Ljósleiðari er tæknin til að senda upplýsingar sem ljóspúls í gegnum þunna gler- eða plastþræði. Í stað þess að færa rafeindir í gegnum kopar, leiðir ljósleiðarahlekkur ljóseindir niður nákvæmlega hannaðan kjarna, sem er ástæðan fyrir því að trefjar geta borið miklu meiri gögn yfir miklu lengri vegalengdir með minni truflunum en kopar Ethernet kaðall.
Þessi handbók fjallar um hvað ljósleiðari er, hvernig ljósleiðarahlekkur virkar líkamlega, stýrikerfis- og OM kapalflokkana sem þú munt sjá á hverju gagnablaði, hvernig trefjar eru í samanburði við kopar og hagnýtan ákvörðunarramma til að velja rétta kapalinn fyrir netið þitt. Dæmin styðjast við raunverulegar verkfræðilegar takmarkanir, ekki bara kennslubókalýsingar.
Hvað er ljósleiðari?
Ljósleiðari er notkun ljósleiðara til að senda gögn með ljósi. Ljósleiðari er eitt hár-þunnt hárgler eða, í sumum-skömmum forritum, plasti. Ljósleiðari er fullunnin samsetning sem verndar eina eða fleiri af þessum trefjum með styrktarhlutum, stuðpúðum og jakkum.
Einfaldasta leiðin til að hugsa um það: ljósleiðari flytur gögn með ljósi í stað rafmagns. Þessi eina breyting er það sem gerir trefjar að burðarás nútíma internetsins, of stórum gagnaverum, farsímaframhali og bakhali og FTTH aðgangsnetum.
Hvernig virkar ljósleiðari?
Ljósleiðarahlekkur breytir rafboðum í ljós, sendir það ljós niður í glerkjarna og breytir því aftur í rafboð yst. Fimm hlutir gerast í röð:
- Tæki (rofi, leið, OLT, netþjónn NIC) framleiðir rafmerki.
- Senditæki notar leysir (fyrir staka-stillingu) eða VCSEL/LED (fyrir fjölstillingu) til að breyta merkinu í mótað ljós á tiltekinni bylgjulengd - venjulega 850 nm, 1310 nm eða 1550 nm.
- Ljósið dreifist í gegnum trefjakjarnann, bundið af heildar innri endurspeglun.
- Ljósnemi við móttökutækið breytir ljósinu aftur í rafmerki.
- Móttökutækið afkóðar merkið og sendir það upp í stafla.
Inni í ljósleiðara: Kjarni, klæðning, húðun
Sérhver ljósleiðari hefur þrjú sammiðja lög:
- Kjarni- glerrásin sem ljósið fer í raun um. Einfaldar-trefjar eru með kjarna í kringum 8–10 µm; multimode trefjar eru venjulega með 50 µm kjarna (62,5 µm í eldri OM1).
- Klæðning- glerlag sem umlykur kjarnann með aðeins lægri brotstuðul. Flestir fjarskiptaleiðarar nota 125 µm klæðningu.
- Húðun- hlífðarakrýlatlag (venjulega 250 µm) sem verndar glerið fyrir raka og meðhöndlunarskemmdum.
Handan við beru trefjarnar bætir fullunnin kapall við stuðpúða, aramíðgarni, vatns-blokkandi hlaupi eða límbandi og ytri jakka.Laust-túpa og þétt-buffað hönnunþjóna mjög ólíku umhverfi - lausu-röri fyrir utandyra og bein-grafarhlaup, þétt-buffað fyrir innanhúss kapal.
Hvers vegna heildar innri ígrundun skiptir máli
Ljós helst í kjarna vegna þess að klæðningin hefur lægri brotstuðul. Þegar ljós lendir á mörkum kjarna og klæðningar í nógu grunnu horni, endurkastast það algjörlega aftur inn í kjarnann í stað þess að leka út - fyrirbæri sem kallast heildar innri endurspeglun. TheLjósleiðarafélagiðlýsir þessu sem grundvallarreglunni sem gerir sjónsendingu mögulega.
