Chế độ đơn và sợi đa chế độ: Sự khác biệt cốt lõi, khoảng cách và cách chọn

Một kỹ sư mạng đang lập kế hoạch chạy đường trục dài 600 mét trong khuôn viên trường phải đối mặt với một ngã ba quen thuộc: cáp quang đơn mode hay cáp quang đa mode? Câu trả lời không phải là công nghệ nào vượt trội hơn về mặt trừu tượng. Đó là việc kết nối cáp với độ dài liên kết, mục tiêu băng thông và ngân sách mà bạn có thể bảo vệ cho nhóm tài chính. Phiên bản ngắn: chọn chế độ đơn cho các chuyến chạy ngoài trời dài và cho các liên kết phải tồn tại qua nhiều chu kỳ nâng cấp; chọn đa chế độ cho các liên kết trong nhà ngắn, có thể dự đoán được, nơi hệ thống quang học ngày nay mang lại chi phí trên mỗi cổng thấp nhất.

Chúng tôi sản xuất cả hai dòng sợi tại cơ sở của chúng tôi ở Nam Thông và những lỗi lựa chọn mà chúng tôi thấy từ người mua thường xuất phát từ việc chỉ so sánh giá mỗi mét mà bỏ qua chi phí bộ thu phát, giới hạn khoảng cách và lộ trình nâng cấp. Hướng dẫn này trình bày những khác biệt về mặt vật lý, các con số trong thế giới thực và các quyết định mua hàng sau đó.

Điều gì thực sự phân biệt sợi đơn mode và sợi đa mode

Cả hai loại sợi đều có chung đường kính lớp phủ 125 micron nên nhìn từ bên ngoài chúng gần như giống hệt nhau. Sự khác biệt có ý nghĩa nằm ở phần lõi, con đường thủy tinh nơi ánh sáng truyền đi. Sợi quang đơn mode có lõi khoảng 8 đến 10 micron, thường là 9 micron đối với G.652D, đủ hẹp để chỉ cho phép một đường ánh sáng. Sợi đa mode có lõi 50 micron (OM2 đến OM5) hoặc 62,5 micron (OM1), cho phép hàng trăm chế độ nảy dọc theo lõi ở các góc hơi khác nhau.

Những chế độ bổ sung đó tạo ra sự phân tán phương thức. Khi nhiều tia sáng truyền đi những đường khác nhau, một số tia tới máy thu sớm hơn những tia khác và xung sẽ giãn ra. Ngoài một khoảng cách nhất định, các xung mở rộng chồng lên nhau nhiều đến mức máy thu không còn có thể phân biệt được 1 với 0. Đó là lý do tại sao sợi quang đa mode có trần khoảng cách cứng và trần đó được đặt theo vật lý chứ không phải do chất lượng cáp.

Việc lựa chọn nguồn sáng cũng tuân theo logic tương tự. Các hệ thống chế độ đơn sử dụng bộ phát laser ở bước sóng 1310 nm hoặc 1550 nm, tạo ra chùm tia hẹp, kết hợp. Các hệ thống đa chế độ sử dụng tia laser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng (VCSEL) hoặc đèn LED ở bước sóng 850 nm hoặc 1300 nm, không tốn kém nhưng tạo ra chùm tia rộng hơn, kém kết hợp hơn. Hậu quả thực tế là trực tiếp: chế độ đơn đạt tới hàng chục km ở tốc độ bit cao, trong khi chế độ đa chế độ được đo bằng hàng trăm mét.

Sơ lược về Chế độ đơn và Đa chế độ

Sợi đơn chế độ: Được xây dựng cho khoảng cách và tăng trưởng

Sợi quang chế độ đơn là lựa chọn mặc định cho bất kỳ liên kết nào đi qua khuôn viên trường, thành phố hoặc khu vực. Độ suy giảm của nó là khoảng 0,4 dB/km ở bước sóng 1310 nm và 0,2-0,3 dB/km ở bước sóng 1550 nm, nghĩa là một liên kết được nối tốt có thể chạy 10, 20 hoặc thậm chí 40 km mà không cần tái tạo. Thông số kỹ thuật ITU-T G.652D bao gồm sợi quang chế độ đơn được triển khai rộng rãi nhất hiện nay và nó là sợi được sử dụng trong hầu hết các loại cáp ống lỏng ngoài trời, lắp đặt OPGW và ADSS.

