 متر، يقدم الوضع الفردي دائمًا قيمة أفضل على المدى الطويل-.

أنواع الألياف متعددة الأوضاع: OM3 vs OM4 vs OM5

بمجرد اتخاذ القرار بشأن الوضع المتعدد، يكون السؤال التالي هو ما هي الدرجة؟ لا تزال أنواع الألياف القديمة OM1 (62.5 ميكرومتر) وOM2 (50 ميكرومتر) موجودة في التركيبات القديمة، ولكنتيا-568.3-Eنقلت تسميات الألوان الخاصة بها إلى ملحق جديد، ولا توجد معايير جديدة للسرعة العالية-تستهدف أنواع الألياف هذه. بالنسبة لعمليات النشر الجديدة، الخيارات الواقعية هي OM3 أو OM4 أو OM5.

OM3 - العمود الفقري السائد

كان OM3 هو أول ألياف متعددة الأوضاع محسنة بالليزر مقاس 50/125 ميكرومتر مصممة خصيصًا لمصادر VCSEL عند 850 نانومتر. يحتوي على عرض نطاق ترددي مشروط فعال (EMB) يبلغ 2000 ميجاهرتز·كم ويدعم 10GBASE-SR إلى 300 متر و100GBASE-SR4 إلى 70 مترًا. يظل OM3 منتشرًا على نطاق واسع في بيئات المؤسسات ومراكز البيانات حيث تكون مسافات الارتباط معتدلة ومسائل التحكم في التكلفة.

حيث يناسب OM3 بشكل أفضل: عمليات النشر الجديدة مع وصلات أقل من 100 متر عند 40 جيجا/100 جيجا، أو أقل من 300 متر عند 10 جيجا، حيث لا تبرر الميزانية قسط OM4.

OM4 - نطاق ترددي أكبر، مساحة رأس أكبر

يقوم OM4 بمضاعفة تردد EMB إلى 4700 ميجاهرتز/كم عند 850 نانومتر، وهو ما يترجم مباشرة إلى مدى أطول بسرعات أعلى. عند 10G، يمتد نطاق OM4 من 300 متر (OM3) إلى 400 متر. عند 100 جيجا (100GBASE-SR4)، يصل OM4 إلى 100 متر مقابل 70 مترًا في OM3. غالبًا ما تُحدث هذه الـ 30 مترًا الإضافية فرقًا بين الرابط القابل للتطبيق والرابط الذي يقع خارج المواصفات.

حيث يناسب OM4 بشكل أفضل: مشاريع مراكز البيانات والحرم الجامعي حيث تقع بعض الروابط في نطاق 70-150 مترًا عند 40 جيجا/100 جيجا، أو حيث يلزم هامش ارتباط إضافي لاستيعاب أسلاك التصحيح والوصلات والموصلات دون المخاطرة بخسارة الميزانية.

OM5 - الوضع المتعدد واسع النطاق لـ SWDM

يشترك OM5 في نفس نطاق EMB البالغ 4700 ميجاهرتز · كم عند 850 نانومتر مثل OM4، لذلك بالنسبة لتطبيقات الطول الموجي الفردي التقليدية -، فإنه يعمل بشكل مماثل. ما يميز OM5 هو مواصفاته الموسعة عبر نطاق الطول الموجي 850-953 نانومتر، والمصمم لدعم تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي القصير (SWDM). يسمح SWDM لأربعة أطوال موجية بالسفر عبر زوج واحد من الألياف، مما يتيح نقل 100G على أليافين فقط بدلاً من ثمانية.

تحتIEEE 802.3 سم (400 جيجا بايت-SR4.2)، يدعم OM5 400 جيجا عبر أربعة أزواج من الألياف بطول يصل إلى 150 مترًا، مقارنة بـ 100 مترًا على OM4 و70 مترًا على OM3.

