Отличие многомодового волокна от одномодового: Разница между многомодовым и одномодовым волокном. Одномодовый и многомодовый оптический кабель

Содержание

Разница и выбор одномодового волокна и многомодового волокна — Knowledge

Разница и выбор одномодового волокна и многомодового волокна

 

По мере того, как скорость передачи данных по каналам связи выше и выше, из-за ее преимуществ от скорости передачи, расстояния, безопасности, стабильности, защиты от помех, расширения и т. Д., Оптическое волокно   все чаще и чаще становится первым выбором в общении.   Мы часто видим спрос на передачу данных на большие расстояния в интеллектуальных строительных проектах, в основном с использованием передачи оптического волокна.   Но пользователь найдет, что в процессе использования существует разница между одномодовым оптоволокном и многомодовым оптоволокном , так что в чем разница между ними, какая ситуация адаптироваться ,   здесь эта статья сделает простой ответ .

 

Прежде всего, независимо от одномодового волокна или многомодового волокна, они оба обеспечивают высокое качество передачи данных на большие расстояния, разница заключается в передаче света по-другому .   В одномодовом волокне распространяется по прямой, без отражения, поэтому расстояние передачи очень далеко.   Многомодовое волокно может нести передачу многоканальных оптических сигналов.

Одномодовое волокно представляет собой оптическое волокно, в котором только одно (большинство из них — два) стекловолокна, диаметр сердечника волокна составляет 8,3 м-м ~ 10 м-м, есть только один режим передачи.   Полоса пропускания одномодового волокна выше, чем у многомодового волокна, но ширина спектра и стабильность источника света имеют более высокие требования, то есть ширина спектра является узкой и стабильность лучше.   Одномодовое волокно имеет более высокую скорость передачи, чем многомодовое волокно, а расстояние передачи в 50 раз выше, чем у многомодового волокна. Поэтому его цена выше, чем многомодовое волокно.

 

По сравнению с многомодовым волокном диаметр сердцевины одномодового волокна намного меньше, а характеристика малой сердцевины делает оптический сигнал, передаваемый в одномодовом волокне, без искажения при перекрытии оптического импульса.   Во всех оптических волокнах одномодовое волокно имеет самую низкую скорость затухания и максимальную скорость передачи.


Многомодовое волокно является другим распространенным типом оптического волокна. Диаметр сердечника составляет 50 мкм ~ 100 мкм , который может передавать многие моды на заданной рабочей длине волны.   Многомодовое волокно может поддерживать большее расстояние передачи, чем двухжильный кабель, а в Ethernet с пропускной способностью 10 Мбит / с и 100 Мбит / с многомодовое оптоволокно может поддерживать дальность передачи до 2000 м. Диаметр сердечника общего многомодового волокна составляет 50 мкм , 62,5 мкм и 100 мкм .

 

Из-за многомодовой модели передачи оптического волокна, равной сотне, каждая постоянная распространения режима и групповая скорость различны, поскольку ширина полосы оптоволокна узкая , большая дисперсия, большая потеря , только подходящая для короткого расстояния и оптической связи с малой пропускной способностью система.


В реальном процессе приложения обычно используется одномодовое волокно , если нормальное расстояние передачи находится далеко, иначе будет использоваться многомодовое волокно. Цена трансивера с одномодовым волокном выше, чем у многомодового волокна .

 

Одним из основных методов различения волокна является проверка диаметра сердцевины волокна и диаметра оболочки, а промышленность сформулировала отраслевой стандарт . Стандартные отраслевые стандарты играют важную роль в выборе волоконно-оптического соединения разъемов и разъемов и инструментов.

Если это внутреннее оптическое волокно, мы также можем различать тип волокна.   Внутренний одномодовый оптический кабель желтый, а внутренний многорежимный оптический кабель — оранжевый.

Optico Communication Co., Ltd является одним из ведущих производителей волоконно-оптических компонентов и волоконных кабелей в Шэньчжэне, Китай с опытом в волоконно-оптической промышленности более 18 лет. Optico Communication Co., Ltd исследует, разрабатывает и производит AWG, MPO, WDM, сплиттер PLC, ODN и т. Д. С хорошим качеством, конкурентоспособной ценой и лучшим обслуживанием. Мы с нетерпением ожидаем установления долгосрочного делового партнерства с вами.

IT SWEET — IT service technologies : IT INFO: Оптоволкно, из чего состоит и как работает, различие между многомодом и одномодом.

Волокно состоит из сердечника, отражающего покрытия, защитного лака и буфера. Чтобы удержать световой сигнал внутри сердечника используется оболочка, играющая роль отражающего слоя. Оптический кабель устроен так, что внутри него множество оптических волокон. Волокна от повреждения защищает буфер (мягкий защитный материал), который, в свою очередь, имеет жесткое покрытие. Структуру оптического волокна можно увидеть на изображении ниже:

Размер сердечника для одномодового волокна составляет 9 мкм, для многомодового – 50 или 62,5 мкм. Чаще всего для многомодового волокна используют сердечники размером 50 мкм. Внешний диаметр оболочки оптического волокна обычно стандартный – 125 мкм. Оптоволокно маркируется в зависимости от соотношения размера сердечника и оболочки. Например: 9/125, 50/125, 62,5/125.

В чем отличие многомода от одномода?
Главное отличие одномодового оптоволокна от многомодового заключается в способе распространения оптического излучения в волокне. Прежде всего, это зависит от размера сердечника световода.

Многомодовое оптоволокно (многомод) или MultiMode (MM) – способность передачи нескольких независимых световых сигналов (мод), которые различаются фазами или длинами волн. Однако это требует большего диаметра сердечника, а с увеличением диаметра сердечника световода увеличивается вероятность отражения света от внешней поверхности сердечника. Возникает модовая дисперсия, иначе говоря – рассеивание. В результате уменьшается пропускная способность и расстояние между повторителями (ретрансляторами) сигнала.
 В цифрах: пропускная способность многомодового оптоволокна — до 2,5 Гбит/с.

Одномодовое оптоволокно (одномод) или SingleMode (SM) – способность передачи только одной моды (одного светового несущего сигнала). Поскольку такое волокно имеет сердечник диаметром 10 мкм и меньше (очень тонкий), при передаче сигнала наблюдается меньшая модовая дисперсия. Это позволяет передавать сигнал на большие расстояния, не используя повторители. Однако одномодовое оптоволокно и сопутствующие компоненты приема-передачи оптического сигнала стоят дороже.

В цифрах: пропускная способность одномодового оптоволокна — 10 Гбит/с и более.
Как правило многомодовый кабель используют при монтаже ВОЛС небольших длин, например, для соединения серверных или офисов, при расстояниях, не превышающих 500-1000 м. При больших расстояниях предпочтительно использовать одномодовый оптический кабель. Сварка оптоволокна этих двух типов принципиально не отличается, небольшие отличия есть только в результатах: одномодовый кабель более критичен к качеству сварки, потери на стыках у одномодового волокна, как правило, выше чем у многомодового.


Передача данных осуществляется посредством излучения и приема оптического сигнала специальным оборудованием, установленным на обоих концах кабеля, которое называется оконечным оборудованием. С его помощью возможно преобразование оптических сигналов в электрические и наоборот. Отсюда и пошло название – медиаконвертеры (конвертеры среды, преобразователи среды). Если заменить оконечное оборудование на двух концах волоконно-оптической линии связи, то можно существенно увеличить пропускную способность сети. Например, вместо конвертеров со скоростью 100 Мбит/с поставить оборудование со скоростью в 1 Гбит.

Использован материал нашего партнера.

Чем одномодовый оптоволоконный кабель отличается от многомодового?

Применение технологии передачи данных посредством оптического волокна оправдано постоянным спросом на линии связи с высокой пропускной способностью. Для обеспечения их наилучших рабочих характеристик используются разные типы оптоволокна.

Выбирать же приходится между:

типами волокон. Они имеют принципиально схожее строение, но при этом разную стоимость, конструктивные особенности и назначение.

Моды и их количество

Мода, обращаясь к курсу теоретической физики, это описывающее распространение света в светодиоде одно из решений волновых уравнений Максвелла. Это проходящий по оптоволокну луч, элементарная составляющая передачи сигнала. На схеме сечения оптоволокна направление такого луча может совпадать с оптической осью или распространяться под углом к ней. В первом случае говорят об основной моде, а во втором – о боковых.

Согласно строению оптического волокна, его основа состоит из 3-х частей, каждая из которых носит свою функцию:

  • Ядро (сердцевина) – центральная часть, через которую проходит свет.

  • Оболочка (облицовка) – покрытие, полностью отражающее свет.

  • Буферное покрытие (демпфер) – слой, защищающий от механических повреждений.

Сердцевины одномодового и многомодового волокна передают свет разными способами. Говоря проще, многомоды позволяют передавать несколько независимых световых сигналов одновременно. Они отличаются длинной волны и фазой. Для этого диаметр сердечника увеличен, что приводит к повышению вероятности отражения луча от оболочки. Результат – модовая дисперсия (рассеивание), сильно ограничивающая расстояние между ретрансляторами сигнала. Пропускная способность многомода не превышает 10 Гбит/с, а максимальная дальность передачи сигнала практически без потерь около 1 км. Некоторые волокна поддерживают передачу данных на более высокой скорости.

Одномод обеспечивает передачу одного светового сигнала за счет малого диаметра сердечника и значительного снижения модовой дисперсии. Сигнал может быть передан без ретранслирующей аппаратуры на большие расстояния, а пропускная способность может превышать 10 Гбит/с на расстояния до 120 км и более.

Одномодовый кабель бывает:

  • Со смещенным лучевым рассеиванием – для эксплуатации совместно с оптическими усилителями в линиях с широкой пропускной способностью

  • Со смещенной минимальной длиной волны – для организации морских линий за счет большой мощности передачи данных

  • С нулевым смещенным лучевым рассеиванием – для организации систем на основе технологии DWDM за счет отсутствия влияния на качество сигнала нелинейных эффектов

Конструктивная разница между одномодами и многомодами, сравнение

Одномодовые и многомодовые волокна изготавливаются из схожего по составу сырья. Диаметр демпфера у обоих вариантов составляется 125 мкм. Основное различие заключается в диаметре сердцевины:

  • Для многомод – 62,5 мкм или 50 мкм

  • Для одномод – 9 мкм

Через одномодовый кабель луч проходит стабильно, без изменения траектории, так как не подвергается серьезным искажениям и рассеиванию.

Позволяя передавать данные на значительные расстояния, одномод менее долговечен, в эксплуатации требует дорогостоящее оборудование.

Для линии на основе многомодового волокна оконечное оборудование – обычный светодиод. Износ волокна ощутимо снижен, что продлевает срок службы. Несмотря на высокую стоимость многомода, его обслуживание обходится дешевле по сравнению с одномодом. Ограничив длину линии значением 550 метров, на скоростях передачи до 10 Гбит/с можно добиться высокого качества сигнала.


Практика эксплуатации

Одномодовый кабель используется для организации широкополосной передачи данных на большие расстояния. Возможность организации линий значительной протяженности и способность передавать данные на высокой скорости позволяют нивелировать средства, затрачиваемые на их поддержание. Сфера применения:

  • Трансокеанские и морские кабельные линии связи

  • Магистральные наземные линии дальней связи

  • Региональные и городские линии связи

  • Выделенные оптические каналы большой протяженности

  • Магистрали, обслуживающие оборудование операторов мобильной связи

  • Системы GPON

  • При конструировании магистралей протяженностью свыше 550 м в кабельных системах типа СКС, например, для соединения двух зданий.

  • В СКС дата-центров

Многомодовый кабель востребован при передаче данных на короткие расстояния:

  • Организация СКС и магистралей длинной до 300 м внутри зданий и до 550 м между ними

  • В виде патч-кордов для организации горизонтальных сегментов СКС

  • В системах FTTD с рабочими станциями, оснащенными оптическими сетевыми картами под многомод

  • В ЦОДах совместно с одномодовыми кабелями

Принцип сварки обоих типов оптических волокон одинаков. Разница заключается в результате. Так у одномодового кабеля потери в точке пайки выше, а его характеристики более чувствительны к качеству соединения.


Одномодовый коммутатор и многомодовый оптический кабель. Типы оптических волокон

Оптические волокно стандарт де-факто при построении магистральных сетей связи. Протяженность волоконно-оптических линий связи в России у крупных операторов связи достигает > 50 тыс.км. Благодаря волокну мы имеем все те преимущества в связи, которых не было раньше. Вот и попробуем рассмотреть виновника торжества — оптическое волокно. В статье попробую написать просто о оптических волокнах, без математических выкладок и с простыми человеческими объяснениями. Статья чисто ознакомительная, т.е. не содержит уникальных знаний, всё что будет описано может быть найдено в куче книг, однако, это не копипаст, а выжимка из «кучи» информации только лишь сути.

Классификация
Чаще всего волокна подразделяют на 2 общих типа волокон 1. Многомодовые волокна 2. Одномодовые дадим пояснение на «бытовом» уровне что есть одномод и многомод. Представим гипотетическую систему передачи с волокном воткнутым в нее. Нам надо передать двоичную информацию. Импульсы электричества в волокне не распространяются, ибо диэлектрик, поэтому мы будим передавать энергию света. Для этого нам нужен источник световой энергии. Это могут быть светодиоды и лазеры. Теперь мы знаем что мы используем в качестве передатчика — это свет. Подумаем как свет вводится в волокно: 1) Световое излучение имеет свой спектр, поэтому если сердцевина волокна широкая (это в многомодовом волокне), то больше спектральных составляющих света попадет в сердцевину.

Например мы передаем свет на длине волны 1300нм (к примеру), сердцевина многомода широкая, то и путей распространения у волн больше. Каждый такой путь и есть моды

2) Если же сердцевина маленькая (одномодовое волокно), то путей распространения волн соотвественно уменьшается. И так как дополнительных мод гораздо меньше, то и не будет и модовой дисперсии (о ней ниже). Это основное отличие многомодового и одномодового волокон.

Спасибо enjoint, tegger, hazanko за замечания.

Многомодовые в свою очередь делятся на волокна со ступенчатым показателем преломления (step index multi mode fiber) и с градиентным (graded index m/mode fiber).

Одномодовые делятся на ступенчатые, стандартные (standard fiber), со смещенной дисперсией (dispersion-shifted) и ненулевой смещенной дисперсией (non-zero dispersion-shifted)

Конструкция оптического волокна
Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Сердцевина (которая и является основной средой передачи энергии светового сигнала) изготавливается из оптически более плотного материала, оболочка — из менее. Так, например, запись 50/125 говорит о том, что диаметр сердцевины равен 50 мкм, оболочки — 125мкм. Диаметры сердцевины равные 50мкм и 62,5мкм являются признаками многомодовых оптических волокон, а 8-10мкм, соответственно, одномодовым. Оболочка же, как правило, всегда имеет диаметр размером 125мкм.

Как видно диаметр сердцевины одномодового волокна имеет намного меньший размер, нежели диаметр многомодового. Меньший диаметр сердцевины позволяет уменьшить модовую дисперсию (о которой, возможно, будет написано в отдельной статье, а также вопросы распространения света в волокне), а соответственно увеличить дальность передачи. Однако, тогда бы одномодовые волокна вытеснили многомоды, благодаря более лучшим «транспортным» характеристикам, если бы не необходимость использовать дорогие лазеры с узким спектром излучения. В многомодовых волокнах используются светодиоды с более размазанным спектром.