Það er líka ástæðan fyrir því að trefjar þola mildar beygjur. Það er ekki ástæðan fyrir því að trefjar þola misnotkun: brjóta í bága við lágmarksbeygjuradíus kapalsins og þú myndar stórbeygjutap; láttu ryk sitja á endahlið tengisins og þú myndar tap á innsetningu og endurspeglun.
Helstu gerðir ljósleiðarakapla: Einföld-stilling vs fjölstilling
Fyrsta ákvörðunin í hvaða trefjaverkefni sem er er einn-hamur eða multimode. Allt annað - tengi, senditæki, fjarlægð, kostnaður - leiðir af því vali.
Single-Trefjar (SMF)
Einfaldar-ham trefjar hafa mjög þröngan kjarna (venjulega 8–10 µm) sem styður aðeins eina útbreiðsluham. Ljós ferðast í meginatriðum í beinni línu niður kjarnann, sem kemur í veg fyrir dreifingu móta og leyfir mjög langan seilingu.
Einstök-stilling er sjálfgefin fyrir:
- Fjarskiptakerfi fyrir langlínur-og neðanjarðarlestarkerfi
- ISP burðarás og samansafnstenglar
- Háskólasvæði og byggja-til-að byggja upp burðarás
- Samtenging gagnavera (DCI) milli vefsvæða
- FTTH, FTTB og önnur aðgangsnet
Nútíma trefjar í einum-stillingu eru flokkaðir sem OS1 eða OS2. Aðgreiningin snýst að mestu um snúrubyggingu (þétt-buffað vs laust-rör) og dempun á kílómetra, ekki glerið sjálft.OS2 er staðlað val fyrir utandyra, langa-fjarlægð og FTTH dreifing, en OS1 er algengara í stýrðu umhverfi innandyra.
Multimode Fiber (MMF)
Multimode trefjar eru með stærri 50 µm kjarna sem styður margar samtímis ljósleiðir. Það gerir það ódýrara að tengja ljós inn í - VCSEL senditæki eru umtalsvert ódýrari en DFB leysir sem notaðir eru fyrir langa-einföldu-stillingu - en mismunandi stillingarleiðir berast til móttakarans á aðeins mismunandi tímum, sem takmarkar ná.
Multimode er venjulega notað fyrir:
- Efst-af-rekki og blaðsíðu-hryggstengla í gagnaveri
- Server-til-að skipta um og geymslutengingar
- Stuttar byggingar- eða gólfstoðir
- Rannsóknar- og prófunarumhverfi
OM1 til OM5 flokkarnir ná yfir sífellt meiri-fjölstillingar trefjar.OM3 og OM4 ná yfir yfirgnæfandi meirihluta nýrra gagnavera, með OM5 bætt við þegar breiðband stutt-bylgjulengdar margföldun (SWDM) er í spilun.
OS1, OS2 og OM1–OM5: Forskriftir og dæmigerð útbreiðsla
Taflan hér að neðan tekur saman hvernig hver flokkur stendur sig með algengum Ethernet hlutföllum. Fjarlægðartölur koma frá IEEE 802.3 stöðlum fyrir viðkomandi PMD; lengri náir eru mögulegir með sérhæfðri ljósfræði.