المكان الذي يناسبه OM5 بشكل أفضل: المشروعات ذات خطة واضحة لاستخدام أجهزة إرسال واستقبال SWDM أو 400GBASE-SR4.2، وحيث يكون تقليل عدد الألياف في البيئات عالية الكثافة- أولوية في التصميم. إذا لم يكن للمشروع متطلبات محددة لـ SWDM، فإن OM4 يوفر نفس أداء الطول الموجي الفردي- بتكلفة كابل أقل.

ماذا عن الإرث OM1 وOM2؟

كانت OM1 (62.5/125 ميكرومتر) وOM2 (50/125 ميكرومتر، غير محسنة بالليزر-) هي الاختيارات القياسية متعددة الأوضاع خلال أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. لا تزال موجودة في العديد من المباني القديمة. القيد الحرج: يمكن لـ OM1 حمل 10GBASE-SR فقط حوالي 26-33 مترًا، ويصل OM2 إلى 82 مترًا تقريبًا عند 10G. عند 40 جيجا وما فوق، لا يكون أي نوع من الألياف قابلاً للتطبيق.

إذا كان مشروع الترقية يشتمل على بنية أساسية OM1 أو OM2 وكان الهدف هو 10 جيجا بايت أو أعلى، فإن استبدال الكبل بـ OM4 أو الوضع الفردي يكون دائمًا أكثر عملية من محاولة إعادة استخدام الألياف القديمة مع الوضع-أسلاك تصحيح التكييف، التي تضيف التكلفة والتعقيد ومخاطر استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

أنواع الألياف أحادية الوضع: OS1 مقابل OS2

على جانب الوضع الفردي، فإن الدرجتين هما OS1 وOS2، ويتم تعريفهما بواسطةتوصيات ITU-T G.652والمشار إليها في معايير TIA وISO/IEC.

OS1يغطي -كابلات داخلية أحادية الوضع مخزنة مؤقتًا بحد أقصى للتوهين يبلغ 1.0 ديسيبل/كم عند 1310 نانومتر و1550 نانومتر. لقد كان شائعًا في تركيبات الكابلات الهيكلية ذات الوضع الفردي المبكر.

OS2يغطي الألياف السائبة-الأنبوبية والصفرية-المائية- من الألياف أحادية الوضع بحد أقصى للتوهين قدره 0.4 ديسيبل/كم عند 1310 نانومتر و0.3 ديسيبل/كم عند 1550 نانومتر. يدعم التوهين المنخفض الروابط الأطول وهو ضروري لتطبيقات WDM التي تستخدم أطوال موجية في نطاق 1360-1460 نانومتر.

بالنسبة لعمليات التثبيت ذات الوضع الفردي الجديد، فإن OS2 هو التوصية القياسية. وهو يدعم كل تطبيق Ethernet أحادي الوضع الحالي والمخطط له، ويوفر ميزانية ارتباط أفضل بشكل ملحوظ، ويكون فرق التكلفة مقابل OS1 ضئيلًا في معظم الأسواق. للحصول على مقارنة مفصلة، ​​راجع لدينادليل الألياف أحادي الوضع OS1 مقابل OS2.

أفضل التطبيقات للوضع الفردي والألياف المتعددة الأوضاع

يكون اختيار الألياف أكثر وضوحًا عندما يبدأ القرار ببيئة التطبيق بدلاً من كتالوج المنتج.

مراكز البيانات

داخل مراكز البيانات، تعمل غالبية الروابط على مسافة أقل من 100 متر - في كثير من الأحيان أقل من 30 مترًا بين أعلى-المحولات والخوادم. في هذه البيئة، يعد OM4 متعدد الأوضاع مع بصريات SR أو SR4 هو الخيار السائد، مدفوعًا بتوفير التكلفة عبر مئات أو آلاف المنافذ. كما تفضل كثافة المنفذ العاليةأسلاك التصحيح MPO/MTPوالهندسة البصرية الموازية.

ومع ذلك، تقوم مراكز البيانات ذات النطاق الكبير ومرافق المؤسسات الكبيرة بنشر ألياف أحادية الوضع بشكل متزايد لاتصالات العمود الفقري-الطبقة وبين-الصالات حيث تتجاوز الروابط 100 متر أو عندما يتم التخطيط للترحيل بسرعة 400 جيجا/800 جيجا. النمط الشائع هو الوضع المتعدد للورقة-إلى-العمود الفقري داخل جراب، والوضع الفردي للعمود الفقري-إلى-العمود الفقري عبر المنشأة.