Поэтому для недорогих оптических решений, таких как локальные сети интернет-провайдеров применения многомода случается.

Профиль показателя преломления
Вся пляска с бубном у волокна с целью увеличения скорости передачи была вокруг профиля показателя преломления. Так как основным сдерживающим фактором увеличения скорости является модовая дисперсия. Кратко суть в следующем: когда излучение лазера поступает в сердцевину волокна, то сигнал передается по ней в виде отдельных мод (грубо: лучей света. А на самом деле разные спектральные составляющие вводимого сигнала) Причем входят «лучи» под разными углами, поэтому время распространения энергии отдельно взятых мод различается. Это проиллюстрировано на рисунке ниже.

Здесь отображены 3 профиля преломления: ступенчатый и градиентный для многомодового волокна и ступенчатый для одномодового. Видно, что в многомодовых волокнах моды света распространяются по различным путям, но, из-за постоянного коэффициента преломления сердцевины с ОДИНАКОВОЙ скоростью. Те моды, которые вынуждены идти по ломанной линии приходят позже, чем моды, идущие по прямой. Поэтому исходный сигнал растягивается во времени. Другое дело с градиентным профилем, те моды которые раньше шли по центру — замедляются, а моды, которые шли по ломанному пути, наоборот, ускоряются. Это произошло оттого, что коэффициент преломления сердечника теперь непостоянен. Он увеличивается параболически от краев к центру. Это позволяет увеличить скорость передачи и получить распознаваемый сигнал на приеме.

Области применения оптических волокон

К этому можно добавить, что магистральные кабели теперь все почти идут с ненулевой смещенной дисперсий, что позволяет использовать на этих кабелях спектральное волновое уплотнение (WDM) без нужды замены кабеля.

А при построении пассивных оптических сетей часто используют многомодовое волокно.

Спасибо тем, кто конструктивно критиковал.

PS если будет интересно, то могут появиться статьи о — дисперсии — типах волоконно-оптических кабелей (не волокон) — системах передачи, используемых для wdm/dwdm уплотнения. — процедура сварки оптических волокон. и типы сколов. Метки:

  • optical fiber
  • оптическое волокно
  • волокно
  • дисперсия

habr.com

Разница между одно- и многомодовыми оптическими кабелями

Главная / Статьи / Разница между одно- и многомодовыми оптическими кабелями

Существует два вида кабелей в волоконно-оптических линиях связи. А именно: кабель волоконно-оптический многомодовый и, соответственно, одномодовый.

Как следует из названия, по архитектуре одномодовый кабель не позволяет пропустить через себя более одного луча – моды. Таким образом, разница между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем заключается в способе распространения по ним оптического излучения. Размер сердечника световода самый значительный признак, который может повлиять на то, одномодовый оптический кабель купить или какой-либо другой.

Меньший диаметр сердечника обеспечивает и меньшую модовую дисперсию, и как результат – возможность передачи информации на большие расстояния без использования роутеров, повторителей и ретрансляторов. Негативным фактором является то, что одномодовое волокно и электронные компоненты, которые обеспечивают передачу, прием и трансформацию данных, а также поддерживающие на должном уровнетехнические характеристики оптических кабелей, весьма дорогостоящи.

Что касается конкретных размеров, то волокно одномодового волокна имеет очень тонкий сердечник, диметр которого составляет 10 мкм и меньше. Пропускная способность кабеля варьируется в пределах от 10 Гбитс и выше.

Многомодовый оптический кабель

В отличие от одномодового многомодовый кабель позволяет пропустить через себя n-ное количество модов. Такой проводник и может содержать независимые световые пути в количестве больше одного. Однако величина диаметра сердечника способствует тому, что свет с большей вероятностью будет отражаться от поверхности внешней оболочки сердечника, а это в свою очередь увеличивает модовую дисперсию. Рассеивание луча в кабеле приводит к сокращению расстояния передачи сигнала и необходимости увеличения количества ретрансляторов.

Любой инженер, закончивший проектирование волс, как конечный результат в сети получит скорость передачи данных на уровне 2.5 гбитс. Снова возникает вопрос: «Если я куплю кабель волоконно-оптический, то какой именно стоит выбрать?» Все зависит от технических показателей и необходимого качества связи. Например, можно приобрести кабель оптический 8 волокон. В таком проводнике, как и указано, 8 волокон, которые размещены в центральном модуле.

www.volioptika.ru

Компьютерный блог

Оптический кабель представляет собой тонкое гибкое волокно, которое позволяет передавать свет на большие расстояния благодаря эффекту внутреннего отражения лучей от стенок оболочки. Оптический кабель сегодня выпускается по двум технологиям – одномодовой и многомодовой. О том, чем отличается одномодовый оптический кабель от многомодового и пойдет речь дальше.

Принцип действия

Одномодовый оптический кабель специально разработан для передачи одной «моды» или одного луча света. В тоже время мультимодовый оптический кабель позволяет одновременно передавать несколько «мод» или лучей, каждый из которых переотражается внутри кабеля под своим углом преломления.

Геометрические отличия

Мультимодовый и одномодовый оптический кабель имеют существенные отличия, которые видно невооруженным глазом. Мультимодовый кабель имеет толщину несущей сигнал сердцевины, которая составляет не менее 62. 5 мкм в диаметре. Одномодовый кабель является более тонким, а его несущая сердцевина составляет от 8 до 10 мкм в диаметре. Современные сетевые карты оснащаются оптическим портом и на серверах устанавливается сразу несколько сетевых карт с поддержкой прямого подключения одномодового или многомодового кабеля через специальный разъем.

Отличия в пропускной способности

Мультимодовое оптическое волокно имеет ширину полосы пропускания, которая составляет до нескольких сотен МГц на один километр. Благодаря своим свойствам многомодовый кабель способен передавать данные на расстояние до 10 миль, и может использовать для увеличения расстояния передачи данных относительно недорогие оптические повторители (приемо-передатчики сигнала). Из нашей новой статьи вы более подробно узнаете, как работает оптоволоконная сеть.

В тоже время одномодовый кабель может передавать данные более чем на 10 км, но при этом должен использовать излучение от дорогого твердотельного лазерного диода или других одномодовых излучателей. Такой диод обычно состоит из двух излучающих модулей, которые формируют в одном направлении общий световой поток с данными. Передатчики, устанавливаемые на одномодовый оптический кабель обычно стоят в четыре и более раз дороже, чем аналогичные устройства для ретрансляции многомодовых сигналов.

pcnotes.ru

Одномод или многомод, какой кабель выбрать? Что лучше?

Отвечая на вопрос какой оптический кабель лучше одномодовый или многомодовый — двух мнений быть не может. По техническим характеристикам и эксплуатационным показателям — одномодовый оптический кабель лучше, чем многомодовый. Он позволяет передавать большие объемы данных на огромные расстояния (до 40км для приложений 10GBASE и 40GBASE). Поэтому и стоимость одномодового кабеля (и оборудования для передачи данных по нему) выше, чем многомодового.

Но все же какой оптический кабель выбрать для конкретной задачи? Ниже несколько практических рекомендаций, на что можно ориентироваться при выборе типа кабеля:

  • прежде всего, смотрим тип используемого активного оборудования и требования (в том числе в техническом задании) it-службы заказчика или эксплуатирующей организации. и строго следуем рекомендациям производителя активного оборудования или заказчика при выборе типа кабеля и другого оптического оборудования;
  • при необходимости укладки кабеля на расстояния более 500м (прежде всего для магистральных соединений между удаленными крупными узлами) и для передачи большого объема данных используем только одномодовый оптический кабель;
  • для передачи данных в пределах одного здания между кроссовыми и серверными комнатами на разных этажах или в разных корпусах, часто имеет смысл использовать многомодовый кабель. Он дешевле и менее требователен к количеству поворотов/спусков и их радиусу;
  • ну а в тех ситуациях, когда нет достаточной информации об используемом активном оборудовании, длине магистральных линий и других технических данных — используйте одномодовый кабель. Точно не ошибетесь!

Кроме этого, не следует забывать, что для каждого приложения в волоконно-оптической сети рекомендуется закладывать по два волокна и предусматривать 100% резерв оптических волокон (например, если планируется передавать по оптике данные локальной сети (1), телефонии (2) и видеонаблюдения (3), то количество волокон в кабеле должно быть 3*2*100% резерв=12 волокон).

Перевод Анны Мотуш

Определение: волокна, поддерживающие более чем одну моду для определенного направления поляризации

Многомодовые волокна — это оптические волокна, поддерживающие несколько поперечных мод для данной оптической частоты и поляризации. Число мод определяется длиной волны и показателем преломления материала. Многомодовые волокна подразделяются на волокна со ступенчатым профилем показателя преломления и градиентные.

Для волокон определены значения радиуса сердцевины и числовой апертуры, позволяющие определить V-параметр. Для больших значений V-параметра количество мод пропорционально V 2 . В частности, для волокон с большим диаметром сердцевины (правая часть рис 1), количество мод может быть очень большим. Такие волокна могут доставлять свет с плохим качеством пучка (например, генерируемый мощными диодами), но для сохранения качественного луча от источника света с высокой яркостью будет лучше использовать волокно с меньшей сердцевиной и с умеренной числовой апертурой, хотя эффективное введение излучения в волокно может быть более сложным.

По сравнению со стандартным одномодовым волокном, многомодовое волокно обычно имеет большую сердцевину, а также высокую числовую апертуру, например, 0.2-0.3. Последнее позволяет работать при изгибании волокна, но также приводит к более интенсивному рассеиванию, которое определяется нарушением геометрической формы оптического волокна. Следствием этих нарушений является то, что часть лучей покидает оптоволокно. Интенсивность рассеивания зависит не только от качества материала, из которого изготавливается сердцевина, но и от качества оболочки, так как часть оптического сигнала распространяется и в ней. Профиль показателя преломления в основном прямоугольный, но иногда встречается и параболический. (См. ниже).

Многомодовое волокно состоит из сердцевины и оболочки. В распространенных типах волоконно-оптических линий связи (см. ниже) на основе многомодовых волокон 50/125 и 62,5/125, диаметр сердцевины равен 50 и 62.5 микрон соответственно и диаметр оболочки 125 микрон. Такие волокна поддерживают сотни мод.

Ввести свет в многомодовое волокно достаточно просто, т.к. требования к соблюдению точности настройки угла и положения луча не очень строгие. С другой стороны, пространственная когерентность на выходе многомодовых волокон невелика, и распределение интенсивности излучения на выходе сложно контролировать по причинам, изложенным ниже.

На рисунке 2 приведены профили электрического поля в модах с шагом преломления волокна, рассчитанные для конкретной длины волны. Это основная мода (LP 01) с распределением интенсивности, близким к гауссовскому, и несколько мод более высокого порядка с более сложными пространственными профилями. Каждая мода имеет различную постоянную распространения. Любое распределение поля можно рассматривать как суперпозицию мод.

Суммарное электрическое поле, распространенное в многомодовом волокне — суперпозиция нескольких мод. Интенсивность зависит не только от оптической мощности во всех модах, но также и от относительной фазы, тут может возникать максимум или минимум за счет интерференции различных мод.

Оба параметра — мощность и фаза, определяются начальными условиями, а относительные фазы изменяются непрерывно вдоль волокна из-за зависимости от констант распространения. Таким образом, сложная картина интенсивности во времени постоянно меняется в пределах длины распространения значительно меньше 1 мм.

Рисунок 3 демонстрирует анимированный пример, где представлены распределения интенсивности, происходящие с интервалом в 2 мкм. Эта интерференционная картина сильно зависит от каких-либо изменений при изгибе или растяжении волокон, а также от температуры.

Обратите внимание, что для света с широкой оптической пропускной способностью (например, для белого света) таких сложных распределений интенсивности не наблюдается потому, что график интенсивности различен для каждой длины волны, так что вклады от различных длин волн усредняются. Чем длиннее волокно, тем ниже оптический диапазон частот, необходимый для этого усреднения.

Одномодовый и многомодовый оптический кабель

Тонкая прозрачная жила, переносящая в себе свет, определена оптоволокном . Основное предназначение оптического кабеля — это основа линий, способных передавать пакет цифровых данных на сверх быстрой скорости. Оптика по своей структуре немногочисленна: ядро, обшивка внутренняя и обшивка внешняя, защищающая оптоволокно от внешних негативных факторов. Каждый из этих элементов играет свою роль в функционировании оптоволокна.

На сегодняшний день известны виды оптоволокна: одномодовое и многомодовое .

Одномодовый оптический кабель

В одномодовом оптическом кабеле размер ядра составляет +/-9 мм при стандартном размере обшивки 125 мм. Выполнять своё функциональное назначение может только одна жила, что характерно для этого вида оптоволокна. При прохождении лучей по оптоволокну траектория их движения является неизменной и одновременной, поэтому структура подаваемого сигнала не может искажаться. Цифровые сигналы могут передаваться на многокилометровые расстояния без опасности возникновения лучевого рассеивания. Для работы с моножильной оптикой используется лазер, который использует свет с определенным волновым размером. Хорошие общие характеристики дают основания для использования оптоволокна этого вида повсеместно, однако его большая стоимость и относительная недолговечность снижают критерии оценки.

В свою очередь, одномодовое оптоволокно может быть :

  • со смещенным лучевым рассеиванием .
    Оптоволокно этого вида отличается меньшим диаметром сердцевины, что позволяет использовать его в рабочем диапазоне 1,5 мкм на широкополостных линиях с применением оптических усилителей.
  • со смещенной минимальной длиной волны ,
    при которой оптоволокно может поддерживать один распространяемый сигнал. Такое оптоволокно применяет большой показатель мощности при передаче данных на длительные расстояния, и было разработано для применения его в морских линиях.
  • с ненулевым смещенным лучевым рассеиванием .
    При использовании оптоволокна этого вида нелинейные эффекты не смогут влиять на качество подаваемого сигнала и его структуру, что представляет возможным применение этого оптоволокна в системах DWDM технологии.

Многомодовый оптический кабель

В многомодовым оптическом кабеле (см.раздел) лучи света существенно разбрасываются, и при этом происходит значительное искажение структуры передаваемого сигнала. Ядро имеет показатель +/- 60 мкм, обшивка стандартна — 125 мкм. Применение обычного светодиода для функционирования мультижилы (в отличие от лазера, который используется в моножильном оптоволокне) обеспечивает увеличение эксплуатационного срока оптоволокна и положительно сказывается на его стоимости. В то же время показатель затухания в мультижиле увеличен в сравнении с моножилой и колеблется в пределах 15 дБ/км.

Многомодовое оптоволокно различается на ступенчатое и градиентное .

Волоконно-оптический кабель ступенчатый имеет большое лучевое рассеивание из-за неравномерных скачкообразных слоев плотности кварцевого ядра, поэтому его применение ограничено короткими линиями связи. Оптоволокно градиентное отличается уменьшенным лучевым рассеиванием, благодаря плавному распределению показателя преломления. Диаметр ядра градиентного мультижильного оптоволокна составляет +/- 55 мкм, обшивка имеет стандартное значение (125 мкм).

Прочитано 9773 раз Последнее изменение Воскресенье, 21 декабря 2014 02:00

Несмотря на огромное разнообразие оптоволоконных кабелей, волокна в них практически одинаковые. Более того, производителей самих волокон намного меньше (наиболее известны Corning, Lucent и Fujikura), чем производителей кабелей.

