Cáp quang và dây đồng: So sánh băng thông, chi phí và khoảng cách

Một nhà thiết kế mạng so sánh danh mục vật liệu hiếm khi hỏi cáp nào tốt hơn. Câu hỏi thực sự hẹp hơn: đối với liên kết này, ở khoảng cách này, với các thiết bị này ở đầu xa, phương tiện nào có chi phí sở hữu ít hơn trong hơn mười năm. Câu trả lời sẽ thay đổi tùy thuộc vào vị trí của đường chạy.

Lấy hai ví dụ trực tiếp. Liên kết 10 Gbps giữa các giá đỡ cách nhau 60 m: Đồng Cat6A thực hiện công việc với cáp thụ động và hoàn toàn không có quang học. Yêu cầu 10 Gbps tương tự giữa hai tòa nhà cách nhau 3 km: cáp đồng không thể đạt được ở bất kỳ mức giá hợp lý nào nếu không thêm các bộ lặp hoạt động, trong khi một cặp sợi đơn mode mang nó mà không có gì ở giữa. Không có kết quả nào đáng ngạc nhiên một khi vật lý đã được đặt lên bàn.

Cáp quang truyền dữ liệu dưới dạng ánh sáng được điều chế qua lõi thủy tinh; dây đồng mang dữ liệu dưới dạng điện áp qua một dây dẫn kim loại. Mọi sự cân bằng thực tế xảy ra sau đó, từ độ suy giảm và khả năng miễn nhiễm đến nhiễu, trọng lượng cáp và khả năng cung cấp điện, đều xuất phát từ sự khác biệt duy nhất đó.

Băng thông và phạm vi tiếp cận: nơi khoảng cách không còn là lý thuyết

Sợi đơn mode mang 10 Gbps khoảng 40 km mà không cần tái tạo. Đồng Cat6A mang cùng tốc độ 10 Gbps khoảng 100 m. Giữa hai con số đó, hầu hết các quyết định thực tế đều đã được đưa ra.

Các giới hạn đến từ vật lý khác nhau. Độ suy giảm đồng và nhiễu xuyên âm tăng mạnh theo tần số, do đó, mỗi lần tăng gấp đôi thông lượng sẽ rút ngắn thời gian sử dụng; 10GBASE-T trên Cat6A ở khoảng cách 100 m đã nằm sát mép tiêu chuẩn. Kính đơn chế độ ở bước sóng 1310 nm và 1550 nm mất khoảng 0,35 dB mỗi km, đó là lý do tại sao một nhà máy cáp quang được lắp đặt cho 10G ngày nay sẽ sử dụng 100G hoặc 400G mỗi bước sóng sau này mà chỉ thay đổi bộ thu phát.

100 m Giới hạn Cat6A thực tế ở 10 Gbps

40 km Chế độ đơn đạt tốc độ 10 Gbps, không tái tạo

0 Thu nhiễu trên sợi điện môi

Công suất trên mỗi cáp cũng quan trọng như công suất trên mỗi cặp khi không gian khay và ống dẫn chật hẹp. Một sợi cáp ngoài trời 12 sợi duy nhất nặng gần bằng trọng lượng của một lần chạy Cat6A và thay thế hàng chục lần chạy bằng đồng. Sau vài trăm mét, tùy chọn đồng không còn là loại cáp rẻ hơn nữa mà trở thành một chuỗi thiết bị được cấp nguồn.

Đối với một phiên bản tập trung vào việc mua sắm của cùng một sự đánh đổi, điều này hướng dẫn quyết định sợi so với đồng xem xét chi phí, khoảng cách và thời gian nâng cấp từ phía người mua.