شبكات الحرم الجامعي والمؤسسات

تجمع بيئات الحرم الجامعي عادةً بين المسارات الأفقية القصيرة داخل المباني مع روابط أساسية أطول بين المباني. يتمثل النهج العملي في الوضع المتعدد لتوزيع-اتصالات الطبقات داخل مبنى واحد (حيث تظل المسافات أقل من 300 متر عند 10G)، والوضع الفردي لجميع-الروابط الأساسية بين المباني.

أحد الأمور الأكثر شيوعًا في شبكات الحرم الجامعي هو نشر الأوضاع المتعددة للارتباط الأساسي بين مبنيين يفصل بينهما مسافة 200 متر بسرعة 1G أو 10G، ثم اكتشاف بعد ثلاث سنوات أن ترقية 40G أو 100G تتطلب إعادة توصيل الارتباط-لأن الوصول إلى الأوضاع المتعددة بهذه السرعات يقل عن 200 متر.

المنشآت الصناعية والتصنيعية

غالبًا ما تشتمل المواقع الصناعية على أنظمة تحكم موزعة، وأتمتة العمليات، وكاميرات مراقبة منتشرة عبر مساحات مادية كبيرة. يعد امتداد الكابلات من 500 متر إلى عدة كيلومترات أمرًا شائعًا، وقد تشتمل البيئة على EMI عالي من المحركات ومعدات اللحام وتوزيع الطاقة - حيث تكون مناعة الألياف للتداخل الكهرومغناطيسي ميزة أساسية.

يعد الوضع الفردي هو الاختيار القياسي للوصلات الأساسية الصناعية نظرًا لأن المسافات تتجاوز عادة مدى الوصول متعدد الأوضاع. بالنسبة للروابط الأقصر للأجهزة الفردية أو لوحات التحكم المحلية، يمكن أن يعمل الوضع المتعدد، ولكن العديد من المصممين الصناعيين يفضلون توحيد الوضع الفردي في جميع أنحاء المنشأة لتبسيط عملية توفير الطاقة وتقليل تعقيد التدريب وتجنب-مشكلات استكشاف أخطاء الألياف المختلطة وإصلاحها. انظر لدينادليل تطبيق الألياف الضوئيةللمزيد من السيناريوهات-الخاصة بالصناعة.

شبكات المراقبة والأمن

يمكن لأنظمة المراقبة المدمجة والمفردة-والتي تحتوي على كاميرات مركزة في مبنى واحد أو منطقة صغيرة أن تستخدم الأوضاع المتعددة بفعالية. بالنسبة لشبكات الكاميرات الموزعة عبر الحرم الجامعي أو مرفق انتظار السيارات أو المحيط - حيث يتجاوز تشغيل الكابل الفردي بانتظام 300 متر - في الوضع الفردي معوحدات SFP أحادية الوضعهو الخيار الأكثر موثوقية. إن تكلفة سحب الألياف ذات الوضع الواحد قابلة للمقارنة مع الوضع المتعدد، ويمكن التحكم في فرق تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال لكل-كاميرا على نطاق معظم عمليات نشر المراقبة.

المدارس والمستشفيات والمرافق الحكومية

غالبًا ما تتطلب هذه البيئات تصميمًا مختلطًا: وضع متعدد لغرف المعدات عالية الكثافة وخزائن الخوادم، ووضع واحد للروابط الأساسية التي تربط العديد من المباني في الحرم الجامعي. عامل التخطيط الرئيسي هو أن هذه المرافق تتمتع عادةً بعمر خدمة طويل - 15 إلى 25 عامًا للبنية الأساسية للكابلات - لذا فإن التصميم للسرعات الحالية فقط يعد بمثابة وصفة للترقيات المكلفة في منتصف العمر-. بالنسبة للروابط الأساسية، تعد الألياف ذات الوضع الواحد استثمارًا أكثر أمانًا-على المدى الطويل حتى لو كان معدل البيانات الحالي هو 1 جيجا أو 10 جيجا فقط.