| Flokkur | Tegund trefja | Kjarnaþvermál | Dæmigerð bylgjulengd | Náðu í 10G | Ná í 40/100G | Dæmigert notkun |
|---|---|---|---|---|---|---|
| OS1 | Einstök-stilling | ~9 µm | 1310 / 1550 nm | 10 km+ | 10–40 km | Einfaldar-stillingar innanhúss |
| OS2 | Einstök-stilling | ~9 µm | 1310 / 1550 nm | 10–40 km+ | 10–80 km með viðeigandi ljósfræði | Úti, -langflug, FTTH, DCI |
| OM1 | Multimode | 62.5 µm | 850 nm | 33 m | Ekki mælt með því | Eldri uppsetningar |
| OM2 | Multimode | 50 µm | 850 nm | 82 m | Ekki mælt með því | Eldri fyrirtækis staðarnet |
| OM3 | Multimode (leysir-bjartsýni) | 50 µm | 850 nm | 300 m | 100 m við 40G/100G | Almennt gagnaver með stuttri fjarlægð |
| OM4 | Multimode (leysir-bjartsýni) | 50 µm | 850 nm | 400 m | 150 m við 40G/100G | Gagnaver með meiri-afköstum |
| OM5 | Breiðband multimode | 50 µm | 850–953 nm | 400 m+ | 150 m við 40G/100G; styður SWDM | Gagnaver sem skipuleggja SWDM |
Einstök-hamur vs Multimode Fiber
| Þáttur | Einstök-stilling | Multimode |
|---|---|---|
| Stærð kjarna | 8–10 µm | 50 µm (62,5 µm fyrir OM1) |
| Ljósgjafi | DFB eða FP leysir | VCSEL eða LED |
| Dæmigert ná | Tugir kílómetra | Allt að nokkur hundruð metrar |
| Ljóstæknikostnaður | Hærra á hverja höfn | Lægra fyrir stutta seilingu |
| Kapalkostnaður | Sambærilegt, stundum lægra | Sambærilegt |
| Best fyrir | Backbone, FTTH, DCI, langir hlekkir | Inni í--rekkinu, blaða-hrygg, rannsóknarstofu |
Áreiðanleg þumalputtaregla: ef hlekkurinn fer einhvern tíma út úr byggingu, er sjálfgefið í stakri-stillingu. Ef það er inni í einni aðstöðu og er undir nokkur hundruð metrum, vinnur multimode venjulega á heildarkostnaði.
Af hverju ljósleiðarar styðja meiri bandbreidd en kopar
Bandbreiddarkostur Fiber er ekki markaðssetning - heldur kemur frá eðlisfræði. Optísk tíðni er nokkrum stærðargráðum hærri en tíðnirnar sem hægt er að ná á snúnu pari, þannig að hægt er að stilla einni trefjar með miklu fleiri gögnum á sekúndu. Með margföldun bylgjulengdarskiptingar getur einn strengur borið heilmikið af sjálfstæðum rásum á 100G, 200G eða 400G hvor.IEEE 802.3skilgreinir nú þegar 400G og 800G Ethernet yfir trefjar; ekkert nálægt er til yfir kopar í þýðingarmikilli fjarlægð.
Hversu langt geta ljósleiðarar sent gögn?
Útbreiðsla fer eftir trefjaflokknum, senditækinu og kostnaðarhámarki tengingarinnar sem tapar - ekki eingöngu á snúrunni. Sem viðmiðunarpunktar:
- OM3/OM4 fjölstilling við 10GBASE-SR: 300 m / 400 m
- OS2 einn-hamur við 10GBASE-LR (1310 nm): 10 km
- OS2 við 10GBASE-ER (1550 nm): 40 km
- OS2 við 10GBASE-ZR með línu-hliðarljóstækni: 80 km
- Samhæfð DWDM kerfi: hundruð til þúsundir kílómetra með mögnurum
Eru trefjar öruggari en kopar?
Erfiðara er að tappa á trefjar leynilega en kopar Ethernet. Að setja óvirkan krana á trefjar veldur venjulega mælanlegu innsetningartapi og bakspeglun, sem hvort tveggja getur OTDR eða virkur hlekkur fylgst með. Kopar lekur aftur á móti rafsegulgeislun sem hægt er að taka upp í nágrenninu.
Þetta gerir ljósleiðara ekki „öruggt“ eitt og sér - að ákveðnum árásarmanni með líkamlegan aðgang og réttur skeytibúnaður getur samt tapað á trefjar. Meðhöndlaðu trefjar sem sterkari líkamlegan-lagsgrunn, ekki sem staðgengil fyrir dulkóðun og aðgangsstýringu.
Ókostir og takmarkanir ljósleiðara
Trefjar eru rétta svarið fyrir flesta-afkastamikla tengla, en það hefur raunverulega galla.
Hærri upphafskostnaður á stuttum hlekkjum
Fyrir 20 m hlaup á milli rofa og borðtölvu er Cat 6 plástursnúra hraðari, ódýrari og auðveldari en trefjavalkostur. Trefjasendingar, skeytiverkfæri, samrunaskerar og OTDR prófunarbúnaður bæta við raunverulegum fjármagnskostnaði.