По типу конструкции, вернее по размеру серцевины, оптические волокна делятся на одномодовые (ОМ) и многомодовые (ММ). Строго говоря, употреблять эти понятия следует относительно конкретной используемой длины волны, но после рассмотрения Рисунка 8.2, становится понятно, что на сегодняшнем этапе развития технологий можно это не учитывать.

Рис. 8.3. Одномодовые и многомодовые оптические волокна

В случае многомодового волокна диаметр сердечника (обычно 50 или 62,5 мкм) почти на два порядка больше, чем длина световой волны. Это означает, что свет может распространяться в волокне по нескольким независимым путям (модам). При этом очевидно, что разные моды имеют разную длину, и сигнал на приемнике будет заметно «размазан» по времени.

Из-за этого хрестоматийный тип ступенчатых волокон (вариант 1), с постоянным коэффициентом преломления (постоянной плотностью) по всему сечению сердечника, уже давно не используется из-за большой модовой дисперсии.

На смену ему пришло градиентное волокно (вариант 2), которое имеет неравномерную плотность материала сердечника. На рисунке хорошо видно, что длины пути лучей сильно сокращены за счет сглаживания. Хотя лучи, проходящие дальше от оси световода, преодолевают большие расстояния, они при этом имеют большую скорость распространения. Происходит это из-за того, что плотность материала от центра к внешнему радиусу уменьшается по параболическому закону. А световая волна распространяется тем быстрее, чем меньше плотность среды.

В результате более длинные траектории компенсируются большей скоростью. При удачном подборе параметров, можно свести к минимуму разницу во времени распространения. Соответственно, межмодовая дисперсия градиентного волокна будет намного меньше, чем у волокна с постоянной плотностью сердечника.

Однако, как бы не были сбалансированы градиентные многомодовые волокна, полностью устранить эту проблему можно только при использовании волокон, имеющих достаточно малый диаметр сердечника. В которых, при соответствующей длине волны, будет распространяться один единственный луч.

Реально распространено волокно с диаметром сердечника 8 микрон, что достаточно близко к обычно используемой длине волны 1,3 мкм. Межчастотная дисперсия при неидеальном источнике излучения остается, но ее влияние на передачу сигнала в сотни раз меньше, чем межмодовой или материальной. Соответственно, и пропускная способность одномодового кабеля намного больше, чем многомодового.

Как это часто бывает, у более производительного типа волокна есть свои недостатки. В первую очередь, конечно, это более высокая стоимость, обусловленная стоимостью комплектующих, и требованиями к качеству монтажа.

Таб. 8.1. Сравнение одномодовых и многомодовых технологий.

Параметры Одномодовые Многомодовые
Используемые длины волн 1,3 и 1,5 мкм 0,85 мкм, реже 1,3 мкм
Затухание, дБ/км. 0,4 — 0,5 1,0 — 3,0
Тип передатчика лазер, реже светодиод светодиод
Толщина сердечника. 8 мкм 50 или 62,5 мкм
Стоимость волокон и кабелей. Около 70% от многомодового
Средняя стоимость конвертера в витую пару Fast Ethernet. $300 $100
Дальность передачи Fast Ethernet. около 20 км до 2 км
Дальность передачи специально разработанных устройств Fast Ethernet. более 100 км. до 5 км
Возможная скорость передачи. 10 Гб, и более. до 1 Гб. на ограниченной длине
Область применения. телекоммуникации локальные сети

Несмотря на огромное разнообразие оптоволоконных кабелей, волокна в них практически одинаковые. Более того, производителей самих волокон намного меньше (наиболее известны Corning, Lucent и Fujikura), чем производителей кабелей.

По типу конструкции, вернее по размеру сердцевины, оптические волокна делятся на одномодовые (ОМ) и многомодовые (ММ). Строго говоря, употреблять эти понятия следует относительно конкретной используемой длины волны.

В случае многомодового волокна диаметр сердечника (обычно 50 или 62,5 мкм) почти на два порядка больше, чем длина световой волны. Это означает, что свет может распространяться в волокне по нескольким независимым путям (модам). При этом очевидно, что разные моды имеют разную длину, и сигнал на приемнике будет заметно «размазан» по времени.

Из-за этого хрестоматийный тип ступенчатых волокон (вариант 1), с постоянным коэффициентом преломления (постоянной плотностью) по всему сечению сердечника, уже давно не используется из-за большой модовой дисперсии.

На смену ему пришло градиентное волокно (вариант 2), которое имеет неравномерную плотность материала сердечника. На рисунке хорошо видно, что длины пути лучей сильно сокращены за счет сглаживания. Хотя лучи, проходящие дальше от оси световода, преодолевают большие расстояния, они при этом имеют большую скорость распространения. Происходит это из-за того, что плотность материала от центра к внешнему радиусу уменьшается по параболическому закону. А световая волна распространяется тем быстрее, чем меньше плотность среды.

В результате более длинные траектории компенсируются большей скоростью. При удачном подборе параметров, можно свести к минимуму разницу во времени распространения. Соответственно, межмодовая дисперсия градиентного волокна будет намного меньше, чем у волокна с постоянной плотностью сердечника.
Однако, как бы не были сбалансированы градиентные многомодовые волокна, полностью устранить эту проблему можно только при использовании волокон, имеющих достаточно малый диаметр сердечника. В которых, при соответствующей длине волны, будет распространяться один единственный луч.

Реально распространено волокно с диаметром сердечника 8 или 9,5 микрон, что достаточно близко к обычно используемой длине волны 1,3 мкм. Межчастотная дисперсия при неидеальном источнике излучения остается, но ее влияние на передачу сигнала в сотни раз меньше, чем межмодовой или материальной. Соответственно, и пропускная способность одномодового кабеля намного больше, чем многомодового.

Как это часто бывает, у более производительного типа волокна есть свои недостатки. В первую очередь, конечно, это более высокая стоимость, обусловленная стоимостью комплектующих, и требованиями к качеству монтажа.

Сравнение одномодовых и многомодовых технологий.

Параметры Одномодовые Многомодовые
Используемые длины волн 1,3 и 1,5 мкм 0,85 мкм, реже 1,3 мкм
Затухание, дБ/км. 0,4 — 0,5 1,0 — 3,0
Тип передатчика лазер, реже светодиод светодиод
Толщина сердечника. 8 или 9,5 мкм 50 или 62,5 мкм
Дальность передачи Fast Ethernet. около 20 км до 2 км
Дальность передачи специально разработанных устройств Fast Ethernet. более 100 км. до 5 км
Возможная скорость передачи. 10 Гб, и более. до 1 Гб. на ограниченной длине
Область применения. телекоммуникации локальные сети

Материал предоставлен


Многомодовое оптоволокно. Одномодовый (SM) и многомодовый (MM) оптический кабель

Оптические волокно стандарт де-факто при построении магистральных сетей связи. Протяженность волоконно-оптических линий связи в России у крупных операторов связи достигает > 50 тыс. км.
Благодаря волокну мы имеем все те преимущества в связи, которых не было раньше.
Вот и попробуем рассмотреть виновника торжества — оптическое волокно.

В статье попробую написать просто о оптических волокнах, без математических выкладок и с простыми человеческими объяснениями.

Статья чисто ознакомительная, т.е. не содержит уникальных знаний, всё что будет описано может быть найдено в куче книг, однако, это не копипаст, а выжимка из «кучи» информации только лишь сути.

Классификация
Чаще всего волокна подразделяют на 2 общих типа волокон
1. Многомодовые волокна
2. Одномодовые

Дадим пояснение на «бытовом» уровне что есть одномод и многомод.
Представим гипотетическую систему передачи с волокном воткнутым в нее.
Нам надо передать двоичную информацию. Импульсы электричества в волокне не распространяются, ибо диэлектрик, поэтому мы будим передавать энергию света.
Для этого нам нужен источник световой энергии. Это могут быть светодиоды и лазеры.
Теперь мы знаем что мы используем в качестве передатчика — это свет.

Подумаем как свет вводится в волокно:
1) Световое излучение имеет свой спектр, поэтому если сердцевина волокна широкая (это в многомодовом волокне), то больше спектральных составляющих света попадет в сердцевину.
Например мы передаем свет на длине волны 1300нм (к примеру), сердцевина многомода широкая, то и путей распространения у волн больше. Каждый такой путь и есть моды

2) Если же сердцевина маленькая (одномодовое волокно), то путей распространения волн соотвественно уменьшается. И так как дополнительных мод гораздо меньше, то и не будет и модовой дисперсии (о ней ниже).

Это основное отличие многомодового и одномодового волокон.
Спасибо enjoint, tegger, hazanko за замечания.

Многомодовые в свою очередь делятся на волокна со ступенчатым показателем преломления (step index multi mode fiber) и с градиентным (graded index m/mode fiber).

Одномодовые делятся на ступенчатые, стандартные (standard fiber), со смещенной дисперсией (dispersion-shifted) и ненулевой смещенной дисперсией (non-zero dispersion-shifted)

Конструкция оптического волокна
Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления.
Сердцевина (которая и является основной средой передачи энергии светового сигнала) изготавливается из оптически более плотного материала, оболочка — из менее.

Так, например, запись 50/125 говорит о том, что диаметр сердцевины равен 50 мкм, оболочки — 125мкм.

Диаметры сердцевины равные 50мкм и 62,5мкм являются признаками многомодовых оптических волокон, а 8-10мкм, соответственно, одномодовым.
Оболочка же, как правило, всегда имеет диаметр размером 125мкм.

Как видно диаметр сердцевины одномодового волокна имеет намного меньший размер, нежели диаметр многомодового. Меньший диаметр сердцевины позволяет уменьшить модовую дисперсию (о которой, возможно, будет написано в отдельной статье, а также вопросы распространения света в волокне), а соответственно увеличить дальность передачи. Однако, тогда бы одномодовые волокна вытеснили многомоды, благодаря более лучшим «транспортным» характеристикам, если бы не необходимость использовать дорогие лазеры с узким спектром излучения. В многомодовых волокнах используются светодиоды с более размазанным спектром.

Поэтому для недорогих оптических решений, таких как локальные сети интернет-провайдеров применения многомода случается.

Профиль показателя преломления

Вся пляска с бубном у волокна с целью увеличения скорости передачи была вокруг профиля показателя преломления. Так как основным сдерживающим фактором увеличения скорости является модовая дисперсия.
Кратко суть в следующем:
когда излучение лазера поступает в сердцевину волокна, то сигнал передается по ней в виде отдельных мод (грубо: лучей света. А на самом деле разные спектральные составляющие вводимого сигнала)
Причем входят «лучи» под разными углами, поэтому время распространения энергии отдельно взятых мод различается. Это проиллюстрировано на рисунке ниже.

Здесь отображены 3 профиля преломления:
ступенчатый и градиентный для многомодового волокна и ступенчатый для одномодового.
Видно, что в многомодовых волокнах моды света распространяются по различным путям, но, из-за постоянного коэффициента преломления сердцевины с ОДИНАКОВОЙ скоростью. Те моды, которые вынуждены идти по ломанной линии приходят позже, чем моды, идущие по прямой. Поэтому исходный сигнал растягивается во времени.
Другое дело с градиентным профилем, те моды которые раньше шли по центру — замедляются, а моды, которые шли по ломанному пути, наоборот, ускоряются. Это произошло оттого, что коэффициент преломления сердечника теперь непостоянен. Он увеличивается параболически от краев к центру.
Это позволяет увеличить скорость передачи и получить распознаваемый сигнал на приеме.

Области применения оптических волокон

К этому можно добавить, что магистральные кабели теперь все почти идут с ненулевой смещенной дисперсий, что позволяет использовать на этих кабелях спектральное волновое уплотнение (

Оптоволокно (оптическое волокно) — это тонкая стеклянная (иногда пластиковая) нить предназначенная для передачи светового потока на большие расстояния.

В настоящее время оптоволокно широко используется как в промышленном так и в бытовом масштабе. В XXI-м веке оптоволокно и технологии работы с ним сильно упали в цене благодаря новым достижениям в техническом прогрессе и что ранее считалось слишком дорогим и инновационным, сегодня уже считается повседневным.

Каким же бывает оптоволокно:

  1. Одномодовым;
  2. Многомодовым;

В чем же отличие между этими двумя типами оптоволокна?

Итак, в любом оптоволокне есть центральная жила и оболочка:

Одномодовое оптоволокно

В одномодовом оптоволокне центральная жила составляет 9 мкм, а оболочка волокна составляет 125 мкм (отсюда маркировка одномодового волокна 9/125). Все световые потоки (моды) благодаря малому диаметру центральной жилы проходят параллельно или по центральной оси жилы. Диапазон длин волн использующихся в одномодовом оптоволокне составляет от 1310 до 1550 нм и используют сфокусированный узконаправленный лазерный луч.

Многомодовое оптоволокно

В многомодовом оптоволокне центральная жила составляет 50 мкм или 62,5 мкм, а оболочка так же 125 мкм. В связи с этим по многомодовому оптоволокну передается множество световых потоков, которые имеют различные траектории и постоянно отражаются от «краёв» центральной жилы. Длины волн использующихся в многомодовом оптоволокне составляет от 850 до 1310 нм и используют рассеянные лучи.

Отличия характеристик одномодового и многомодового оптоволокна

Немаловажную роль имеют затухания сигналов в одномодовом и многомодовом оптоволокне. Затухания в одномодовом волокне за счет узконаправленного луча в несколько раз ниже чем в многомодовом, что еще раз подчеркивает преимущество одномодового оптоволокна.

Наконец одним из главных критериев — это пропускная способность оптоволокна. И снова здесь преимущество имеет одномодовое оптоволокно перед многомодовым. Пропускная способность одномода в разы (если не сказать «на порядок») выше чем многомода.

Всегда было принято считать ВОЛС построенные на многомодовом оптоволокне намного дешевле чем на одномодовом. Это было обусловлено тем, что в многомоде в качестве источника света использовались светодиоды, а не лазеры. Однако в последние годы как в одномоде так и в многомоде стали применяться лазеры, что сказалось на уравнивании цен на оборудование для различного типа оптоволокна.

Из одной удаленной точки до другой, все чаще вместо традиционного медного провода заказчику подрядными организациями предлагается прокладка Об этой интересной технологии мы сегодня и поговорим.

Работают на принципе передачи световой волны по специальному каналу, выполненному из особо чистого, кварцевого стекла. Электрические импульсы электронного оборудования поступают на который генерирует поток световых вспышек и передает их в кабель. На другом конце приемник получает световой поток и транскодирует его обратно в Поскольку весь процесс контролируется электроникой и представляет из себя цифровые преобразования, искажения минимальны.

Чтобы построить такие ВОЛС, используют специальный материал — одномодовое волокно и многомодовое.

Оптические линии получили такое широкое распространение не только благодаря отсутствию помех при передаче сигнала. В числе неоспоримых достоинств этой технологии широкая полоса, очень слабое затухание сигнала, непревзойденная стойкость к любым помехам электромагнитной природы, огромная дальность передачи, составляющая многие десятки километров. Весомым плюсом является и долгий срок службы коммуникаций, проложенных с помощью ВОЛС, составляющий минимум 25 лет.

Виды оптоволокна

При монтаже линий связи с применением ВОЛС выбирают либо многомодовое, либо одномодовое волокно.

Из чего состоит такой кабель? Ядром оптоволокна является кварцевое, сверхчистое стекло, которое и пропускает через себя световой поток. А распыление его не происходит, потому что коэффициент преломления оболочки ниже, чем у ядра, следовательно, световой луч полностью отражается от стенок внутри волокна.