الأخطاء الشائعة في اختيار الألياف

تكشف الخبرة عبر المئات من مشاريع نشر الألياف عن العديد من الأخطاء المتكررة التي تزيد التكلفة أو تحد من القدرة المستقبلية.

الخطأ 1: اختيار نوع الألياف يعتمد فقط على السرعة الحالية.قد لا يدعم مصنع الكابلات متعدد الأوضاع المثبت لـ 10G 100G على نفس المسافات. تحقق دائمًا من جدول مسافة السرعة- لمستوى الترقية التالي المخطط له، وليس فقط المستوى الحالي.

الخطأ 2: مقارنة تكلفة الكابل دون تضمين أجهزة الإرسال والاستقبال.غالبًا ما يمثل كابل الألياف الجزء الأصغر من إجمالي تكلفة الارتباط. عادةً ما تكون تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال وإنهاء الموصل ونفقات الترقية المستقبلية أكثر أهمية.

الخطأ 3: خلط الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع على نفس الرابط. أجهزة الإرسال والاستقبال أحادية الوضع ومتعددة الأوضاعغير متوافقة مع بعضها البعض-. إن توصيل جهاز إرسال واستقبال SR بألياف أحادية الوضع، أو توصيل جهاز إرسال واستقبال LR بألياف متعددة الأوضاع، لن ينتج عنه وصلة عمل. يجب أن يستخدم كل رابط أليافًا وبصريات متطابقة.

الخطأ 4: إعادة استخدام ألياف OM1/OM2 القديمة لشبكة 10G+ دون اختبار.قد لا تلبي الألياف القديمة متعددة الأوضاع متطلبات النطاق الترددي المشروط لـ 10GBASE-SR. قبل إعادة الاستخدام، تحقق من درجة الألياف المثبتة واختبر فقدان الارتباط الفعلي - أو خطط لإعادة- توصيل الكابلات.

الخطأ 5: تجاهل ميزانية فقدان الارتباط.تفترض أرقام الحد الأقصى للوصول في معايير IEEE موصلات نظيفة، وأدنى حد من التوصيلات، وقيم خسارة محددة -لكل- كيلومتر. في عمليات التثبيت الحقيقية التي تحتوي على لوحات توصيل ووصلات وموصلات متعددة، قد تكون المسافة الفعلية التي يمكن تحقيقها أقصر. احسب دائماميزانية فقدان الارتباطقبل الانتهاء من اختيار نوع الألياف وجهاز الإرسال والاستقبال.

قائمة التحقق من اختيار الألياف

قبل اتخاذ قرار الشراء، قم بالإجابة على هذه الأسئلة الستة:

1. ما هي مسافة الارتباط الفعلية؟قم بقياس أو تقدير مسار الكابل الفعلي، وليس مسافة الخط -المستقيم. قم بتضمين الرافعات الرأسية، وتوجيه علبة الكابلات، وأطوال سلك التصحيح في كلا الطرفين.

2. ما هو معدل البيانات الذي يحتاج الارتباط إلى حمله الآن وفي دورة الترقية التالية؟تحقق من جدول المسافة-للسرعة أعلاه. إذا كان الوصول متعدد الأوضاع إلى مستوى السرعة المخطط التالي ضيقًا أو غير كافٍ، فإن الوضع الفردي هو الاستثمار الأكثر أمانًا.

3. أين يوجد ضغط الميزانية - كبل أو بصريات أو دورة حياة؟بالنسبة للارتباطات القصيرة التي تحتوي على عدد كبير من المنافذ، قد يهيمن توفير أجهزة الإرسال والاستقبال المتعددة الأوضاع. بالنسبة للروابط الطويلة أو البنية الأساسية-لعمر الخدمة-الطويلة، تكون تكلفة دورة حياة الوضع الفردي أقل عادةً.