Sérhæfðari uppsetning
Trefjar þola slæma vinnu illa.Rétt uppsetningþýðir að virða beygjuradíus, stjórna togspennu, halda tengjum hreinum og prófa hverja lokun. Að sleppa þessum skrefum framleiðir tengla sem standast samfellupróf en mistakast undir álagi.
Engin innfæddur kraftafhending
Venjulegur trefjar bera engan rafstraum, þannig að hann getur ekki skilað PoE í myndavélar, aðgangsstaði eða síma. Hybrid kaplar sem sameina trefjar og kopar aflleiðara eru til, en þeir eru í öðrum vöruflokki.
Samhæfni gildra
Ljósleiðarahlekkur virkar aðeins þegar allir íhlutir eru sammála: gerð trefja (SM eða MM), tengi (LC, SC, MPO), pólskur (PC, UPC, APC), bylgjulengd og ná til senditækis þurfa allir að passa saman. Missamandi APC og UPC tengi, til dæmis, munu líkamlega passa saman en valda óviðunandi innsetningartapi.
Ljósleiðari vs koparsnúra
| Þáttur | Ljósleiðarasnúra | Kopar (Cat 6/6A/8) |
|---|---|---|
| Merkjamiðill | Ljós | Rafstraumur |
| Hámarks Ethernet ná | 10–80 km (ein-stilling) | 100 m (venjulegt), 30 m fyrir Cat 8 |
| Hæsta studd hlutfall | 400G og 800G í IEEE 802.3 | 40G yfir Cat 8 |
| EMI viðnám | Ónæmir | Viðkvæm |
| Power over snúru | Enginn innfæddur | PoE/PoE+/PoE++ allt að 90 W |
| Uppsagnarkunnátta | Fagmennt vinnuafl, oft samrunasplæsing | Hefðbundin RJ45 krumpur |
| Upphafskostnaður (stuttur hlekkur) | Hærri | Neðri |
| Langtíma stigstærð- | Frábært | Takmarkað |
Heiðarlega svarið við „trefjar eða kopar“ er „bæði, á sínum réttum stað“. Nútíma háskólasvæði keyrir venjulega einhliða-trefjar á burðarrásinni, multimode trefjar inni í sölum gagnavera og kopar frá aðgangsrofum til endatækja.
Algeng forrit ljósleiðara
Fjarskipta- og netgrunnur
Langdrægar-flugfélög keyra þúsundir kílómetra af stakri-stillingu ljósleiðara milli borga, upplýst með DWDM samhæfðum ljósleiðara. Sæstrengir sem tengja saman heimsálfur eru einnig ljósleiðarar -, venjulega með optískum mögnurum (EDFA) á 50–100 km fresti.
Hyperscale og Enterprise Data Centers
Inni í nútíma gagnaveri eru blað-til-hryggstenglar venjulega MPO-byggðir samhliða ljósfræði yfir OM4 eða OM5, og þjónn-til-blaðstenglar eru oft LC tvíhliða á OM3/OM4.MPO og MTP trunk og breakout snúrureru það sem gerir 40G, 100G og 400G tengiþéttleika hagnýt í mælikvarða.
FTTH og breiðbandsaðgangur
Trefjar inn á heimilið nær eins-stillingu trefjar frá OLT, í gegnum óvirkan ljósskiptarof, til ONT hjá hverjum áskrifanda. Dæmigerður GPON eða XGS-PON arkitektúr þjónar 32 eða 64 heimilum frá einni PON tengi og styður gígabita-flokk niðurtenglahraða. Nákvæm hönnun áFTTH aðgangsneter þess virði eigin leiðarvísir.
Iðnaðar, læknisfræði og skynjun
Í verksmiðjum koma trefjar í stað kopars á hvaða hlekk sem er sem fer yfir há-spennubúnað eða breytilegt-tíðnidrif - kopar tekur upp of mikinn rafhljóð til að vera áreiðanlegur. Læknissjársjár nota trefjabúnt til að skila ljós- og myndgögnum. Dreifðir trefjaskynjarar nema titring, hitastig og álag meðfram leiðslum, jaðri og mannvirkjum.