Trong chế độ đơn, bạn sẽ nghe thấy hai chỉ định. OS1 là biến thể trong nhà có bộ đệm chặt chẽ với giới hạn phạm vi tiếp cận thận trọng hơn, trong khi OS2 là biến thể ngoài trời dạng ống lỏng hỗ trợ truyền toàn phổ và nhịp dài hơn. Đối với công việc đường trục ngoài trời, OS2 trong cáp chặn nước chứa đầy gel là tiêu chuẩn. Đối với các bệ đứng và phòng thiết bị, OS1 trong vỏ bọc đệm kín chống cháy sẽ thiết thực hơn.

Đối số nâng cấp ở đây rất mạnh mẽ. Khi một liên kết chế độ duy nhất được xây dựng bằng sợi G.652D, sự thay đổi trong tương lai từ 10G lên 100G hoặc 400G thường chỉ yêu cầu hoán đổi quang học ở mỗi đầu chứ không phải kéo cáp mới. Đó là lý do tại sao các công ty điện lực và nhà khai thác viễn thông tiếp tục cài đặt chế độ đơn cho các tuyến đường dài và trung bình mới. Để hiểu giới hạn phạm vi tiếp cận đến từ đâu, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi về cáp quang có thể chạy bao xa .

Cáp quang đơn chế độ ITU-G.652D cho các liên kết đường dài Sợi này đáp ứng tiêu chuẩn G.652D, hỗ trợ nâng cấp trong tương lai từ 10G lên 400G chỉ bằng cách hoán đổi quang học. Độ suy giảm thấp ở bước sóng 1310 và 1550 nm khiến nó trở nên lý tưởng cho các tuyến đường viễn thông và tiện ích. Xem sản phẩm →

Multimode Fiber: Tối ưu hóa cho các liên kết ngắn, nhanh

Sợi đa mode vẫn là thiết bị chính của các trung tâm dữ liệu và mạng LAN doanh nghiệp và vì lý do chính đáng: nó rẻ hơn trên mỗi mét và quang học của nó rẻ hơn về mặt lịch sử vì VCSEL sản xuất ít phức tạp hơn so với laser chế độ đơn. Trong dòng OM, sự khác biệt là về băng thông và phạm vi tiếp cận.

• OM1: Lõi 62,5 micron, được thiết kế cho bộ phát LED, hỗ trợ 1G đến khoảng 300 m; 10G chỉ khả dụng trong khoảng 33 m.
• OM2: lõi 50 micron, băng thông được cải thiện, 10G đến khoảng 82 m.
• OM3: Lõi được tối ưu hóa bằng laser 50 micron, 10G đến khoảng 300 m, 40G/100G đến khoảng 100 m.
• OM4: Sợi được tối ưu hóa bằng laser 50 micron, 10G đến khoảng 550 m, 40G/100G đến khoảng 150 m.
• OM5: Sợi quang băng rộng 50 micron, hỗ trợ ghép kênh phân chia bước sóng ngắn, được thiết kế để mở rộng phạm vi 100G.

Mô hình rất rõ ràng: mỗi bước lên thang OM sẽ mua thêm băng thông nhưng phạm vi tiếp cận ở tốc độ cao vẫn nằm trong phạm vi 100-500 mét. Điều đó làm cho đa chế độ trở nên lý tưởng cho các liên kết giữa các giá đỡ, mạng khu vực lưu trữ và xây dựng đường trục nơi khoảng cách ngắn và có thể dự đoán được. Nó cũng làm cho nó trở thành sự lựa chọn kinh tế hơn khi toàn bộ mạng nằm trong một tòa nhà.

Cách chọn: Khoảng cách, ngân sách và dự đoán tương lai

Bắt đầu với độ dài liên kết trong trường hợp xấu nhất trong gói mạng của bạn chứ không phải mức trung bình. Nếu bất kỳ liên kết cố định nào vượt quá 300 mét, chế độ đơn sẽ an toàn hơn. Nếu mọi liên kết đều nằm bên trong tòa nhà hoặc trung tâm dữ liệu, dưới 150 mét và không thể di chuyển thì OM3 hoặc OM4 đa chế độ sẽ mang lại tổng chi phí thấp nhất.

So sánh ngân sách không chỉ là giá cáp. Bộ thu phát đa chế độ 10G vẫn có giá thấp hơn bộ thu phát chế độ đơn 10G ở cùng tốc độ, mặc dù khoảng cách đã được thu hẹp trong những năm gần đây. Ở mức 400G trở lên, quang học chế độ đơn chiếm ưu thế vì phạm vi tiếp cận của đa chế độ ở tốc độ đó giảm xuống còn hàng chục mét. Nếu thời gian lập kế hoạch của bạn là từ 5 đến 10 năm, chế độ đơn sẽ bảo vệ khoản đầu tư vào nhà máy cáp đồng thời cho phép bạn tự do thay đổi tốc độ sau này.

