serat multimode. Perbedaan kabel optik singlemode dan multimode

Mereka menelusuri sejarah mereka kembali ke tahun 1960, ketika laser pertama ditemukan. Pada saat yang sama, serat optik itu sendiri muncul hanya 10 tahun kemudian, dan hari ini adalah dasar fisik internet modern.

Serat optik yang digunakan untuk transmisi data memiliki struktur yang serupa secara fundamental. Bagian transmisi cahaya dari serat (inti, inti atau inti) berada di tengah, di sekitarnya adalah peredam (kadang-kadang disebut selubung). Tugas peredam adalah membuat antarmuka antara media dan mencegah radiasi meninggalkan inti.

Baik inti dan peredam terbuat dari kaca kuarsa, dan indeks bias inti agak lebih tinggi daripada peredam, sehingga mewujudkan fenomena lengkap refleksi internal. Untuk ini, perbedaan dalam seperseratus sudah cukup - misalnya, inti mungkin memiliki indeks bias n 1 = 1,468, dan peredam - nilai n 2 = 1,453.

Diameter inti serat mode tunggal adalah 9 m, multimode - 50 atau 62,5 m, sedangkan diameter peredam untuk semua serat adalah sama yaitu 125 m. Struktur pemandu cahaya ditunjukkan pada skala dalam ilustrasi:

Profil indeks bias melangkah (melangkah- indeks serat) - yang paling sederhana untuk pembuatan panduan cahaya. Dapat diterima untuk serat mode tunggal, di mana secara kondisional dianggap bahwa hanya ada satu "mode" (jalur perambatan cahaya di inti). Namun, serat multimode indeks langkah dicirikan oleh dispersi tinggi karena adanya jumlah yang besar mode, yang mengarah ke dispersi, "penyebaran" sinyal, dan akhirnya membatasi jarak di mana aplikasi dapat bekerja. Indeks bias gradien memungkinkan meminimalkan dispersi mode. Serat indeks gradien sangat direkomendasikan untuk sistem multimode. (bertingkat- indeks serat) , di mana transisi dari inti ke peredam tidak memiliki "langkah", tetapi terjadi secara bertahap.

Parameter utama yang mencirikan dispersi dan, karenanya, kemampuan serat untuk mendukung aplikasi pada jarak tertentu adalah faktor bandwidth. Saat ini, serat multimode dibagi menjadi empat kelas menurut indikator ini, dari OM1 (yang tidak direkomendasikan untuk digunakan dalam sistem baru) hingga kelas OM4 yang paling produktif.

Serat mode tunggal dibagi menjadi kelas OS1 (serat konvensional yang digunakan untuk transmisi pada 1310 nm atau 1550 nm) dan OS2, yang dapat digunakan untuk transmisi pita lebar pada seluruh rentang dari 1310 nm hingga 1550 nm, dibagi menjadi saluran transmisi, atau dalam spektrum yang lebih luas, misalnya, dari 1280 hingga 1625 nm. pada tahap awal pelepasan serat OS2 ditandai dengan penunjukan LWP (rendah air puncak) untuk menekankan bahwa mereka meminimalkan puncak penyerapan antara jendela transparansi. Transmisi broadband dalam serat mode tunggal kinerja tertinggi memberikan kecepatan transmisi lebih dari 10 Gbps.

Kabel serat optik singlemode dan multimode: aturan pemilihan

Mengingat karakteristik serat multimode dan singlemode yang dijelaskan, kami dapat memberikan rekomendasi untuk memilih jenis serat tergantung pada kinerja aplikasi dan jarak di mana ia harus bekerja:

untuk kecepatan lebih dari 10 Gb/dtk, pilih serat mode tunggal terlepas dari jarak

untuk 10 aplikasi Gigabit dan jarak lebih dari 550 m, pilih juga serat mode tunggal

untuk aplikasi 10 Gigabit dan jarak hingga 550 m, serat multimode OM4 juga tersedia

untuk aplikasi 10 Gigabit dan jarak hingga 300 m, serat multimode OM3 juga tersedia

untuk aplikasi 1 Gigabit dan jarak hingga 600-1100 m, serat multimode OM4 dimungkinkan

untuk aplikasi 1 Gigabit dan jarak hingga 600-900 m, serat multimode OM3 dimungkinkan

Serat multimode OM2 tersedia untuk aplikasi 1 Gigabit dan jarak hingga 550 m

Biaya serat optik sangat ditentukan oleh diameter inti, sehingga kabel multimode, jika dianggap sama, lebih mahal daripada kabel mode tunggal. Pada saat yang sama, peralatan aktif untuk sistem mode tunggal, karena penggunaan sumber laser yang kuat di dalamnya (misalnya, laser Fabry-Perot), secara signifikan lebih mahal daripada peralatan aktif untuk sistem multimode, yang menggunakan baik yang relatif murah Laser pemancar permukaan VCSEL atau bahkan sumber LED yang lebih murah. Saat mengevaluasi biaya sistem, perlu memperhitungkan biaya infrastruktur kabel dan peralatan aktif, dan yang terakhir bisa jauh lebih tinggi.