Многомодовое оптоволокно хорошо тем, что в него можно запустить сразу несколько сотен световых мод, которые вводятся под разными углами. Каждая такая мода имеет свою собственную траекторию и, как следствие, уникальное время распространения.

Главный недостаток такого типа волокон — модовая дисперсия, которая сужает и ограничивает максимальную длину линии. Передатчики для многомодовых линий связи обычно имеют предельную дальность около 5 километров.

Проблему снижения модовой дисперсии решает кабель с градиентным профилем преломления сердцевины. В таком оптоволокне, в отличие от стандартных вариантов, параметры преломления уменьшаются от центра ядра к оболочке, что дает значительное улучшение параметров передаваемого сигнала.

Одномодовое волокно спроектировано, исходя из задачи пропуска через всего одной моды (основной). Этот подход дает много преимуществ. Некоторые характеристики у кабеля, выполненного по одномодовой технологии, на порядок лучше, чем у того, что изготовлен по многомодовой. Именно это является решающим фактором, который влияет на выбор инженеров в пользу первой при прокладке новых ВОЛС. Ведь одномодовое волокно дает затухание сигнала на уровне 0,25db на километр, величина дисперсии в нем очень мала, а широкая полоса пропускания обеспечивает четкую и быструю передачу больших объемов данных без искажений.

Но есть в этой бочке меда и ложка дегтя. Этот тип намного дороже, чем многомодовые волокна. Так как размер световодного ядра в одномодовом кабеле очень мал, ввод излучения в такой кабель является непростой задачей и требует очень тщательного контроля при сращивании. Концевые разъемы для этих линий также стоят намного дороже, чем концевики многомодовых линий. К тому же у последних благодаря простоте ввода светового пучка в широкое ядро очень простые и дешевые излучатели, которые к тому же выпускаются огромным количеством конкурирующих компаний.

Существует два вида кабелей в волоконно-оптических линиях связи. А именно: кабель волоконно-оптический многомодовый и, соответственно, одномодовый.

Как следует из названия, по архитектуре одномодовый кабель не позволяет пропустить через себя более одного луча — моды. Таким образом, разница между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем заключается в способе распространения по ним оптического излучения. Размер сердечника световода самый значительный признак, который может повлиять на то, одномодовый оптический кабель купить или какой-либо другой.

Меньший диаметр сердечника обеспечивает и меньшую модовую дисперсию, и как результат — возможность передачи информации на большие расстояния без использования роутеров, повторителей и ретрансляторов. Негативным фактором является то, что одномодовое волокно и электронные компоненты, которые обеспечивают передачу, прием и трансформацию данных, а также поддерживающие на должном уровнетехнические характеристики оптических кабелей, весьма дорогостоящи.

Что касается конкретных размеров, то волокно одномодового волокна имеет очень тонкий сердечник, диметр которого составляет 10 мкм и меньше. Пропускная способность кабеля варьируется в пределах от 10 Гбитс и выше.

Многомодовый оптический кабель

В отличие от одномодового многомодовый кабель позволяет пропустить через себя n-ное количество модов. Такой проводник и может содержать независимые световые пути в количестве больше одного. Однако величина диаметра сердечника способствует тому, что свет с большей вероятностью будет отражаться от поверхности внешней оболочки сердечника, а это в свою очередь увеличивает модовую дисперсию. Рассеивание луча в кабеле приводит к сокращению расстояния передачи сигнала и необходимости увеличения количества ретрансляторов.

Любой инженер, закончивший проектирование волс, как конечный результат в сети получит скорость передачи данных на уровне 2.5 гбитс. Снова возникает вопрос: «Если я куплю кабель волоконно-оптический, то какой именно стоит выбрать?» Все зависит от технических показателей и необходимого качества связи. Например, можно приобрести кабель оптический 8 волокон. В таком проводнике, как и указано, 8 волокон, которые размещены в центральном модуле.

Оптические волокна, у которых и сердцевина, и оболочка изготовлены из кварцевого стекла, являются самым распространенным типом оптических волокон. Кварцевые оптические волокна способны передавать информационный сигнал в виде световой волны на значительные расстояния, благодаря чему уже несколько десятилетий широко применяются в телекоммуникациях.

Как известно, все кварцевые волокна делятся на одномодовые (SM — single-mode) и многомодовые (MM — multimode), в зависимости от количества распространяемых мод оптического излучения. Одномодовые волокна используются для высокоскоростной передачи данных на большие расстояния, а многомодовые хорошо подходят для менее протяженных линий. В этой статье речь пойдет о многомодовом волокне, его особенностях, разновидностях и областях применения. Одномодовому волокну посвящена . Базовые вопросы волоконно-оптической связи (понятие оптоволокна, его основные характеристики, понятие моды…) обсуждаются в статье « ».

Стоит отметить, что многомодовыми бывают не только кварцевые волокна, но и волокна, изготавливаемые из других материалов, например, и . В этой статье будет говориться только о кварцевых многомодовых волокнах.

Структура кварцевого многомодового волокна

В оптическом волноводе может одновременно распространяться несколько пространственных мод оптического излучения. Количество распространяющихся мод зависит, в частности, от геометрических размеров оптоволокна. Волокно, в котором распространяется больше одной моды оптического излучения, называется многомодовым . В телекоммуникациях в основном применяются кварцевые многомодовые волокна с диаметром сердцевины и оболочки 50/125 и 62,5/125 мкм (также встречается устаревшее волокно 100/140 мкм).

Многомодовое кварцевое волокно имеет и сердцевину, и оболочку из кварцевого стекла. В процессе производства путем легирования исходного материала определенными примесями достигается нужный профиль показателя преломления. Если стандартное одномодовое волокно имеет ступенчатый профиль показателя преломления (показатель преломления одинаков во всех точках поперечного сечения сердцевины), то в случае многомодового волокна чаще всего формируется градиентный профиль (показатель преломления плавно уменьшается от центральной оси сердцевины к оболочке). Это делается, для того чтобы снизить влияние межмодовой дисперсии. При градиентном профиле моды высшего порядка, которые попадают в волокно под бо́льшим углом и распространяются по более длинным траекториям, имеют и бо́льшую скорость, чем те, которые распространяются вблизи сердцевины (рис. 1). Встречаются также многомодовые волокна с другим профилем показателя преломления.

Рис. 1. Градиентное многомодовое волокно

Кварцевое волокно имеет спектральную характеристику затухания с тремя окнами прозрачности (наименьшего затухания) — около длин волн 850, 1300 и 1550 нм. Для работы с многомодовым волокном в основном используются длины волн 850 и 1300 (1310) нм. Типичные значения затухания на этих длинах волн — 3,5 и 1,5 дБ/км соответственно.

Для защиты волокна на оптическую оболочку наносится первичное покрытие из полимерного материала (чаще всего акрила), которое окрашивается в один из двенадцати стандартных цветов. Диаметр оптоволокна с покрытием обычно составляет около 250 мкм. Волоконно-оптический кабель состоит из одного или нескольких волокон с первичным покрытием, а также различных упрочняющих и защитных элементов. В простейшем случае многомодовый оптический кабель представляет собой оптическое волокно, окруженное кевларовыми нитями и помещенное во внешнюю защитную оболочку оранжевого цвета (рис. 2).

Рис. 2. Симплексный многомодовый кабель

Сравнение с одномодовым волокном

Из-за влияния межмодовой дисперсии (рис. 3) многомодовое волокно имеет ограничения в скорости и дальности распространения информации по сравнению с одномодовым. Влияние хроматической и поляризационной модовой дисперсии значительно меньше. Длину многомодовых линий связи ограничивает также большое по сравнению с одномодовым волокном затухание.

Рис. 3. Уширение импульса в многомодовом волокне в результате межмодовой дисперсии

В то же время благодаря большому диаметру снижаются требования к расходимости излучения источника сигнала, а также к юстировке активных (передатчики, приемники…) и пассивных (коннекторы, адаптеры…) компонентов. Поэтому оборудование для многомодового волокна дешевле, чем для одномодового (хотя само многомодовое волокно несколько дороже).

История и классификация

Как уже упоминалось ранее, наибольшее распространение получили многомодовые волокна 50/125 и 62,5/125 мкм. Первые коммерческие многомодовые волокна, производство которых началось в 1970-х годах, имели диаметр сердцевины 50 мкм и ступенчатый профиль показателя преломления. В качестве источников оптического излучения использовались светодиоды (LED). Увеличение передаваемого трафика привело к появлению волокон с сердцевиной 62,5 мкм. Бо́льший диаметр позволял более эффективно использовать излучение светодиода, которое отличается большой расходимостью. Однако при этом увеличивалось число распространяемых мод, что, как известно, отрицательно сказывается на характеристиках передачи. Поэтому, когда вместо светодиодов стали использоваться узконаправленные лазеры, популярность снова стало обретать волокно 50/125 мкм. Дальнейшему росту скорости и дальности передачи информации способствовало появление волокон с градиентным профилем показателя преломления.

Волокна, используемые со светодиодами, имели различные дефекты и неоднородности возле оси сердцевины, то есть в той области, где сосредоточена бо́льшая часть излучения лазера (рис. 4). Поэтому возникла необходимость в совершенствовании технологии производства, что привело к появлению волокон, которые стали называть «оптимизированными для работы с лазерами» (laser-optimized fiber).

Рис. 4. Различие в распространении излучения LED и лазера в оптическом волокне

Так появилась классификация многомодовых кварцевых волокон, которая затем была подробно описана в различных стандартах. Стандарт ISO/IEC 11801 выделяет 4 категории многомодовых волокон, названия которых прочно вошли в обиход. Они обозначаются латинскими буквами OM (Optical Multimode) и цифрой, обозначающей класс волокна:

  • OM1 — стандартное многомодовое волокно 62,5/125 мкм;
  • OM2 — стандартное многомодовое волокно 50/125 мкм;
  • OM3 — многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером;
  • OM4 — многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером, с улучшенными характеристиками.

Для каждого класса в стандарте указаны значения затухания и ширины полосы пропускания (параметр, определяющий скорость передачи сигнала). Данные представлены в таблице 1. Обозначения OFL (overfilled launch) и EMB (effective modal bandwidth) указывают на разные методы определения ширины полосы пропускания при использовании светодиодов и лазеров соответственно.

Таблица 1. Параметры многомодовых оптических волокон разных классов.

Сегодня производители волокон также выпускают волокна классов OM1 и OM2, оптимизированные для работы с лазером. К примеру, волокна компании Corning — ClearCurve OM2 и InfiniCor 300 (OM1) — подходят для использования с лазерными источниками излучения.

Другие отраслевые стандарты (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) проводят похожую классификацию многомодовых кварцевых волокон.

Помимо этих основных классов, выпускается большое разнообразие других разновидностей многомодовых волокон, отличающихся теми или иными параметрами. Среди них отдельно стоит выделить многомодовые волокна с малыми потерями на изгибах для прокладывания в ограниченном пространстве и волокна с уменьшенным радиусом защитного покрытия (200 мкм) для более компактного размещения в многоволоконных кабелях.

Применение кварцевого многомодового волокна

Одномодовое волокно, бесспорно, превосходит многомодовое по своим оптическим характеристикам. Однако поскольку системы связи на основе одномодового волокна обходятся дороже, во многих случаях, прежде всего в непротяженных линиях, целесообразно применять многомодовое волокно.

Область применения многомодового волокна во многом определяется типом используемого излучателя и рабочей длиной волны. Для передачи по многомодовому волокну чаще всего используются излучатели трех типов:

  • Светодиоды (850/1300 нм). Из-за большой расходимости излучения и ширины спектра светодиоды могут использоваться для передачи на короткие дистанции и на маленькой скорости. При этом линии на основе светодиодов отличаются невысокой стоимостью по причине низкой цены самих светодиодов и возможности использовании более дешевых волокон OM1 и OM2.
  • Лазеры с резонатором Фабри-Перо (1310 нм, реже 1550 нм). Поскольку лазеры FP (Fabry-Perot) имеют достаточно большую ширину спектра (2 нм), они используются в основном с многомодовым волокном.
  • Лазеры VCSEL (850 нм). Особая конструкция вертикально-излучающих лазеров (VCSEL — vertical-cavity surface-emitting laser) способствует удешевлению процесса их производства. Излучение VCSEL характеризуется малой расходимостью и симметричной диаграммой направленности, однако его мощность ниже, чем мощность излучения FP лазера. Поэтому VCSEL хорошо подходят для коротких высокоскоростных линий, а также для систем параллельной передачи данных.

В таблице 2 представлены значения дальности передачи информации по многомодовому волокну четырех основных классов в различных распространенных сетях (данные взяты с сайта The Fiber Optic Association). Эти приблизительные значения помогают оценить возможность применения многомодового кварцевого волокна на практике.

Таблица 2. Дальность передачи сигнала по многомодовым волокнам разных классов (в метрах).
Сеть Скорость передачи Стандарт OM1 OM2 OM3 OM4
850 нм 1300 нм 850 нм 1300 нм 850 нм 1300 нм 850 нм 1300 нм
Fast Ethernet 100 Мбит/с 100BASE-SX 300 300 300 300
100BASE-FX 2000 2000 2000 2000
Gigabit Ethernet 1 Гбит/с 1000BASE-SX 275 550 800 880
1000BASE-LX 550 550 550 550
10 Gigabit Ethernet 10 Гбит/с 10GBASE-S 33 82 300 450
10GBASE-LX4 300 300 300 300
10GBASE-LRM 220 220 220 220
40 Gigabit Ethernet 40 Гбит/с 40GBASE-SR4 100 125
100 Gigabit Ethernet 100 Гбит/с 100GBASE-SR10 100 125
1G Fibre Channel 1,0625 Гбит/с 100-MX-SN-I 300 500 860 860
2G Fibre Channel 2,125 Гбит/с 200-MX-SN-I 150 300 500 500
4G Fibre Channel 4,25 Гбит/с 400-MX-SN-I 70 150 380 400
10G Fibre Channel 10,512 Гбит/с 1200-MX-SN-I 33 82 300 300
16G Fibre Channel 14,025 Гбит/с 1600-MX-SN 35 100 125
FDDI 100 Мбит/с ANSI X3. 166 2000 2000 2000 2000

________________________________________________________________

Одномодовое волокно и его отличие от многомодового

Когда возникает необходимость передачи данных из одной удаленной точки до другой, все чаще вместо традиционного медного провода заказчику подрядными организациями предлагается прокладка оптического кабеля. Об этой интересной технологии мы сегодня и поговорим.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) работают на принципе передачи световой волны по специальному каналу, выполненному из особо чистого, кварцевого стекла. Электрические импульсы электронного оборудования поступают на преобразователь сигналов, который генерирует поток световых вспышек и передает их в кабель. На другом конце приемник получает световой поток и транскодирует его обратно в электромагнитные импульсы. Поскольку весь процесс контролируется электроникой и представляет из себя цифровые преобразования, искажения минимальны.

Чтобы построить такие ВОЛС, используют специальный материал – одномодовое волокно и многомодовое.

Оптические линии получили такое широкое распространение не только благодаря отсутствию помех при передаче сигнала. В числе неоспоримых достоинств этой технологии широкая полоса, очень слабое затухание сигнала, непревзойденная стойкость к любым помехам электромагнитной природы, огромная дальность передачи, составляющая многие десятки километров. Весомым плюсом является и долгий срок службы коммуникаций, проложенных с помощью ВОЛС, составляющий минимум 25 лет. 

Виды оптоволокна

При монтаже линий связи с применением ВОЛС выбирают либо многомодовое, либо одномодовое волокно.