Cấu trúc cáp cũng quan trọng như lớp sợi quang. Chạy ngoài trời cần các thiết kế dạng ống lỏng, chặn nước như GYTS hoặc GYTA có khả năng chịu được sự thay đổi về độ ẩm và nhiệt độ. Chạy trong nhà cần áo khoác chống cháy, có đệm chặt, đáp ứng quy chuẩn xây dựng và cho phép uốn cong chặt chẽ. Khi mạng mở rộng cả hai môi trường, câu trả lời thông thường là một đường trục ngoài trời ở chế độ duy nhất được kết thúc thành các bím tóc trong nhà ở chế độ duy nhất, với điểm chuyển tiếp ở lối vào tòa nhà. Cách tiếp cận kết hợp này giúp cho phân khúc ngoài trời khó thay thế có thể tồn tại trong tương lai.

Cáp ống lỏng mắc kẹt ngoài trời GYTS có chặn nước Được thiết kế cho môi trường ngoài trời, cáp này có vỏ bọc liên kết bằng thép-polyethylene, mỡ chặn nước và cấu trúc ống lỏng bị mắc kẹt. Nó chịu được sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ, đảm bảo hiệu suất lâu dài đáng tin cậy. Xem sản phẩm →

Để biết thông tin chi tiết hơn về cách hiệu suất, khoảng cách và môi trường của cáp tương tác với nhau, chúng tôi hướng dẫn lựa chọn đầy đủ bước qua sự đánh đổi.

Cân nhắc mua thực tế

Trước khi đặt hàng, hãy khớp từng bộ thu phát và dây nối với loại sợi mà bạn chỉ định. Bộ thu phát 10G SR trên OM4 hoạt động ở khoảng cách khoảng 400 mét, nhưng bộ thu phát tương tự trên OM3 bị giới hạn ở khoảng cách 300 mét. Các hệ thống chế độ đơn được xây dựng cho G.652D hoạt động với quang học LR và ER bất kể cáp được chỉ định là OS1 hay OS2, miễn là chất lượng mối nối và độ bóng của đầu nối là chính xác.

Yêu cầu dữ liệu kiểm tra độ suy giảm cho mỗi trống. Nhà cung cấp uy tín cung cấp số liệu suy giảm trên mỗi km và dấu vết OTDR theo yêu cầu. Kiểm tra xem cáp có đáp ứng tiêu chuẩn liên quan cho khu vực và ứng dụng của bạn hay không, đồng thời xác nhận rằng chất liệu vỏ bọc phù hợp với môi trường lắp đặt: PE cho ống chôn hoặc ống dẫn ngoài trời, LSZH cho ống đứng trong nhà và vỏ bọc chuyên dụng cho các khu vực trên không hoặc có nhiều loài gặm nhấm.

Đối với hệ thống cáp có cấu trúc trong nhà, cáp phân phối có đệm chặt dễ dàng kết thúc và định tuyến qua ống đứng hơn so với thiết kế ống lỏng. Nhiều dự án trung tâm dữ liệu kết hợp vùng OM4 hoặc OM5 đa chế độ với đường trục chế độ đơn, đây là một thiết kế hợp pháp miễn là quá trình chuyển đổi diễn ra tại bảng vá lỗi và hai loại sợi quang không bao giờ được ghép trực tiếp với nhau.

Cáp quang đệm chặt trong nhà để định tuyến Riser Cáp có đệm chặt này có đường kính đồng đều, khả năng bóc tách tốt, khả năng chống cháy và hiệu suất nhiệt độ ổn định. Nó đơn giản hóa việc kết cuối trong hệ thống cáp có cấu trúc trong nhà và tuân thủ các tiêu chuẩn YD/T901-2009 và IEC60794-1. Xem sản phẩm →

Không phải loại sợi nào cũng chiến thắng trong mọi tình huống. Đa chế độ là câu trả lời kinh tế nhất cho các liên kết ngắn, ổn định bên trong các tòa nhà và trung tâm dữ liệu, đặc biệt khi ngân sách quang học eo hẹp và độ dài liên kết đã biết. Chế độ đơn là câu trả lời an toàn hơn cho mọi thứ đi qua khuôn viên trường, con đường hoặc thành phố và cho bất kỳ mạng nào bạn muốn nâng cấp lên trên 100G. Trước tiên hãy lập bản đồ độ dài liên kết trong trường hợp xấu nhất, đặt mục tiêu băng thông trong 5 năm tiếp theo và sau đó chọn loại sợi bao gồm cả hai. Trình tự đó sẽ giúp bạn tiết kiệm chi phí đi lại cáp tốn kém khi đang thực hiện dự án.