So sánh thực tế giữa cáp quang đơn mode và cáp đồng Cat6A cho liên kết doanh nghiệp 10 Gbps.
Thuộc tính	Cáp quang, chế độ đơn	Đồng, Cat6A
sóng mang tín hiệu	Ánh sáng được điều chế ở bước sóng 1310 hoặc 1550 nm	Điện áp
Phạm vi tiếp cận 10G điển hình	40 km	100 m
Công suất mỗi cáp	12 đến 288 sợi, mỗi kênh đầy đủ	Một liên kết trên mỗi cáp bốn cặp
Miễn nhiễm điện từ	Cấu trúc điện môi vốn có	Yêu cầu che chắn và liên kết
Cung cấp điện	Không, trừ khi cáp lai được chỉ định	Lên đến 90 W với IEEE 802.3bt
Trọng lượng mỗi kênh	Thấp	Cao
Chấm dứt hiện trường	Fusion nối hoặc kết nối nhà máy	Có thể kết thúc lại sau vài phút

GYTS Outdoor Stranded Steel-Polyethylene Sheath Fiber Optic Cable

Cáp quang vỏ bọc bằng thép-polyethylene ngoài trời GYTS Cáp sợi ngoài trời chống ẩm có vỏ bọc bằng thép-polyethylene liên kết, lõi được lấp đầy và kết cấu linh hoạt, phù hợp khi so sánh các lần chạy sợi và đồng theo khoảng cách và thời gian nâng cấp. Xem sản phẩm →

Chi phí trên mỗi liên kết được kết nối, không phải chi phí trên mỗi mét

Đồng rẻ hơn cho các liên kết ngắn. Sợi quang sẽ rẻ hơn trên mỗi gigabit khi đường chạy vượt qua khoảng 100 m. Trích dẫn một trong hai mét sẽ che giấu con số thực sự quan trọng.

Trên mỗi mét, Cat6A và cáp chế độ đơn ống lỏng có giá gần hơn so với hầu hết người mua mong đợi. Sự khác biệt nằm ở phần cuối. Đồng kết thúc bằng một giắc cắm và một dây vá. Sợi quang cần nối nhiệt hạch, đóng mối nối, bím tóc và bộ thu phát ở mỗi đầu và mô-đun chế độ đơn có thể tốn hơn 100 m cáp mà nó cắm vào.

Đồng, liên kết 60 m

Thụ động từ đầu đến cuối, không có quang học
Có thể kết thúc lại tại chỗ
Dừng cứng ở 100 m cho 10G
Một cáp cho mỗi liên kết

Sợi quang, liên kết 60 m

Bộ thu phát ở cả hai đầu
Nối hoặc lắp ráp nhà máy
Bản thân chi phí cáp thấp
Nâng cấp mà không cần nối lại cáp

Lao động lại làm dịch chuyển cán cân. Việc kéo 24 cáp Cat6A qua ống nâng mất nhiều thời gian hơn và lấp đầy nhiều khay hơn so với một cáp 24 sợi và mỗi lần chạy cáp đồng đều cần có bài kiểm tra chứng nhận và chấm dứt riêng. Trên các tòa nhà dày đặc, việc tiết kiệm lắp đặt thường bù đắp cho hóa đơn quang học. Trên liên kết hai cáp, điều đó gần như không bao giờ xảy ra.

Nguồn điện, nhiễu và điều kiện địa điểm

Sợi quang có tính chất điện môi: nó không mang dòng điện, không bức xạ và không thu được gì. Đồng có thể cung cấp tới 90 W cho một thiết bị trên cùng một cặp mà nó sử dụng cho dữ liệu.

Cả hai sự thật đều hữu ích. Trong trạm biến áp, đường hầm hoặc mái nhà, nơi mà điện thế đất tăng và sét là mối lo ngại thực sự, cáp điện môi hoàn toàn loại bỏ câu hỏi nối đất, đó là lý do tại sao các thiết kế tự hỗ trợ trên không lại phổ biến dọc theo các tuyến đường điện. Trên trần nhà kho, lập luận ngược lại sẽ thắng: điểm truy cập hoặc camera 90 W không cần nguồn điện lưới cục bộ và đồng là cách đơn giản hơn để tiếp cận nguồn điện đó.