Из чего состоит такой кабель? Ядром оптоволокна является кварцевое, сверхчистое стекло, которое и пропускает через себя световой поток. А распыление его не происходит, потому что коэффициент преломления оболочки ниже, чем у ядра, следовательно, световой луч полностью отражается от стенок внутри волокна.

Многомодовое оптоволокно хорошо тем, что в него можно запустить сразу несколько сотен световых мод, которые вводятся под разными углами. Каждая такая мода имеет свою собственную траекторию и, как следствие, уникальное время распространения.

Главный недостаток такого типа волокон – модовая дисперсия, которая сужает полосу пропускания и ограничивает максимальную длину линии. Передатчики для многомодовых линий связи обычно имеют предельную дальность около 5 километров.

Проблему снижения модовой дисперсии решает кабель с градиентным профилем преломления сердцевины. В таком оптоволокне, в отличие от стандартных вариантов, параметры преломления уменьшаются от центра ядра к оболочке, что дает значительное улучшение параметров передаваемого сигнала.

Одномодовое волокно спроектировано, исходя из задачи пропуска через канал связи всего одной моды (основной). Этот подход дает много преимуществ. Некоторые характеристики у кабеля, выполненного по одномодовой технологии, на порядок лучше, чем у того, что изготовлен по многомодовой. Именно это является решающим фактором, который влияет на выбор инженеров в пользу первой при прокладке новых ВОЛС. Ведь одномодовое волокно дает затухание сигнала на уровне 0,25db на километр, величина дисперсии в нем очень мала, а широкая полоса пропускания обеспечивает четкую и быструю передачу больших объемов данных без искажений.

Но есть в этой бочке меда и ложка дегтя. Этот тип намного дороже, чем многомодовые волокна. Так как размер световодного ядра в одномодовом кабеле очень мал, ввод излучения в такой кабель является непростой задачей и требует очень тщательного контроля при сращивании. Концевые разъемы для этих линий также стоят намного дороже, чем концевики многомодовых линий. К тому же у последних благодаря простоте ввода светового пучка в широкое ядро очень простые и дешевые излучатели, которые к тому же выпускаются огромным количеством конкурирующих компаний.

Оптоволоконный кабель одномодовый и многомодовый. Области применения оптических волокон

Перевод Анны Мотуш

Определение: волокна, поддерживающие более чем одну моду для определенного направления поляризации

Многомодовые волокна — это оптические волокна, поддерживающие несколько поперечных мод для данной оптической частоты и поляризации. Число мод определяется длиной волны и показателем преломления материала. Многомодовые волокна подразделяются на волокна со ступенчатым профилем показателя преломления и градиентные.

Для волокон определены значения радиуса сердцевины и числовой апертуры, позволяющие определить V-параметр. Для больших значений V-параметра количество мод пропорционально V 2 . В частности, для волокон с большим диаметром сердцевины (правая часть рис 1), количество мод может быть очень большим. Такие волокна могут доставлять свет с плохим качеством пучка (например, генерируемый мощными диодами), но для сохранения качественного луча от источника света с высокой яркостью будет лучше использовать волокно с меньшей сердцевиной и с умеренной числовой апертурой, хотя эффективное введение излучения в волокно может быть более сложным.

По сравнению со стандартным одномодовым волокном, многомодовое волокно обычно имеет большую сердцевину, а также высокую числовую апертуру, например, 0.2-0.3. Последнее позволяет работать при изгибании волокна, но также приводит к более интенсивному рассеиванию, которое определяется нарушением геометрической формы оптического волокна. Следствием этих нарушений является то, что часть лучей покидает оптоволокно. Интенсивность рассеивания зависит не только от качества материала, из которого изготавливается сердцевина, но и от качества оболочки, так как часть оптического сигнала распространяется и в ней. Профиль показателя преломления в основном прямоугольный, но иногда встречается и параболический. (См. ниже).

Многомодовое волокно состоит из сердцевины и оболочки. В распространенных типах волоконно-оптических линий связи (см. ниже) на основе многомодовых волокон 50/125 и 62,5/125, диаметр сердцевины равен 50 и 62.5 микрон соответственно и диаметр оболочки 125 микрон. Такие волокна поддерживают сотни мод.

Ввести свет в многомодовое волокно достаточно просто, т.к. требования к соблюдению точности настройки угла и положения луча не очень строгие. С другой стороны, пространственная когерентность на выходе многомодовых волокон невелика, и распределение интенсивности излучения на выходе сложно контролировать по причинам, изложенным ниже.

На рисунке 2 приведены профили электрического поля в модах с шагом преломления волокна, рассчитанные для конкретной длины волны. Это основная мода (LP 01) с распределением интенсивности, близким к гауссовскому, и несколько мод более высокого порядка с более сложными пространственными профилями. Каждая мода имеет различную постоянную распространения. Любое распределение поля можно рассматривать как суперпозицию мод.

Суммарное электрическое поле, распространенное в многомодовом волокне — суперпозиция нескольких мод. Интенсивность зависит не только от оптической мощности во всех модах, но также и от относительной фазы, тут может возникать максимум или минимум за счет интерференции различных мод.

Оба параметра — мощность и фаза, определяются начальными условиями, а относительные фазы изменяются непрерывно вдоль волокна из-за зависимости от констант распространения. Таким образом, сложная картина интенсивности во времени постоянно меняется в пределах длины распространения значительно меньше 1 мм.

Рисунок 3 демонстрирует анимированный пример, где представлены распределения интенсивности, происходящие с интервалом в 2 мкм. Эта интерференционная картина сильно зависит от каких-либо изменений при изгибе или растяжении волокон, а также от температуры.

Обратите внимание, что для света с широкой оптической пропускной способностью (например, для белого света) таких сложных распределений интенсивности не наблюдается потому, что график интенсивности различен для каждой длины волны, так что вклады от различных длин волн усредняются. Чем длиннее волокно, тем ниже оптический диапазон частот, необходимый для этого усреднения.

Оптоволокно (оптическое волокно) — это тонкая стеклянная (иногда пластиковая) нить предназначенная для передачи светового потока на большие расстояния.

В настоящее время оптоволокно широко используется как в промышленном так и в бытовом масштабе. В XXI-м веке оптоволокно и технологии работы с ним сильно упали в цене благодаря новым достижениям в техническом прогрессе и что ранее считалось слишком дорогим и инновационным, сегодня уже считается повседневным.

Каким же бывает оптоволокно:

  1. Одномодовым;
  2. Многомодовым;

В чем же отличие между этими двумя типами оптоволокна?

Итак, в любом оптоволокне есть центральная жила и оболочка:

Одномодовое оптоволокно

В одномодовом оптоволокне центральная жила составляет 9 мкм, а оболочка волокна составляет 125 мкм (отсюда маркировка одномодового волокна 9/125). Все световые потоки (моды) благодаря малому диаметру центральной жилы проходят параллельно или по центральной оси жилы. Диапазон длин волн использующихся в одномодовом оптоволокне составляет от 1310 до 1550 нм и используют сфокусированный узконаправленный лазерный луч.

Многомодовое оптоволокно

В многомодовом оптоволокне центральная жила составляет 50 мкм или 62,5 мкм, а оболочка так же 125 мкм. В связи с этим по многомодовому оптоволокну передается множество световых потоков, которые имеют различные траектории и постоянно отражаются от «краёв» центральной жилы. Длины волн использующихся в многомодовом оптоволокне составляет от 850 до 1310 нм и используют рассеянные лучи.

Отличия характеристик одномодового и многомодового оптоволокна

Немаловажную роль имеют затухания сигналов в одномодовом и многомодовом оптоволокне. Затухания в одномодовом волокне за счет узконаправленного луча в несколько раз ниже чем в многомодовом, что еще раз подчеркивает преимущество одномодового оптоволокна.

Наконец одним из главных критериев — это пропускная способность оптоволокна. И снова здесь преимущество имеет одномодовое оптоволокно перед многомодовым. Пропускная способность одномода в разы (если не сказать «на порядок») выше чем многомода.

Всегда было принято считать ВОЛС построенные на многомодовом оптоволокне намного дешевле чем на одномодовом. Это было обусловлено тем, что в многомоде в качестве источника света использовались светодиоды, а не лазеры. Однако в последние годы как в одномоде так и в многомоде стали применяться лазеры, что сказалось на уравнивании цен на оборудование для различного типа оптоволокна.

Оптические волокно стандарт де-факто при построении магистральных сетей связи. Протяженность волоконно-оптических линий связи в России у крупных операторов связи достигает > 50 тыс.км. Благодаря волокну мы имеем все те преимущества в связи, которых не было раньше. Вот и попробуем рассмотреть виновника торжества — оптическое волокно. В статье попробую написать просто о оптических волокнах, без математических выкладок и с простыми человеческими объяснениями. Статья чисто ознакомительная, т.е. не содержит уникальных знаний, всё что будет описано может быть найдено в куче книг, однако, это не копипаст, а выжимка из «кучи» информации только лишь сути.

Классификация
Чаще всего волокна подразделяют на 2 общих типа волокон 1. Многомодовые волокна 2. Одномодовые дадим пояснение на «бытовом» уровне что есть одномод и многомод. Представим гипотетическую систему передачи с волокном воткнутым в нее. Нам надо передать двоичную информацию. Импульсы электричества в волокне не распространяются, ибо диэлектрик, поэтому мы будим передавать энергию света. Для этого нам нужен источник световой энергии. Это могут быть светодиоды и лазеры. Теперь мы знаем что мы используем в качестве передатчика — это свет. Подумаем как свет вводится в волокно: 1) Световое излучение имеет свой спектр, поэтому если сердцевина волокна широкая (это в многомодовом волокне), то больше спектральных составляющих света попадет в сердцевину.

Например мы передаем свет на длине волны 1300нм (к примеру), сердцевина многомода широкая, то и путей распространения у волн больше. Каждый такой путь и есть моды

2) Если же сердцевина маленькая (одномодовое волокно), то путей распространения волн соотвественно уменьшается. И так как дополнительных мод гораздо меньше, то и не будет и модовой дисперсии (о ней ниже). Это основное отличие многомодового и одномодового волокон.

Спасибо enjoint, tegger, hazanko за замечания.

Многомодовые в свою очередь делятся на волокна со ступенчатым показателем преломления (step index multi mode fiber) и с градиентным (graded index m/mode fiber).

Одномодовые делятся на ступенчатые, стандартные (standard fiber), со смещенной дисперсией (dispersion-shifted) и ненулевой смещенной дисперсией (non-zero dispersion-shifted)

Конструкция оптического волокна
Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Сердцевина (которая и является основной средой передачи энергии светового сигнала) изготавливается из оптически более плотного материала, оболочка — из менее. Так, например, запись 50/125 говорит о том, что диаметр сердцевины равен 50 мкм, оболочки — 125мкм. Диаметры сердцевины равные 50мкм и 62,5мкм являются признаками многомодовых оптических волокон, а 8-10мкм, соответственно, одномодовым. Оболочка же, как правило, всегда имеет диаметр размером 125мкм.

Как видно диаметр сердцевины одномодового волокна имеет намного меньший размер, нежели диаметр многомодового. Меньший диаметр сердцевины позволяет уменьшить модовую дисперсию (о которой, возможно, будет написано в отдельной статье, а также вопросы распространения света в волокне), а соответственно увеличить дальность передачи. Однако, тогда бы одномодовые волокна вытеснили многомоды, благодаря более лучшим «транспортным» характеристикам, если бы не необходимость использовать дорогие лазеры с узким спектром излучения. В многомодовых волокнах используются светодиоды с более размазанным спектром.

Поэтому для недорогих оптических решений, таких как локальные сети интернет-провайдеров применения многомода случается.

Профиль показателя преломления
Вся пляска с бубном у волокна с целью увеличения скорости передачи была вокруг профиля показателя преломления. Так как основным сдерживающим фактором увеличения скорости является модовая дисперсия. Кратко суть в следующем: когда излучение лазера поступает в сердцевину волокна, то сигнал передается по ней в виде отдельных мод (грубо: лучей света. А на самом деле разные спектральные составляющие вводимого сигнала) Причем входят «лучи» под разными углами, поэтому время распространения энергии отдельно взятых мод различается. Это проиллюстрировано на рисунке ниже.

Здесь отображены 3 профиля преломления: ступенчатый и градиентный для многомодового волокна и ступенчатый для одномодового. Видно, что в многомодовых волокнах моды света распространяются по различным путям, но, из-за постоянного коэффициента преломления сердцевины с ОДИНАКОВОЙ скоростью. Те моды, которые вынуждены идти по ломанной линии приходят позже, чем моды, идущие по прямой. Поэтому исходный сигнал растягивается во времени. Другое дело с градиентным профилем, те моды которые раньше шли по центру — замедляются, а моды, которые шли по ломанному пути, наоборот, ускоряются. Это произошло оттого, что коэффициент преломления сердечника теперь непостоянен. Он увеличивается параболически от краев к центру. Это позволяет увеличить скорость передачи и получить распознаваемый сигнал на приеме.

Области применения оптических волокон

К этому можно добавить, что магистральные кабели теперь все почти идут с ненулевой смещенной дисперсий, что позволяет использовать на этих кабелях спектральное волновое уплотнение (WDM) без нужды замены кабеля.

А при построении пассивных оптических сетей часто используют многомодовое волокно.

Спасибо тем, кто конструктивно критиковал.

PS если будет интересно, то могут появиться статьи о — дисперсии — типах волоконно-оптических кабелей (не волокон) — системах передачи, используемых для wdm/dwdm уплотнения. — процедура сварки оптических волокон. и типы сколов. Метки:

  • optical fiber
  • оптическое волокно
  • волокно
  • дисперсия

habr.com

Разница между одно- и многомодовыми оптическими кабелями

Главная / Статьи / Разница между одно- и многомодовыми оптическими кабелями

Существует два вида кабелей в волоконно-оптических линиях связи. А именно: кабель волоконно-оптический многомодовый и, соответственно, одномодовый.

Как следует из названия, по архитектуре одномодовый кабель не позволяет пропустить через себя более одного луча – моды. Таким образом, разница между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем заключается в способе распространения по ним оптического излучения. Размер сердечника световода самый значительный признак, который может повлиять на то, одномодовый оптический кабель купить или какой-либо другой.

Меньший диаметр сердечника обеспечивает и меньшую модовую дисперсию, и как результат – возможность передачи информации на большие расстояния без использования роутеров, повторителей и ретрансляторов. Негативным фактором является то, что одномодовое волокно и электронные компоненты, которые обеспечивают передачу, прием и трансформацию данных, а также поддерживающие на должном уровнетехнические характеристики оптических кабелей, весьма дорогостоящи.

Что касается конкретных размеров, то волокно одномодового волокна имеет очень тонкий сердечник, диметр которого составляет 10 мкм и меньше. Пропускная способность кабеля варьируется в пределах от 10 Гбитс и выше.

Многомодовый оптический кабель

В отличие от одномодового многомодовый кабель позволяет пропустить через себя n-ное количество модов. Такой проводник и может содержать независимые световые пути в количестве больше одного. Однако величина диаметра сердечника способствует тому, что свет с большей вероятностью будет отражаться от поверхности внешней оболочки сердечника, а это в свою очередь увеличивает модовую дисперсию. Рассеивание луча в кабеле приводит к сокращению расстояния передачи сигнала и необходимости увеличения количества ретрансляторов.