4. هل هذا تثبيت جديد أم ترقية للكابل الموجود؟تتمتع المباني الجديدة بالحرية الكاملة في الاختيار. يجب أن تأخذ الترقيات في الاعتبار الألياف الموجودة بالفعل في الأرض أو في الجدران. تحقق من درجة الألياف المثبتة قبل افتراض أنها تدعم سرعات أعلى.

5. ما هي أنواع الموصلات التي يتطلبها التصميم؟غالبًا ما يتم استخدام تصميمات مراكز البيانات عالية الكثافة-.موصلات MPO/MTPمع البصريات الموازية. تستخدم تصميمات الحرم الجامعي والمباني بشكل أكثر شيوعًا تقنية LC المزدوجة. تتوفر عائلتا الموصلات في إصدارات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع، ولكن القاعدة المثبتة قد تقيد الاختيار.

6. إلى متى ستظل البنية التحتية للكابلات في الخدمة؟إذا كانت الإجابة أكثر من 10 سنوات، ففكر في قابلية التوسع المستقبلية بشكل كبير. ستدعم الألياف أحادية الوضع المثبتة اليوم سرعات الشبكة التي لم يتم توحيدها بعد. تتمتع الألياف متعددة الأوضاع المثبتة اليوم بسقف معروف عند الوصول إلى كل مستوى من مستويات السرعة.

الأسئلة المتداولة

هل الألياف أحادية الوضع أفضل دائمًا من الألياف متعددة الأوضاع؟

ليس لكل رابط. يعتبر الوضع الفردي متفوقًا من حيث المسافة وقابلية التوسع في عرض النطاق الترددي وميزانية الارتباط - ولكن بالنسبة للروابط القصيرة التي يقل طولها عن 100 متر، فإن الأوضاع المتعددة مع بصريات VCSEL توفر أداءً مشابهًا بتكلفة أقل بكثير لجهاز الإرسال والاستقبال. السؤال ليس ما هي الألياف "الأفضل" في الملخص، ولكن أي نوع من الألياف يتوافق مع مسافة الارتباط المحددة ومتطلبات السرعة والميزانية.

هل أصبحت الألياف متعددة الوسائط قديمة؟

لا، تستمر الألياف متعددة الأوضاع في التطور - وقد تم توحيد OM5 في عام 2017 لتطبيقات SWDM، وأضاف IEEE 802.3cm مواصفات 400G متعددة الأوضاع في عام 2020. ويظل الوضع المتعدد هو الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة-للروابط قصيرة المدى لمراكز البيانات والمؤسسات. ما تغير هو أن السرعة التي تصبح بها قيود الوصول متعدد الأوضاع ذات صلة قد انخفضت مع كل جيل جديد من السرعة.

ما نوع الألياف الذي يجب أن أستخدمه لشبكة 10G Ethernet؟

عند 10G، يغطي OM3 متعدد الأوضاع ما يصل إلى 300 متر وOM4 حتى 400 متر باستخداموحدات 10GBASE-SR SFP+. يغطي الوضع الفردي مع 10GBASE-LR ما يصل إلى 10 كم. بالنسبة للروابط التي يقل طولها عن 300 متر، يعد الوضع المتعدد هو الاختيار القياسي الفعال من حيث التكلفة-. بالنسبة للروابط التي يزيد طولها عن 300 متر، أو إذا كنت تخطط للترقية إلى 25 جيجا/40 جيجا/100 جيجا على نفس الكابل، فإن الوضع الفردي يكون أكثر عملية.

ما نوع الألياف الذي يجب أن أستخدمه لشبكة 100G Ethernet؟

عند 100 جيجا، يصل مدى OM4 المتعدد الأوضاع إلى 100 متر (100GBASE-SR4) ويصل OM3 إلى 70 مترًا. يصل الوضع الفردي إلى 500 متر (100GBASE-DR)، أو 2 كيلومتر (100GBASE-FR1)، أو 10 كيلومتر (100GBASE-LR4). إذا كان الرابط أقل من 100 متر، فإن بصريات SR4 متعددة الأوضاع تكون أقل تكلفة بشكل ملحوظ. فوق 100 متر، مطلوب وضع واحد.