Tuổi thọ cũng chia cách họ. Đồng bị oxy hóa tại các đầu nối ở những nơi ẩm ướt hoặc ven biển và cặp bị ăn mòn sẽ làm tăng điện trở, nóng lên khi chịu tải và cuối cùng không vượt qua được bài kiểm tra chứng nhận. Thủy tinh không bị ăn mòn, mặc dù các mặt cuối của sợi vẫn cần được làm sạch trước mỗi lần ghép.

Quy tắc làm việc: nếu thiết bị ở đầu xa cần nhiều hơn một vài watt và nằm trong phạm vi dưới 100 m, hãy đặt giá đồng trước tiên. Nếu nó nằm cách xa hơn 100 m hoặc bên cạnh thiết bị điện áp cao, tùy chọn đồng không còn là lựa chọn cáp nữa mà là thiết kế nguồn điện.

100 mét cuối cùng: nơi hai phương tiện truyền thông gặp nhau

Hầu hết các tòa nhà đều kết hợp: cáp quang trên trục chính và ống nâng, sau đó là cáp đồng hoặc cáp quang ở điểm cuối cùng được đưa đến bàn làm việc, máy ảnh hoặc điểm truy cập. Thiết kế cho mỗi phân khúc là việc làm bình thường chứ không phải là một sự thỏa hiệp.

Các thiết bị cần PoE và nằm trong phạm vi dưới 100 m: đồng.
Chạy xa hơn 100 m hoặc giữa các tòa nhà: cáp quang.
Khu vực bàn làm việc dày đặc khiến không gian khay bị cạn kiệt: sợi đến vùng, đồng bên trong.
Các cổng dự kiến sẽ chuyển sang 25G hoặc 40G trong thời gian sử dụng: cáp quang.

Phân đoạn thả cũng là nơi đối số chi phí thay đổi hình dạng. Cáp thả sợi kết thúc tại nhà máy sẽ loại bỏ mối nối trường và việc thả một sợi quang thường được lắp đặt nhanh hơn so với việc kéo một đường Cat6A mới xuyên qua bức tường đã hoàn thiện.

Trên các mạng truy cập, yếu tố quyết định thường không phải là băng thông mà là chính tuyến đường: các khúc cua, đường dẫn hiện có và khoảng cách từ phòng viễn thông gần nhất.

GJYXCH FTTH Single-Fibre Drop Cable with LSZH Sheath

Cáp thả sợi đơn GJYXCH FTTH có vỏ LSZH Cáp thả có sợi trung tâm, FRP song song hoặc cốt thép và vỏ LSZH, phù hợp với kết nối FTTH nơi việc tránh nối trường có thể tăng tốc độ lắp đặt. Xem sản phẩm →

Trình tự lựa chọn gồm năm bước

Đưa ra quyết định theo thứ tự sau: khoảng cách, sức mạnh, tốc độ tăng trưởng, môi trường và sau đó là ngân sách. Hai bước đầu tiên loại bỏ hầu hết các câu trả lời sai trước khi thảo luận về giá.

Đo tuyến đường thực tế, bao gồm cả độ dốc và độ dốc thẳng đứng. Bất cứ điều gì vượt quá 90 m trên đồng đều đã là một câu hỏi về sợi quang.
Liệt kê những gì nằm ở phía xa và nó tiêu thụ bao nhiêu năng lượng. Các thiết bị PoE dưới 100 m thường được làm bằng đồng.
Kiểm tra đường dẫn nâng cấp. Nếu liên kết phải hỗ trợ 25G trở lên trong suốt thời gian hoạt động, hãy chỉ định chế độ đơn ngay bây giờ; Việc nối lại cáp sau này tốn kém hơn nhiều so với chi phí quang học.
Khảo sát môi trường: nguồn gây nhiễu, lũ lụt, nguy cơ gặm nhấm, điện thế đất, dao động nhiệt độ. Những người này chọn kết cấu cáp chứ không chỉ phương tiện.
Sau đó, chỉ so sánh tổng chi phí lắp đặt, bao gồm các thiết bị đầu cuối, thiết bị kiểm tra, bảng vá lỗi và nguồn điện ở đầu xa.