Любой инженер, закончивший проектирование волс, как конечный результат в сети получит скорость передачи данных на уровне 2.5 гбитс. Снова возникает вопрос: «Если я куплю кабель волоконно-оптический, то какой именно стоит выбрать?» Все зависит от технических показателей и необходимого качества связи. Например, можно приобрести кабель оптический 8 волокон. В таком проводнике, как и указано, 8 волокон, которые размещены в центральном модуле.

www.volioptika.ru

Компьютерный блог

Оптический кабель представляет собой тонкое гибкое волокно, которое позволяет передавать свет на большие расстояния благодаря эффекту внутреннего отражения лучей от стенок оболочки. Оптический кабель сегодня выпускается по двум технологиям – одномодовой и многомодовой. О том, чем отличается одномодовый оптический кабель от многомодового и пойдет речь дальше.

Принцип действия

Одномодовый оптический кабель специально разработан для передачи одной «моды» или одного луча света. В тоже время мультимодовый оптический кабель позволяет одновременно передавать несколько «мод» или лучей, каждый из которых переотражается внутри кабеля под своим углом преломления.

Геометрические отличия

Мультимодовый и одномодовый оптический кабель имеют существенные отличия, которые видно невооруженным глазом. Мультимодовый кабель имеет толщину несущей сигнал сердцевины, которая составляет не менее 62.5 мкм в диаметре. Одномодовый кабель является более тонким, а его несущая сердцевина составляет от 8 до 10 мкм в диаметре. Современные сетевые карты оснащаются оптическим портом и на серверах устанавливается сразу несколько сетевых карт с поддержкой прямого подключения одномодового или многомодового кабеля через специальный разъем.

Отличия в пропускной способности

Мультимодовое оптическое волокно имеет ширину полосы пропускания, которая составляет до нескольких сотен МГц на один километр. Благодаря своим свойствам многомодовый кабель способен передавать данные на расстояние до 10 миль, и может использовать для увеличения расстояния передачи данных относительно недорогие оптические повторители (приемо-передатчики сигнала). Из нашей новой статьи вы более подробно узнаете, как работает оптоволоконная сеть.

В тоже время одномодовый кабель может передавать данные более чем на 10 км, но при этом должен использовать излучение от дорогого твердотельного лазерного диода или других одномодовых излучателей. Такой диод обычно состоит из двух излучающих модулей, которые формируют в одном направлении общий световой поток с данными. Передатчики, устанавливаемые на одномодовый оптический кабель обычно стоят в четыре и более раз дороже, чем аналогичные устройства для ретрансляции многомодовых сигналов.

pcnotes.ru

Одномод или многомод, какой кабель выбрать? Что лучше?

Отвечая на вопрос какой оптический кабель лучше одномодовый или многомодовый — двух мнений быть не может. По техническим характеристикам и эксплуатационным показателям — одномодовый оптический кабель лучше, чем многомодовый. Он позволяет передавать большие объемы данных на огромные расстояния (до 40км для приложений 10GBASE и 40GBASE). Поэтому и стоимость одномодового кабеля (и оборудования для передачи данных по нему) выше, чем многомодового.

Но все же какой оптический кабель выбрать для конкретной задачи? Ниже несколько практических рекомендаций, на что можно ориентироваться при выборе типа кабеля:

  • прежде всего, смотрим тип используемого активного оборудования и требования (в том числе в техническом задании) it-службы заказчика или эксплуатирующей организации. и строго следуем рекомендациям производителя активного оборудования или заказчика при выборе типа кабеля и другого оптического оборудования;
  • при необходимости укладки кабеля на расстояния более 500м (прежде всего для магистральных соединений между удаленными крупными узлами) и для передачи большого объема данных используем только одномодовый оптический кабель;
  • для передачи данных в пределах одного здания между кроссовыми и серверными комнатами на разных этажах или в разных корпусах, часто имеет смысл использовать многомодовый кабель. Он дешевле и менее требователен к количеству поворотов/спусков и их радиусу;
  • ну а в тех ситуациях, когда нет достаточной информации об используемом активном оборудовании, длине магистральных линий и других технических данных — используйте одномодовый кабель. Точно не ошибетесь!

Кроме этого, не следует забывать, что для каждого приложения в волоконно-оптической сети рекомендуется закладывать по два волокна и предусматривать 100% резерв оптических волокон (например, если планируется передавать по оптике данные локальной сети (1), телефонии (2) и видеонаблюдения (3), то количество волокон в кабеле должно быть 3*2*100% резерв=12 волокон).

Несмотря на огромное разнообразие оптоволоконных кабелей, волокна в них практически одинаковые. Более того, производителей самих волокон намного меньше (наиболее известны Corning, Lucent и Fujikura), чем производителей кабелей.

По типу конструкции, вернее по размеру серцевины, оптические волокна делятся на одномодовые (ОМ) и многомодовые (ММ). Строго говоря, употреблять эти понятия следует относительно конкретной используемой длины волны, но после рассмотрения Рисунка 8.2, становится понятно, что на сегодняшнем этапе развития технологий можно это не учитывать.

Рис. 8.3. Одномодовые и многомодовые оптические волокна

В случае многомодового волокна диаметр сердечника (обычно 50 или 62,5 мкм) почти на два порядка больше, чем длина световой волны. Это означает, что свет может распространяться в волокне по нескольким независимым путям (модам). При этом очевидно, что разные моды имеют разную длину, и сигнал на приемнике будет заметно «размазан» по времени.

Из-за этого хрестоматийный тип ступенчатых волокон (вариант 1), с постоянным коэффициентом преломления (постоянной плотностью) по всему сечению сердечника, уже давно не используется из-за большой модовой дисперсии.

На смену ему пришло градиентное волокно (вариант 2), которое имеет неравномерную плотность материала сердечника. На рисунке хорошо видно, что длины пути лучей сильно сокращены за счет сглаживания. Хотя лучи, проходящие дальше от оси световода, преодолевают большие расстояния, они при этом имеют большую скорость распространения. Происходит это из-за того, что плотность материала от центра к внешнему радиусу уменьшается по параболическому закону. А световая волна распространяется тем быстрее, чем меньше плотность среды.

В результате более длинные траектории компенсируются большей скоростью. При удачном подборе параметров, можно свести к минимуму разницу во времени распространения. Соответственно, межмодовая дисперсия градиентного волокна будет намного меньше, чем у волокна с постоянной плотностью сердечника.

Однако, как бы не были сбалансированы градиентные многомодовые волокна, полностью устранить эту проблему можно только при использовании волокон, имеющих достаточно малый диаметр сердечника. В которых, при соответствующей длине волны, будет распространяться один единственный луч.

Реально распространено волокно с диаметром сердечника 8 микрон, что достаточно близко к обычно используемой длине волны 1,3 мкм. Межчастотная дисперсия при неидеальном источнике излучения остается, но ее влияние на передачу сигнала в сотни раз меньше, чем межмодовой или материальной. Соответственно, и пропускная способность одномодового кабеля намного больше, чем многомодового.

Как это часто бывает, у более производительного типа волокна есть свои недостатки. В первую очередь, конечно, это более высокая стоимость, обусловленная стоимостью комплектующих, и требованиями к качеству монтажа.

Таб. 8.1. Сравнение одномодовых и многомодовых технологий.

Параметры Одномодовые Многомодовые
Используемые длины волн 1,3 и 1,5 мкм 0,85 мкм, реже 1,3 мкм
Затухание, дБ/км. 0,4 — 0,5 1,0 — 3,0
Тип передатчика лазер, реже светодиод светодиод
Толщина сердечника. 8 мкм 50 или 62,5 мкм
Стоимость волокон и кабелей. Около 70% от многомодового
Средняя стоимость конвертера в витую пару Fast Ethernet. $300 $100
Дальность передачи Fast Ethernet. около 20 км до 2 км
Дальность передачи специально разработанных устройств Fast Ethernet. более 100 км. до 5 км
Возможная скорость передачи. 10 Гб, и более. до 1 Гб. на ограниченной длине
Область применения. телекоммуникации локальные сети
1.4.1.4 Типы многомодовых волокон

Стандарты Международного союза электросвязи (ITU-T) G 651 и Института инженеров по электротехнике (IEEE) 802.3 определяют характеристики многомодовых оптоволоконных кабелей. Увеличены требования к пропускной способности в многомодовом системах, включая Гигабитный Ethernet (GigE) и 10 GigE, имеют отношения к определениям четырех различных международных организаций для Стандартизации (ISO) категории.

Стандарты Характеристики Длина волны Сфера применения
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM1) amd 2008
850 и 1300 нм Передача данных в сетях общего доступа
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM2) amd 2008
Градиентное многомодовое волокно 850 и 1300 нм Видео и передача данных в сетях общего доступа
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM3) amd 2008
Оптимизировано под лазер;
градиентное многомодовое волокно;
максимум 50/125 мкм
Оптимизированно
под 850 нм
для GigE и 10GigE передач в локальных сетях (до 300 м)
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM4) amd 2008
Оптимизированно под VCSEL Оптимизированно
под 850 нм
Для передач 40 и 100 Гбит/с в центрах хранения данных
1.4.1.5 50 мкм. против 62.5 мкм многомодовых волокон

В период 1970-ых годов, оптическая связь была основана на 50 мкм многомодовых волокнах источниками служили светодиоды и использовались и для малых и для больших расстояний. В 1980-ых стали использоваться лазеры и одномодовое оптоволокно и они долгое время оставались предпочтительным вариантом связи на дальние расстояния. В то же время многомодовые волокна были эффективнее и экономичнее для локальных сетей типа связи университетского городка на расстояниям 300 — 2000 м.

Несколько лет спустя, потребности локальных сетей возросли, и стали нужны более высокие скорости передачи данных, включая 10 Мбит/с. Они и протолкнули введение многомодового оптоволокна с сердцевиной 62.5 мкм, те могли передавать поток в 10 Мбит/с на расстояние более чем 2000 м, из-за его возможности более легкого введения света от светодиодов (LED) . В то же самое время более высокая числовая апертура сильнее ослабляет сигнал на стыках в муфтах и на изгибах кабеля. Многомодовое волокно с сердечником 62.5 мкм стало основным выбором для коротких соединений, информационных центров, и университетских городков, работающих на 10 Мбит/с.

Сегодня, Гигабитный Ethernet (1 Гбит/с) является стандартом, и 10 Гбит/с больше распространен в локальных сетях. Многомод 62.5 мкм достиг своих пределов производительности, поддерживая 10 Гбит/с максимум на 26 м. Эти ограничения ускорили развертывание новых экономичных лазеров под названием VCSEL и оптоволокна с сердечником 50 мкм, оптимизированных под длину волны 850 нм.

Спрос на увеличенные скорости передачи данных и пропускную способность предполагает более широкое использование волокна 50 мкм, оптимизированного под лазер и способными на передачу более 2000 МГц o км и междугороднюю передачу данных. В локальном проектировании следует проектировать сети с таким образом, что бы учитывать потребности завтрашнего дня.

1.4.1.6 Пропускная способность и длина передачи

Проектируя оптические кабели, важно понимать их возможности с точки зрения пропускной способности и расстояния. Чтобы гарантировать нормальную работу системы должны быть определены объёмы передачи данных с учётом будущих потребностей

Первый шаг это оценка длины передачи согласно таблице стандарта ISO/IEC 11801 рекомендуемых расстояний для сетевого Ethernet. Это таблица предполагает непрерывные кабельные длины без любых устройств, стыков, соединителей, или других потерь в передаче сигналов.

Второй шаг, инфраструктура кабельных соединений должна учитывать максимальное затухание канала, чтобы гарантировать надежную передачу сигналов на расстояние. Это значение затухания должно рассмотреть весь канал потери включают

Затухание в оптоволокне, что соответствует 3.5 дБ/км для многомодовых волокон на длине волны в 850 нм и к 1.5 дБ/км для многомода в 1300 нм (согласно стандартов ANSI/TIA-568-B.3 и ISO/IEC 11801).

Сварные соединения волокон(обычно потеря 0.1 дБ), коннекторы (обычно до 0.5 дБ) и другие потери.

Максимальное затухание канала определяется в стандарте ANSI/TIA-568-B.1 следующим образом.

В чем разница между одномодовым волокном и многомодовым волокном? — Знания

Сердцевина многомодового волокна толстая, скорость передачи низкая, расстояние короткое, общая производительность передачи низкая, но его стоимость относительно низкая, обычно используется в зданиях или в прилегающих географических точках. . С другим типом оптического волокна диаметром 1310нм или 850нм легко работать. Он может передавать несколько мод на заданной длине волны.По сравнению с витой парой многомодовое волокно может поддерживать большее расстояние передачи. В Ethernet 10 Мбит/с и 100 Мбит/с многомодовое волокно может поддерживать самое длинное расстояние передачи 2000 метров. Диаметр сердцевины обычных многомодовых волокон составляет 50 мкм, 62,5 мкм и 100 мкм.

В одномодовом оптическом волокне может распространяться только один луч света, поэтому одномодовое волокно не имеет модовых дисперсионных характеристик. Поэтому сердцевина одномодового волокна относительно тонкая, с широкой полосой пропускания, большой пропускной способностью и большим расстоянием передачи.Однако из-за необходимости лазерного источника стоимость высока.

Одномодовое волокно состоит только из одной нити (две нити в большинстве применений) из стекловолокна с диаметром сердцевины 8,3 мкм ~ 10 мкм. Из-за относительно малого диаметра сердцевины одномодовое волокно может передавать оптические сигналы только с длина волны 1310 нм или 1550 нм, поэтому его относительно сложно соединить с оптическими устройствами. Полоса пропускания одномодового волокна выше, чем у многомодового, но в то же время оно выдвигает и более высокие требования к ширине спектра и стабильности источника света: ширина спектра должна быть узкой, а стабильность должна быть хорошо.Из-за малой дисперсии одномодового волокна может передаваться только одна мода света, поэтому может быть реализована большая пропускная способность и передача на большие расстояния.

Для одномодового оптического модуля в качестве источника света обычно используется LD или светодиод с узкой спектральной линией, а размер соединительного компонента соответствует одномодовому волокну, которое может обеспечить высокоскоростную передачу. Одномодовое оптическое волокно широко используется в WDM и других многочастотных прикладных системах передачи данных.Мультиплексированный оптический сигнал может передаваться только по одному одномодовому волокну.

Одномодовое или многомодовое волокно?

В приложениях безопасности наиболее распространенным фактором, определяющим многомодовый или одномодовый режим, является расстояние. Если это всего несколько миль, предпочтительнее использовать многорежимный режим. Потому что светодиодные излучатели/приемники намного дешевле, чем лазеры, необходимые для одномодового режима. Если расстояние превышает 5 миль, лучше всего использовать одномодовое волокно. Еще один вопрос, который следует рассмотреть, — это широкополосный доступ. Если будущие приложения могут включать передачу сигналов данных с большой пропускной способностью, то лучшим выбором будет одномодовый режим.

Сравнение одномодовых и многомодовых волокон по нескольким аспектам

Оптическое волокно представляет собой способ передачи света между двумя концами волокна и широко используется в связи по оптоволоконному кабелю. Как правило, существует два типа оптических волокон: одномодовое волокно и многомодовое волокно. По мере усиления интеграции компьютеров и мобильных устройств спрос на оптическое волокно также растет. Важно сделать правильный выбор между одномодовым волокном и многомодовым волокном для вашей сети.Поэтому в этой статье будет сравниваться одномодовое и многомодовое волокно по расстоянию, скорости и длине волны, чтобы помочь вам выбрать тот, который подходит вам лучше всего.