هل يمكنني مزج الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع في نفس الشبكة؟

نعم - تستخدم العديد من الشبكات كليهما. يستخدم التصميم الشائع الوضع المتعدد -لوصلات الوصول والتوزيع قصيرة المدى داخل المباني، والوضع الفردي للروابط الأساسية بين المباني أو عبر الحرم الجامعي. ما لا يمكنك فعله هو توصيل الألياف أحادية الوضع بجهاز إرسال واستقبال متعدد الأوضاع أو العكس داخل نفس الرابط. يجب أن يستخدم كل رابط أليافًا وبصريات متطابقة.

ماذا يحدث إذا كنت بحاجة إلى ترقية شبكة OM2 الحالية إلى 10G؟

تدعم ألياف OM2 10GBASE-SR لحوالي 82 مترًا فقط. إذا كانت الروابط الخاصة بك أقصر من ذلك وكانت الموصلات في حالة جيدة، فقد يكون من الممكن إعادة استخدامها من خلال الاختبار المناسب. بالنسبة للروابط الأطول من 82 مترًا، ستحتاج إلى إعادة-الكابل باستخدام OM3/OM4 أو التبديل إلى الوضع الفردي. يمكن لجهاز إرسال واستقبال 10GBASE-LRM مزود بسلك تصحيح التكييف-الوضع أن يوسع مدى الوصول على الوضع المتعدد القديم إلى حوالي 220 مترًا، ولكن هذا يزيد من التكلفة والتعقيد.

كيف يمكنني حساب ميزانية فقدان وصلة الألياف؟

ميزانية فقدان الارتباط هي الحد الأقصى المسموح به للخسارة البصرية بين المرسل والمستقبل. ابدأ بقدرة الإرسال المحددة لجهاز الإرسال والاستقبال والحد الأدنى من حساسية جهاز الاستقبال، ثم اطرح الخسائر من كل مكون في الرابط: توهين الألياف لكل كيلومتر، وخسارة الموصل لكل زوج متزاوج، وفقدان الوصلة، وأي هامش إضافي. إذا تجاوز إجمالي فقدان الارتباط الميزانية، فلن يعمل الارتباط بشكل موثوق. للحصول على قيم الخسارة التفصيلية حسب نوع الألياف، راجعدليل اختبار الألياف الخاص بـ Fluke Networksأو معيار TIA-568.3.

خاتمة

لكل من الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع دور واضح في البنية التحتية الحديثة للشبكة. لا يتعلق الاختيار بالتقنية الأفضل - بل يتعلق بمطابقة نوع الألياف مع مسافة الارتباط ومعدل البيانات الحالي والمستقبلي وبنية التكلفة وعمر خدمة التثبيت.

بالنسبة للروابط قصيرة المدى- التي يقل طولها عن 100 متر، تظل الألياف متعددة الأوضاع مع البصريات المعتمدة على VCSEL-الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة-في مراكز البيانات والديكورات الداخلية للمباني. بالنسبة للروابط الأساسية، واتصالات الحرم الجامعي، وأي مسار قد تحتاج فيه الشبكة إلى حمل 100 جيجا بايت أو أسرع لمسافة تزيد عن 100 متر، فإن الألياف أحادية الوضع هي الاستثمار الأكثر عملية والأكثر أمانًا في المستقبل-. تستخدم العديد من شبكات العالم-الحقيقي كليهما، حيث تتعامل الأوضاع المتعددة مع الروابط القصيرة{10}}عالية الكثافة والوضع الفردي الذي يغطي كل شيء خارج هذا النطاق.

بحاجة إلى مساعدة في اختيار نوع الألياف المناسب،موصلأو تجميع الكابلات لمشروعك؟ يقدم فريقنا الهندسي توصيات مستندة إلى -التطبيقات،تصميم حلول الألياف الضوئيةواختيار المنتج المتوافق والدعم الفني.اتصل بنالمناقشة متطلبات الشبكة الخاصة بك.