Hvernig á að velja rétta ljósleiðarasnúruna
Kapalval ætti að byrja á netþörfinni, ekki með vörulínu. Farðu í gegnum þessar fimm spurningar, í röð.
1. Hver er hlekkjafjarlægðin og nauðsynlegur hraði?
Korta fjarlægð á móti IEEE 802.3 PMD sem passar við hraða þinn. 250 m 10G hlekkur getur keyrt OM3; 350 m 10G hlekkur vill OM4 eða staka-stillingu; allt sem er lengra en 550 m við 10G er einhliða{11}}stillingarsvæði. Fyrir 100G/400G hrynja fjölstillingar hratt - ein-stilling er öruggt sjálfgefið fyrir utan eina byggingu.
2. Hvaða senditæki mun kveikja á trefjunum?
Snúran og ljóseiningin verða að passa saman. Staðfestu:
- Trefjagerð: stakur-hamur vs multimode
- Bylgjulengd: 850 nm á móti 1310 nm á móti 1550 nm, eða CWDM/DWDM rist
- Tengi: LC duplex, SC eða MPO/MTP
- Reach forskrift (SR, LR, ER, ZR)
- Duplex vs parallel (MPO) merki
Pörun á röngum senditæki og trefjum er ein algengasta orsök miða „the link is dark“. 10GBASE-LR einhleyp-senditæki á fjölstillingarsnúru getur flakt með hléum eða ekki tengt.
3. Hvaða tengi passar við búnaðinn þinn?
Fjórar tengitegundir sem þú munt sjá á raunverulegum búnaði í dag:
- LC- sjálfgefið á nútíma SFP/SFP+/SFP28 senditækjum og flestum tvíhliða tengla gagnavera
- SC- algengt í fjarskiptum, FTTH ONT og sumum eldri fyrirtækjabúnaði
- MPO/MTP- fjöl-trefjatengi notuð fyrir samhliða 40G/100G/400G ljósfræði og há-tunga
- FC og ST- fannst í eldri netkerfum, prófunarbúnaði og sumum iðnaðaruppsetningum
Nánari lýsing á hverri tegund tengis - þar á meðal pólskur stíll og hvar APC vs UPC skiptir máli - er í okkarLeiðbeiningar um gerð ljósleiðaratengia.
4. Hvað er uppsetningarumhverfið?
Jakkinn og smíðin skipta jafn miklu máli og glerið:
- Innanhússstig eða plenum- loga-jakkar þar sem krafist er samkvæmt kóða (CMR, CMP)
- Útiloftnet- UV-þolinn jakki, oft með ADSS eða mynd-8 smíði
- Bein greftrun eða rás- brynvörður eða gel-fylltur laus-rörsnúra
- Iðnaðar- brynvörður kapall sem er metinn fyrir viðkomandi efna- og vélrænni váhrif
5. Hvernig verður hlekkurinn prófaður?
Skipuleggðu prófun áður en þú dregur snúruna. Að minnsta kosti fær hver lúkning tengiskoðun með trefjasjónauka og innsetningartapspróf með ljósgjafa og aflmæli. Fyrir lengri eða mikilvæga tengla skaltu bæta við OTDR rekstri til að finna hvers kyns há-tapatburði.Fluke Networks gefur út gott uppflettiefnium prófunaraðferðir bæði við vottun og bilanaleit.
Algengar spurningar
Sp.: Hvað er ljósleiðari í einföldum orðum?
A: Ljósleiðari er leið til að senda gögn með því að nota ljóspúls í gegnum þunna glertrefja. Það er tæknin á bak við-háhraðanetið, nútíma gagnaver og flest lang-samskiptanet.
Sp.: Er ljósleiðari hraðari en kopar?
A: Fyrir langar vegalengdir og háan gagnahraða, já - verulega. Einfaldar-trefjar bera venjulega 100G eða 400G yfir tugi kílómetra, en kopar Ethernet nær 40G yfir 30 m (Cat 8) eða 10G yfir 100 m (Cat 6A).
Sp.: Hver er hámarksfjarlægð einfaldrar-stillingar trefja?