Что такое одномодовое волокно?

Одномодовое волокно обычно имеет размер сердцевины менее 10 мкм, что позволяет передавать только один код или луч света с длиной волны до 1310 нм или 1550 нм. Когда свет проходит через сердцевину одномодового волокна, малый размер сердцевины уменьшает отражение света. Поэтому он снижает затухание в волокне и увеличивает расстояние, на которое могут передаваться сигналы, сохраняя при этом качество сигнала.Независимо от того, работает ли одномодовое волокно со скоростью передачи данных 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, расстояние передачи может достигать не менее 5 км. Таким образом, он обычно используется для приложений на большие расстояния и с более высокой пропускной способностью.

Что такое многомодовое волокно?

Многомодовое волокно обычно имеет больший размер сердцевины около 62,5 мкм или 50 мкм, что позволяет распространять несколько световых мод в заданное время. Больший размер ядра обеспечивает большее отражение света, более высокую дисперсию, более высокий коэффициент затухания и позволяет передавать больше данных за счет снижения качества сигнала.Максимальное расстояние передачи по многомодовому волокну составляет около 550 м при скорости 10 Гит/с. Он может передавать дальше на более низких скоростях передачи данных. Поскольку качество сигнала снижается по мере увеличения расстояния, многомодовое волокно обычно используется для связи на короткие расстояния в локальных сетях (LAN).

Сравнение одномодовых и многомодовых волокон

В предыдущем разделе мы ввели определения одномодовых и многомодовых волокон. Так как одномодовые и многомодовые волокна широко используются в различных областях.Поэтому мы сравним их по расстоянию, скорости и длине волны, чтобы вы могли понять их глубже и сделать правильный выбор для своего решения.

Расстояние по оптоволокну

Одномодовое волокно имеет гораздо большее максимальное расстояние, чем многомодовое волокно. Длина одномодового волокна может достигать 10 км, 40 км, 80 км и даже больше. В то время как многомодовое волокно обычно может достигать 2 км. Таким образом, одномодовое волокно идеально подходит для дальней связи, а многомодовое волокно — для ближней связи.Но помнить, что цена растет по мере увеличения расстояния.

Скорость оптоволокна

Одномодовое волокно и многомодовое волокно способны обеспечить одинаковую скорость от 1 Гбит/с до 100 Гбит/с. Поскольку радиус передачи одномодового волокна меньше, чем у многомодового волокна, одномодовое волокно может распространяться только одним лучом во время передачи сигнала. Так что явление рассеяния не будет вызвано, и можно будет передавать на большое расстояние без деформации.Следовательно, одномодовое волокно может поддерживать расстояние от 5 до 120 км, тогда как многомодовое волокно может поддерживать расстояние от 100 до 550 м.

Длина волны волокна

Одномодовое волокно, используемое в телекоммуникациях, обычно работает на длине волны 1310 нм или 1550 нм. В то время как большой размер сердцевины многомодового волокна упрощает соединения и позволяет работать с более дешевой электроникой, многомодовое волокно может работать на длинах волн 850 нм и 1310 нм.

Заключение

В центре обработки данных одномодовое волокно больше подходит для крупных предприятий с большими расстояниями, тогда как многомодовое волокно является оптимальным выбором для компаний, находящихся в шаговой доступности.Ваш выбор зависит от потребностей и соображений вашей сети. В дополнение к волокнам, упомянутым выше, FS.COM также предлагает серию одномодовых и многомодовых волоконно-оптических патч-кордов в качестве экономичной альтернативы для удовлетворения ваших потребностей, таких как оптоволоконные патч-корды LC/SC/FC/ST, оптоволокно MTP/MPO. кабели, кабели сверхвысокой плотности. Добро пожаловать на сайт FS.COM, чтобы найти наиболее подходящие волокна.

Статьи по теме:
Взгляд на спецификацию Cisco Single Mode SFP
Одномодовое и многомодовое оптоволокно: в чем разница?

одномодовых и многомодовых волокон

Произошел огромный рост вычислительных услуг, что напрямую привело к увеличению как физического размера центров обработки данных, так и их вычислительной мощности.Чтобы обеспечить высокоскоростное подключение, центры обработки данных используют оптоволокно. В центрах обработки данных для различных ситуаций используется комбинация многомодовых и одномодовых волокон. Существуют определенные причины и обстоятельства для использования как одномодовых, так и многомодовых волокон, мы углубимся в различия между ними и в то, как они влияют на будущее центров обработки данных.

Источник фото: sciencemag

Что такое волоконная оптика и как она работает?

Волоконная оптика — это технология, используемая для передачи информации в виде световых импульсов по нитям волокна, обычно сделанным из стекла или пластика.Волоконно-оптические кабели состоят из оптических волокон, представляющих собой тонкие нити из чистого стекла размером примерно с человеческий волос. Эти волокна объединяются в оптические кабели.

Если присмотреться, оптоволоконный кабель состоит из трех отдельных частей. Это включает в себя сердцевину, оболочку и буферное покрытие. Сердцевина представляет собой тонкое стекловолокно, через которое проходит свет. Оболочка — это внешний оптический материал, который заключает в себе сердечник. Оболочка — это часть, которая отражает свет в сердцевину.Последняя часть — это буферное покрытие, которое является самым внешним слоем, защищающим волокно от повреждения.

Оптический кабель состоит из сотен или даже тысяч оптических волокон. Связка покрыта так называемой курткой, которая защищает ее от влаги и повреждений. Существует два различных типа оптических волокон: одномодовые и многомодовые волокна.

Источник фото: depositphotos

Разница между одномодовыми и многомодовыми волокнами

В центрах обработки данных используются два разных типа волоконной оптики, включая одномодовые и многомодовые волокна.Существуют различия между одномодовыми и многомодовыми волокнами. Одномодовые волокна имеют меньшую сердцевину и передают инфракрасный лазерный свет. Многомодовые волокна имеют большую сердцевину и используют инфракрасный свет через светоизлучающие диоды или светодиоды. Между ними есть и другие специфические различия.

Одномодовые волокна — широко используемый тип оптического волокна, передающий сигнал на большие расстояния. Эти типы волокон дают пользователям более высокую скорость передачи, а также примерно в 50 раз большее расстояние, чем многомодовые волокна.Одним из основных преимуществ одномодовых волокон является их долговечность.

Большая сердцевина многомодового волокна дает ему возможность передавать свет различных мод с длинами волн от 850 до 1300 нм. Многомодовые волокна дают пользователям преимущества более высокой пропускной способности и более высоких скоростей на средних расстояниях. Вот почему многомодовые волокна чаще всего используются в отдельных зданиях.

Источник фото: CreativelyUnited

Преимущества и недостатки одномодового и многомодового

У одномодовых и многомодовых волоконно-оптических кабелей есть определенные сильные и слабые стороны.Одномодовые оптоволоконные кабели быстрее, чем многомодовые кабели на больших расстояниях. Это связано с тем, что в одномодовых кабелях требуется меньше коммутаторов и маршрутизаторов. Одномодовые волокна практически имеют неограниченную пропускную способность. Он также может передавать данные объемом до 40 Гб на сотни километров без ограничения целостности. Одномодовые оптоволоконные кабели также могут передавать данные со скоростью 10 Гбит/с на большие расстояния. Одномодовый кабель и соединения обычно более экономичны, чем его аналог.

Только что упомянутое преимущество приводит нас к первому недостатку. Хотя одномодовые кабели и разъемы более экономичны, их развертывание и эксплуатация обходятся дороже. Это связано с тем, что лазерное оборудование выделяет больше тепла. Еще одним недостатком одномодового режима является то, что требуемые лазеры могут быть дорогими и могут использоваться только с одним кабелем за раз. Наконец, поскольку для одномодовых кабелей требуются лазеры, они менее универсальны и могут использоваться только для меньшего числа приложений.

Первым преимуществом многомодового оптоволоконного кабеля является общая стоимость.Многомодовый оптоволоконный кабель дешевле в установке, эксплуатации и обслуживании. Это также обеспечивает более высокую скорость и более высокую пропускную способность на более коротких расстояниях. Он также позволяет передавать различные оптические сигналы одновременно. Многомодовые оптоволоконные кабели также имеют некоторые недостатки.

Первый недостаток мультимодов в том, что они ограничены по скорости и расстоянию. Существует два разных типа многомодовых кабелей: OM4 и OM3. Что касается многомодовых кабелей OM4, максимальная скорость на расстоянии от 400 до 550 метров составляет 100g.Максимальное расстояние многомодовых кабелей OM3 составляет 300 метров, а на расстоянии 2 километров они могут передавать только 100 Мбит.

Источник фото: сетевой мир

Необходимы ли оптоволоконные кабели для центров обработки данных?

Волоконная оптика широко используется в телекоммуникациях и сетях благодаря своей гибкости, которую можно связать в виде кабелей. Эти кабели также идеально подходят для этой цели из-за их скорости при передаче данных на большие расстояния. Потому что мир вращается вокруг данных и центров обработки данных, которые хранят и передают эти данные миру.Центры обработки данных нуждаются в надежных компонентах с высокой пропускной способностью. Эти инфраструктуры являются жизненно важной частью большинства предприятий во многих различных отраслях, поэтому очень важно обеспечить надежность соединений.

В то время как волоконно-оптические кабели обеспечивают более быструю связь на больших расстояниях, установленные медные кабели по-прежнему считаются некоторыми более подходящими. Это снижает капитальные затраты, эксплуатационные расходы и даже может повысить производительность. Волоконно-оптические кабели и медные кабели обладают явными преимуществами, и многие операторы центров обработки данных считают, что они лучше вместе.Отличным решением для компаний является использование смешанной сети. Компании могут повысить гибкость своих сетей, используя оптоволоконные медиаконвертеры и подключая различные форматы кабелей.

Заключение 

По мере увеличения скорости центров обработки данных потребуются более быстрые кабели. Волоконно-оптические кабели — это будущее высокоскоростных соединений. Благодаря различным преимуществам одномодовые и многомодовые оптоволоконные кабели будут играть важную роль в будущем подключении центров обработки данных.На данный момент многие центры обработки данных все еще используют медные кабели. Медные кабели по-прежнему являются неотъемлемой частью операций центра обработки данных, но если цена на оптоволоконные технологии снизится, отрасль может полностью перейти на более новое оборудование. До тех пор использование комбинации всего вышеперечисленного будет полезно для работы центра обработки данных.

Одномодовый

против многомодового

В нашей серии «Это против того» мы сравниваем (и противопоставляем) два, казалось бы, похожих продукта.Многие продукты на первый взгляд кажутся одинаковыми, но они могут сильно повлиять на результат вашего следующего применения. Сегодня мы сравниваем одномодовые и многомодовые оптоволоконные кабели.

Что такое одномодовое волокно?

Одномодовый волоконно-оптический кабель является самым простым типом оптического волокна. Сигналы в одномодовом волокне проходят прямо по центру сердцевины, не отражаясь от краев. Этот тип оптоволоконного кабеля очень мал и имеет очень тонкую сердцевину. Сердцевина одномодового оптоволоконного кабеля имеет диаметр 5-10 микрон, что соответствует миллионным долям метра.

Одномодовый оптоволоконный кабель свёрнут в большой жгут и используется для телефонных сигналов, кабельного телевидения и интернет-приложений. Сигнал по одномодовому оптоволоконному кабелю может передаваться на расстояние более 100 км (60 миль). В одномодовом оптоволоконном кабеле MFD (диаметр поля моды) большой и его легко сращивать и/или соединять, что делает его чувствительным к микроизгибам. Микроизгибы описывают источник потери или затухания сигнала в оптоволоконном кабеле.

Что такое многомодовое волокно?

Многомодовое волокно представляет собой более сложный тип оптического волокна.Эти волокна крупнее одномодовых; они имеют диаметр примерно в десять раз больше. Этот размер позволяет световым лучам проходить через ядро ​​​​по множеству различных путей и режимов. Эти пути могут проходить прямо через сердечник или отражаться от краев кабеля. Многомодовые кабели используются в приложениях с короткими расстояниями для передачи, например, для соединения компьютерных сетей.

Как они сравниваются?

При сравнении одномодового и многомодового волокна единственное реальное сходство между ними состоит в том, что они оба являются способами передачи оптоволоконных сигналов.Одномодовый меньше и используется в приложениях, где сигнал должен быть отправлен на большие расстояния. Напротив, многомодовый используется в приложениях, где используются короткие расстояния.

Одномодовый режим позволяет отправлять только один сигнал прямо по сердцевине волокна, тогда как многомодовый режим позволяет отправлять несколько сигналов и отражаться от краев жилы. В одномодовом оптоволоконном кабеле MFD (диаметр поля моды) больше, чем в многомодовом из-за размеров жилы. В одномодовом сердечник меньше, поэтому MFD больше.В многомодовых кабелях жила больше, а значит МФД меньше.

Если вы не уверены в том, какой кабель или режим вам потребуется, чтобы удовлетворить потребности вашего приложения, проконсультируйтесь с одним из компетентных торговых представителей Allied, отправив запрос предложения. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше о оптоволоконном кабеле и обо всех продуктах Prysmian/Draka Group.

Не пора ли пересмотреть выбор между одномодовым и многомодовым оптоволоконным кабелем?

 

Традиционно в прошлом большинство из нас, работающих в волоконно-оптической отрасли, разделились на два основных лагеря.Одномодовый лагерь, эта группа всегда состояла из БОЛЬШИХ МАЛЬЧИКОВ!! Мне нужно, чтобы мое волокно делало все и даже больше, учитывая расстояние, пропускную способность и перспективу. Затем был многомодовый лагерь, любители оптоволокна. Их философия заключалась в необходимости оптоволокна на коротких расстояниях для построения сетей, камер и специальных приложений. Многомодовое волокно дало их лагерю большие расстояния, чем медные кабели UTP, при меньших затратах, чем одномодовые электронные устройства. Очевидно, что не все попадают только в категорию одномодовых или многомодовых оптоволоконных сетей, поскольку многие конечные пользователи и установщики используют оба типа оптоволокна, но в этой статье я утверждаю, что дни многомодового оптоволокна сочтены.

 

Использовать или не использовать

Вот в чем вопрос — спасибо, Шекспир. Я всегда заявлял в своих классах оптоволокна, что технически многомодовое волокно действительно существует только по одной причине, и эта причина не имеет ничего общего с технологией, а связана, как вы понимаете, со старыми добрыми деньгами или расходами на сеть. Я всегда утверждал, что одномодовый оптоволоконный кабель всегда является лучшим решением для вашего выбора кабеля с точки зрения производительности, возможности модернизации, расстояния и пропускной способности.Настоящая причина существования многомодового оптического волокна заключается в цене электроники, а точнее в цене источника света.

На протяжении десятилетий многомодовое волокно использовало светодиодные источники света для генерации сигнала. Единственным реальным преимуществом светодиода является значительная экономия по сравнению с лазерами, используемыми с одномодовым волокном. В свое время, я помню, да, я встречаюсь с ценовой разницей между многомодовым конвертером 100 Мбит/с, который был до 10 раз дешевле, чем одномодовый аналог.По этой причине многомодовое волокно очень хорошо подходит для локальной сети: мир LAN, где ограниченное расстояние, обеспечиваемое светодиодами, не ограничивает его использование. Дело в том, что многомодовое волокно может обеспечить 2-километровое расстояние со скоростью 100 Мбит/с, чего более чем достаточно для большинства сетей. Какое прекрасное время для многомодового волокна, когда оно процветало в мире сетей и камер.