Cài đặt và thử nghiệm: hai lĩnh vực khác nhau

Chất xơ chịu được khoảng cách nhưng không bị ô nhiễm. Đồng chịu được ô nhiễm nhưng không chịu được khoảng cách. Các đội được huấn luyện trên một phương tiện này thường làm hỏng phương tiện kia vào ngày đầu tiên.

Bán kính uốn cong: cáp quang thường được đánh giá ở đường kính ngoài 20 lần trong quá trình lắp đặt và 10 lần sau khi cố định. Vượt quá nó sẽ tạo ra tổn hao do uốn vi mô vượt qua ở mức 10G và thất bại ở mức 100G.
Suy hao mối nối: 0,1 dB điển hình và 0,3 dB thường được chỉ định là mức tối đa của trường. Việc cắt cáp bất cẩn sẽ gây tổn thất nhiều hơn so với việc chạy cáp dài hơn.
Kiểm tra: cáp quang cần OLTS về tổn thất và độ dài cộng với OTDR để xác định vị trí các sự kiện; đồng cần người chứng nhận cho liên kết cố định và nhiễu xuyên âm ngoài hành tinh ở mức 10G.
Nhiễm bẩn: một hạt bụi trên mặt cuối có thể tăng thêm khoảng 1 dB hoặc làm cháy đầu nối dưới công suất quang cao.

Lập ngân sách cho thiết bị kiểm tra và bộ dụng cụ vệ sinh trên cùng đường dây với cáp. Trong các dự án cáp quang, lỗi tại hiện trường thường là vấn đề về đầu cuối hơn là vấn đề về cáp.

Những câu hỏi người mua hỏi trước khi cam kết

Có phải chất xơ luôn nhanh hơn đồng?

Không có độ trễ thô trên mỗi mét. Ánh sáng trong thủy tinh truyền đi với tốc độ khoảng 2/3 tốc độ ánh sáng trong chân không và tín hiệu trong đồng truyền đi với tốc độ tương tự, do đó độ trễ trên mỗi mét là gần nhau. Sợi quang chiến thắng ở thông lượng và khoảng cách tín hiệu tồn tại chứ không phải ở tốc độ của một bit trong một thời gian ngắn.

Cáp quang có thể cung cấp năng lượng cho máy ảnh hoặc điểm truy cập không?

Bản thân nó không phải vậy, vì sợi tiêu chuẩn có tính chất điện môi. Cấp nguồn qua Ethernet cung cấp tới 90 W qua cáp đồng. Khi cần cả hai, cáp hỗn hợp lai hoặc quang điện tử mang dây dẫn đồng dọc theo sợi.

Cái nào rẻ hơn khi tân trang lại tòa nhà?

Nó phụ thuộc vào phân khúc. Đồng thường rẻ hơn khi rơi ở độ sâu dưới 100 m khi cần có PoE. Sợi quang thường rẻ hơn cho đường trục, cho bất kỳ đường truyền nào vượt quá 100 m và bất cứ nơi nào có ống dẫn hoặc không gian khay là hạn chế ràng buộc.

Một liên kết sợi sẽ có thể sử dụng được trong bao lâu?

Phần thụ động thường được đánh giá từ 25 năm trở lên. Nâng cấp công suất thường có nghĩa là thay thế bộ thu phát thay vì nối lại cáp, đó là lý do chính khiến chế độ đơn được chỉ định trên đường trục ngay cả khi 1G hoặc 10G là tất cả những gì cần thiết ngày nay.

Chọn phương tiện cho mỗi phân khúc, không phải cho mỗi dự án. Đồng cho các liên kết ngắn, được cấp điện, mật độ thấp; sợi quang đơn mode dành cho bất cứ thứ gì phải di chuyển, phát triển hoặc ngồi cạnh tiếng ồn điện. Thiết kế hỗn hợp không phải là một sự thỏa hiệp, nó thường là câu trả lời có chi phí thấp nhất.