A: Það fer eftir senditækinu. Hefðbundið 10GBASE-LR keyrir 10 km, 10GBASE-ER keyrir 40 km, 10GBASE-ZR keyrir 80 km og samfelld DWDM kerfi ná yfir hundruð eða þúsundir kílómetra með mögnun.
Sp.: Er OS2 betra en OS1?
A: Fyrir flestar nýjar uppsetningar, já. OS2 hefur lægri dempun og notar lausa-rörabyggingu sem hentar bæði til notkunar innanhúss og utan, á meðan OS1 er í rauninni þétt-buffaforskrift innandyra með meira tap á kílómetra.
Sp.: Er OM4 betri en OM3?
A: OM4 styður lengri dreifingu á sama hraða - til dæmis, 400 m við 10G á móti 300 m fyrir OM3, og 150 m á móti 100 m við 40G/100G. Ef lengd hlekks er þægilega innan seilingar OM3 er OM3 venjulega -hagkvæmari.
Sp.: Er hægt að nota ljósleiðara utandyra?
A: Já, með réttri byggingu. Útileiðarakaplar eru með UV-þolnum jakka, vatns-blokkandi þáttum og oft brynvarða eða lausa-rörhönnun. Innandyra-kapal ætti ekki að nota utandyra og öfugt.
Sp.: Hvaða tengi eru notuð fyrir ljósleiðara?
A: Algengustu eru LC (nútíma gagnaver og SFP ljósfræði), SC (fjarskipti og FTTH), MPO/MTP (samhliða ljósfræði við 40G og hærri) og FC/ST í eldri eða iðnaðarkerfum.
Sp.: Þarf ljósleiðara senditæki eða mótald?
Svar: Það þarf senditæki - venjulega SFP, SFP+, QSFP+, QSFP28 eða QSFP-DD - sem breytir á milli rafmagns- og ljósmerkja í hvorum enda tengilsins. FTTH þjónusta lýkur venjulega á ONT, sem er íbúðarígildi senditækis.
Sp.: Ber ljósleiðara rafmagn eða PoE?
A: Nei. Venjulegur trefjar senda aðeins ljós. Til að knýja fjarstýrt tæki seturðu annað hvort kopar við hlið trefjarins eða notar blendingur trefja/koparsnúru.
Sp.: Er ljósleiðari viðkvæmur?
A: Glerþræðir eru brothættir, en fullunnin kapall er sterkur þegar hann er settur rétt upp. Flestar bilanir á vettvangi stafa af broti á beygjuradíus, toga of fast við uppsetningu eða lélegri meðhöndlun tengis - ekki vegna bilunar á glerinu sjálfu.
Sp.: Hvenær ætti ég að velja trefjar í stað kopar?
A: Veldu trefjar þegar tengillinn er lengri en 100 m, þegar hann fer yfir rafhljóða umhverfi, þegar hann þarf að styðja við 25G eða meiri hraða eða þegar hann er á leið sem verður dýrt að endurgera síðar. Kopar vinnur enn fyrir stutta aðgangstengla, PoE-knúna endapunkta og litlar skrifstofur.
Niðurstaða
Ljósleiðari er grunnurinn að í raun hvers nútíma-afkastamikils netkerfis - og kapalflokkurinn, tengigerðin og val á senditæki hafa hvert um sig raunveruleg áhrif á hvort tengill skilar sér í samræmi við forskriftina.
- NotaðuOS2 einn-hamurfyrir allt sem yfirgefur byggingu, auk FTTH og langtíma-.
- NotaðuOM4 (eða OM5 fyrir SWDM)fjölstilling fyrir gagnaverstengla í-byggingu undir nokkur hundruð metrum.
- NotaðuOM3þegar fjárhagsáætlun skiptir máli og tengilengd er þægilega innan seilingar.
- Notaðukoparfyrir stutta aðgangstengla, PoE tæki og einfalda skrifstofukapal.
Fyrir innkaup skaltu læsa fjarlægð, hraða, senditæki, tengi, umhverfi og prófunaráætlun. Að vinna þá vinnu fyrirfram - í stað þess að láta valið snúru stýra hönnuninni - er stærsti einstaki spádómurinn um hvort ljósleiðarauppsetning skili árangri yfir allan ætlaðan líftíma.