Несколько лет назад все изменилось

Многомодовое волокно с появлением 1 Гбит/с — 1000 Мбит/с Ethernet.Когда эта новая скорость сети появилась на рынке, произошло несколько вещей. Во-первых, традиционные светодиоды, которыми мы были так довольны, изжили себя. Рабочий порог светодиода составляет около 620 Мбит/с, а это означает, что источник света не может обеспечить требуемую скорость 1 Гбит/с — 1000 Мбит/с. Решением этой проблемы была замена традиционного светодиода лазером с вертикальным резонатором, излучающим поверхность, или VCSEL, как мы его знаем сегодня. Этот новый источник света все еще был довольно недорогим, но на сегодняшний день он может работать со скоростью сети до 10 Гбит/с.Итак, проблема решена, верно? Не так быстро… было обнаружено, что стандарт FDDI, используемый для всех многомодовых волокон, никогда не тестировался для использования с источниками света VCSEL, и при дальнейшем тестировании было обнаружено, что с этим стандартом невозможно достичь скорости 1 Гбит/с. Что ж, технически скорость может быть достигнута, но только с использованием дорогих патч-кордов Mode Conditioning.

Многомодовое волокно имело конструктивный недостаток

Это необходимо было решить, поэтому появился новый стандарт многомодового волокна.Это новое многомодовое многомодовое волокно, оптимизированное для лазера LOMMF, исправило проблемы со старым стандартом FDDI. LOMMF в настоящее время подразделяется на 5 новых стандартов: OM1 — 62,5/125, внешняя оболочка оранжевого цвета, OM2 — 50/125, внешняя оболочка оранжевого цвета, OM3 — 50/125, внешняя оболочка цвета морской волны, OM4 — 50/125, внешняя оболочка цвета морской волны на севере. Америка, внешняя оболочка Magenta в Европе и новый OM5 — 50/125, внешняя оболочка Lime Green. При рассмотрении вашего выбора многомодовых стандартов, по моему мнению, одна вещь ограничивает использование OM1 и OM2, а именно то, что ни одно из этих волокон не может поддерживать Ethernet 10 Гбит/с на расстоянии более 40 метров.Рекомендуя многомодовое волокно, я настоятельно рекомендую использовать OM3 или выше из-за его удобства в приложениях 10 Гбит/с, 300 метров для OM3 и 550 метров для OM4. Помните, что цена вашей сети — это не оборудование и даже не цена волокна, а трудозатраты при установке, которые увеличивают бюджет, поэтому разница в стоимости между OM1 и OM2 по сравнению с OM3 или OM4 не имеет смысла по сравнению со сроком службы ОМ3 и ОМ4.

Как мы все знаем, ничто не стоит на месте, и скорость сети постоянно растет.Время никого не щадит. С появлением 40 и 100 Гбит/с — 400 и 800 Гбит/с в будущем Ethernet, многомодовому оптоволокну потребовался ответ, и этот ответ не всегда прост. Зная, что в настоящее время пиковая скорость VCSEL составляет 10 Гбит/с, как же нам получить 40 и 100 Гбит/с, необходимые для многомодового волокна? Это двойной ответ. Зная ограничение VSCEL в 10 Гбит/с, скорости 40 Гбит/с требуют использования нескольких линий 10 Гбит/с, а это означает, что для получения необходимых 40 Гбит/с мы должны использовать 4 OM3 или OM4, волокна 4 x 10 Гбит/с = 40 Гбит/с в каждом направлении или 8 полных волоконных «полос». для двунаправленной передачи 40 Gig, OM3 — 8 волокон = 100 метров, OM4 — 8 волокон = 150 метров, и то же самое верно для 100 Gig, за исключением того, что теперь нам нужно 10 полос в каждом направлении или 20 полных волокон OM3 — 20 волокон = 100 метров, OM4 — 20 волокон = 150 метров.Помните, что я упомянул OM5 — вот почему он появился. OM5 — это единственный многомодовый кабель, способный выполнять передачу мультиплексирования с разделением по короткой длине волны SWDM, что означает, что мы можем использовать четыре мультиплексированных 10-гигабитных VCSEL всего по двум волокнам: одно на передачу, другое на прием. OM5 мультиплексирует 850, 880, 910 и 940 нм для достижения необходимых 40 Гбит/с. Разве это не становится интересно?

Итак, теперь настоящий вопрос

Как насчет одиночного режима? Мы знаем, что в качестве технологии нет ничего лучше, чем одномодовое волокно, это само собой разумеющееся, но как насчет огромной разницы в стоимости оборудования? Как я уже говорил ранее, разница между многомодовым и одномодовым оборудованием была в 10 раз больше для одномодового, но это было в прошлом.За последние несколько десятилетий мы наблюдаем резкое снижение цен на одномодовые лазеры, а вместе с этим и значительную экономию затрат на соответствующее оборудование. В настоящее время вы можете приобрести одномодовый 1-гигабитный SFP-модуль или приемопередатчик примерно на 2 доллара дороже, чем многомодовая версия. Помните, что многомодовый SFP 1 Gig может дать нам расстояние до 2 километров, где самый слабый одномодовый SFP составляет 10 километров с большими доступными расстояниями до 80 км. При рассмотрении 40-гигабитных SFP разница в цене составляет в среднем на 5 долларов больше для одномодовой версии, но учтите, что многомодовые смещают свои расстояния до 550 метров, а одномодовые сохраняют свой минимум 10 километров.

Итак, стоит ли рассматривать установку в одиночном режиме?

На мой взгляд, это не то, что мы должны просто учитывать, это то, что мы должны поощрять. Важный факт, касающийся цен на оптоволокно, заключается в том, что одномодовое волокно всегда дешевле. Глядя на цены на волокно без оболочки, обычно Corning SMF28 Ultra продается по цене 0,08 доллара за метр, где OM3 — 0,20 доллара за метр, а OM4 — 0,30 доллара за метр. Если вы подсчитаете только эти расходы, то каждые 100 метров одномодового кабеля обойдутся вам примерно в 8 долларов.00, где OM3 — 20 долларов, а OM4 — 30 долларов за 100 метров. Это экономия не менее 12,00–22,00 долларов США на волокно на 100 метров длины. Как сегодня одномодовое волокно может быть более дорогой установкой? Когда мы рассматриваем разницу в цене оборудования SFP между многомодовым и одномодовым режимами, помните разницу в 2 доллара за 1 гигабит и разницу в 5,00 долларов за 10 гигабайт, одиночный режим выигрывает каждый раз. При рассмотрении 40- и 100-гигабитных приложений OM3 и OM4 требуют минимум 8 и 20 волокон для многополосной передачи — экономия на оптоволокне по сравнению с одномодовым ошеломляет.

Один из наиболее важных фактов, которые я упомянул

В этой статье указана стоимость установки и срок службы вашего оптоволокна. При установке одномодового оптоволоконного кабеля вы можете ожидать, что это будет последнее оптическое волокно, которое вам нужно будет использовать. Как уже говорилось ранее, я всегда утверждал, что одномодовое волокно всегда является лучшим ответом на ваш выбор кабеля с точки зрения производительности, возможности модернизации, расстояния и пропускной способности. Итак, в заключение, когда я спрашиваю, какое волокно лучше всего использовать в моем приложении? На самом деле есть только один ответ — ОДИНОЧНЫЙ РЕЖИМ — он обеспечивает самый долгий срок службы, самое большое расстояние, самую высокую производительность, и теперь я подумал, что никогда не скажу, что это самый дешевый вариант.Да здравствует одномодовый!

 

 

Разница между одномодовыми и многомодовыми кабелями

05.08.2019

от გიორგი ალავერდაშვილი

Растущий спрос на более широкополосные и высокоскоростные соединения значительно увеличил рост рынка волоконно-оптических кабельных сборок за последние несколько лет, особенно одномодового волокна (SMF) и многомодового волокна (MMF). Однако, несмотря на то, что эти два типа волоконно-оптических кабелей широко используются в различных приложениях, проблема — одномодовое или многомодовое волокно: в чем разница — по-прежнему сбивает с толку.Поэтому в следующей статье основное внимание будет уделено базовой конструкции, длине волокна, стоимости и цвету волокна, чтобы провести углубленное сравнение между одномодовым и многомодовым волокном.

Обзор одномодового и многомодового волокна

Одномодовое волокно означает, что волокно позволяет распространять один тип световой моды за раз. В то время как многомодовый означает, что волокно может распространяться в нескольких модах. Разница между одномодовым и многомодовым волокном в основном заключается в диаметре сердцевины волокна, длине волны, источнике света и полосе пропускания.

Диаметр сердцевины

Диаметр сердцевины одномодового волокна намного меньше, чем у многомодового волокна. Типичный диаметр сердцевины составляет 9 мкм, даже если доступны другие. А диаметр сердцевины многомодового волокна обычно составляет 50 мкм и 62,5 мкм, что обеспечивает более высокую способность «собирать свет» и упрощает соединения. Диаметр оболочки одномодового и многомодового волокна составляет 125 мкм.

Длина волны и источник света

Из-за большого размера сердцевины многомодового волокна некоторые недорогие источники света, такие как светодиоды (светоизлучающие диоды) и VCSEL (лазеры с поверхностным излучением с вертикальным резонатором), которые работают на длинах волн 850 нм и 1310 нм. используются в многомодовых оптоволоконных кабелях.В то время как в одномодовом режиме часто используется лазер или лазерные диоды для создания света, инжектируемого в кабель. И обычно используемая длина волны одномодового волокна составляет 1310 нм и 1550 нм.

Полоса пропускания

Полоса пропускания многомодового оптоволокна ограничена его легким режимом, а максимальная пропускная способность в настоящее время составляет 28000 МГц*км волокна OM5. В то время как пропускная способность одномодового волокна теоретически неограничена, поскольку оно позволяет проходить одному излучению моды за раз.

Одномодовое и многомодовое волокно Расстояние

Известно, что одномодовое волокно подходит для приложений на большие расстояния, тогда как многомодовое оптическое волокно предназначено для коротких расстояний.Тогда, когда дело доходит до расстояния между одномодовым и многомодовым оптоволоконным кабелем, в чем количественные различия? оптоволокно поддерживает более высокую скорость передачи данных. Поскольку многомодовое оптическое волокно имеет большой размер сердцевины и поддерживает более одной световой моды, длина его волокна ограничена модельной дисперсией, которая является обычным явлением в многомодовом волокне со ступенчатым показателем преломления. В то время как одномодовое волокно не является.Это существенное различие между ними.

Стоимость одномодового и многомодового волокна

«Стоимость одномодового и многомодового волокна» является горячей темой на некоторых форумах. Многие люди высказали свое мнение. Их взгляды в основном сосредоточены на стоимости оптического трансивера, стоимости системы и стоимости установки.

Стоимость оптического трансивера

По сравнению с одномодовыми трансиверами цена многомодовых трансиверов почти в два-три раза ниже. В следующей таблице в качестве примера используются одномодовые и многорежимные приемопередатчики, совместимые с FS Cisco.

Источник

Fiber Facts — Да, вам нужно это прочитать

Так же, как сетевая безопасность раньше была простой с помощью только брандмауэра и кабеля под напряжением, сетевое соединение раньше было просто медным кабелем и популярным разъемом RJ45.

Хотя медь не покинет центр обработки данных в ближайшее время, даже самые стойкие поклонники меди не могут отрицать растущую потребность в оптоволокне.

Типы оптоволокна и характеристики кабеля могут быть сложными для понимания архитекторами сетей; но есть несколько фактов о оптоволокне, которые вы должны знать, прежде чем планировать сетевое подключение и структуру видимости сети TAP — одномодовое оптоволокно или одномодовое оптоволокно.многомодовое волокно; объяснил длину волны волокна; и бюджет потерь света.

Одномодовое и многомодовое волокно

В отличие от надежной медной витой пары, оптоволоконные кабели делятся на две категории еще до того, как вы решите, какая скорость вам нужна: одномодовые и многомодовые. Одномодовое волокно дороже многомодового, но вы должны понимать полную картину, прежде чем принимать решение о подключении, основываясь только на стоимости. Различия между этими двумя типами волокон коренятся в затухании.

Затухание — это ослабление оптоволоконных сигналов по мере увеличения расстояния по кабелю, обычно называемое потерями в дБ. Одномодовое волокно значительно лучше многомодового с точки зрения потерь в дБ, поэтому оно намного дороже. Но почему одномодовый режим работает так хорошо и что он означает для вашей сети?

Сердцевина одномодового волокна имеет диаметр всего 9 мм, что означает, что свет, проходящий через кабель, не будет создавать много отражений и, в конечном счете, минимизирует затухание.Это означает, что вы можете использовать одномодовое волокно для подключения на большие расстояния и более высоких скоростей.


Многомодовые оптоволоконные кабели, с другой стороны, обычно имеют сердечник диаметром 50 или 62,5 мм (в зависимости от выбранного режима). Затухание сведено к минимуму на коротких расстояниях, но большие расстояния становятся проблемой, так как большая сердцевина создает много отражений света.

Важно знать, когда использовать многомодовое и когда одномодовое волокно, но длина волны является еще одним фактором, влияющим на затухание при любом выборе.

Длины волн волокна и их влияние на затухание

В волоконной оптике используются три основные длины волн: 850 нм и 1300 нм для многомодовых и 1550 нм для одномодовых (длина волны 1310 нм также является одномодовой, но менее популярной). Эти три длины волны имеют почти нулевое поглощение, когда водяной пар собирается в стекле и вызывает затухание. Выбор среди этих длин волн сводится к стоимости и еще одному фактору затухания: рассеянию.

Рассеяние происходит, когда свет от сигнала отражается от атомов в стекле. На более коротких длинах волн (850 нм) рассеяние довольно велико. Однако рассеяние неуклонно уменьшается с увеличением длины волны, что объясняет, почему одномодовое волокно (длина волны 1550 нм) дает гораздо меньшее затухание и, в конечном счете, лучшее качество сигнала на больших расстояниях.

Все эти объяснения сводятся к одной ключевой теме — сколько света вы теряете и как это влияет на вашу сеть?

Учет потерь света в оптоволокне в пассивной оптической сети

У каждой пассивной оптической сети (PON) есть бюджет потерь — сумма потерь, которая теоретически должна быть в сети.Это дает вам хорошее представление о том, какие кабели и соединения следует использовать вместе, а также обеспечивает основу для правильной установки кабелей.

Вы должны быть осторожны с бюджетными потерями света, потому что не существует отраслевого стандарта для их измерения, что дает производителям полную свободу действий при добавлении собственных продуктов. Однако есть три ключевых области, в которых следует измерять потери света в оптоволокне: 

  1. Потери, измеренные через разветвители
  2. Количество потерь через разветвители плюс количество потерь через одну спаренную пару
  3. Количество потерь через разветвители плюс количество потерь через две сопряженные пары

В Garland мы публикуем наши потери, используя методологию № 2. Дополнительные сведения о бюджетных потерях света см. в техническом документе Джерри Дилларда «Потери через волоконно-оптические TAP».

Мы только поверхностно знакомимся с сетевыми подключениями

Эти три темы являются ключевыми фактами о оптоволокне, которые должен понимать каждый современный сетевой архитектор. Тем не менее, обсуждение сетевого подключения гораздо шире, чем мы подробно описали здесь. В прошлом мы обсуждали другие темы сетевого подключения, которые дополняют эти факты о оптоволокне:

Все эти блоги полезны, но более удобным было бы подробное руководство по работе в сети.

Leave a comment