Sampai saat ini, ada praktik memilih kabel optik tergantung pada ruang lingkup penggunaan. Serat mode tunggal digunakan:

di jalur komunikasi kabel maritim dan lintas samudera;

di jalur utama jarak jauh terestrial;

di jalur penyedia, jalur komunikasi antar node kota, di saluran optik khusus jarak jauh, di jalur utama ke peralatan operator komunikasi seluler;

dalam sistem televisi kabel (terutama OS2, transmisi broadband);

dalam sistem GPON dengan membawa serat ke modem optik yang terletak di pengguna akhir;

di SCS di jalan raya yang lebih panjang dari 550 m (biasanya, di antara bangunan);

di SCS yang melayani pusat pemrosesan data, terlepas dari jarak.

Serat multimode terutama digunakan:

di SCS di batang di dalam gedung (di mana, sebagai aturan, jarak berada dalam 300 m) dan di batang di antara bangunan, jika jaraknya tidak melebihi 300-550 m;

di segmen SCS horizontal dan dalam sistem FTTD ( serat- ke- itu- meja), di mana pengguna menginstal workstation dengan kartu jaringan optik multimode;

di pusat data selain serat mode tunggal;

dalam semua kasus di mana jarak memungkinkan penggunaan kabel multimode. Meskipun kabel itu sendiri lebih mahal, penghematan peralatan aktif mengimbangi biaya ini.

Dapat diharapkan bahwa di tahun-tahun mendatang, serat OS2 akan secara bertahap menggantikan OS1 (sedang dihentikan), dan serat 62,5/125 m akan hilang dalam sistem multimode, karena mereka akan sepenuhnya digantikan oleh serat 50 m, mungkin dari OM3- kelas OM4.

Menguji kabel optik singlemode dan multimode

Setelah pemasangan, semua segmen optik yang dipasang akan diuji. Hanya pengukuran yang dilakukan oleh peralatan khusus yang dapat menjamin kinerja garis mapan dan saluran. Untuk sertifikasi SCS, perangkat dengan sumber radiasi yang memenuhi syarat di salah satu ujung saluran dan meteran di ujung lainnya digunakan. Peralatan tersebut diproduksi oleh Fluke Networks, JDSU, Psiber; semua perangkat serupa memiliki basis preset kerugian optik yang diijinkan sesuai dengan standar telekomunikasi TIA/EIA, ISO/IEC dan lain-lain. Garis optik yang lebih panjang diperiksa menggunakan reflektometer optik memiliki rentang dinamis dan resolusi yang sesuai.

Selama fase operasi, semua segmen optik yang terpasang memerlukan penanganan yang hati-hati dan penggunaan khusus secara teratur tisu pembersih, tongkat, dan produk pembersih lainnya.

Tidak jarang kabel yang dipasang mengalami kerusakan, misalnya saat menggali parit atau saat melakukan pekerjaan perbaikan di dalam gedung. Dalam hal ini, OTDR atau alat diagnostik lainnya berdasarkan prinsip reflektometri dan menunjukkan jarak ke titik kegagalan diperlukan untuk menemukan kesalahan (model serupa tersedia dari Fluke Networks, EXFO, JDSU, NOYES (FOD), Greenlee Komunikasi dan lain-lain).

Model anggaran yang ditemukan di pasar terutama dirancang untuk melokalisasi kerusakan (las yang buruk, putus, tikungan makro, dll.). Seringkali mereka tidak dapat melakukan diagnosa terperinci dari garis optik, mengidentifikasi semua ketidakhomogenannya dan membuat laporan secara profesional. Selain itu, mereka kurang dapat diandalkan dan tahan lama.

Peralatan berkualitas tinggi - sebaliknya, dapat diandalkan, mampu mendiagnosis FOCL di dalam detail terkecil, buat tabel acara yang benar, buat laporan yang dapat diedit. Yang terakhir ini sangat penting untuk sertifikasi jalur optik, karena terkadang ada sambungan las dengan kerugian yang begitu rendah sehingga reflektor tidak dapat menentukan hubungan seperti itu. Tapi pengelasan masih ada, dan itu harus ditampilkan dalam laporan. Pada kasus ini perangkat lunak memungkinkan Anda untuk secara paksa mengatur acara di jejak dan secara manual mengukur kerugian di dalamnya.

Banyak perangkat profesional juga memiliki kemampuan untuk memperluas fungsionalitas dengan menambahkan opsi: mikroskop video untuk memeriksa ujung serat, sumber laser dan pengukur daya, telepon optik, dll.

Ini adalah salah satu jenis serat optik, yang memiliki diameter besar inti dan melakukan sinar cahaya melalui efek refleksi internal.

Fitur penggunaan kabel optik multimode.

Semua peralatan yang digunakan untuk jaringan berbasis serat optik multimode lebih murah daripada peralatan untuk serat mode tunggal. Biasanya, kecepatan data pada kabel multimode adalah 100 m/bit untuk jarak dua kilometer. Pada gilirannya, jarak 220 hingga 500 meter dapat ditempuh dengan kecepatan 1 gigabit. Jika kita berbicara tentang jarak hingga 300 meter, maka kecepatan mengatasinya adalah sekitar 10 gigabit.

Kabel serat optik multimode berbeda level tinggi kinerja serta keandalan. Biasanya kabel jenis ini digunakan dalam pembangunan jaringan jalan raya. Mereka memiliki arsitektur standar yang nyaman yang memungkinkan Anda untuk sepenuhnya meningkatkan panjang jaringan data.

Jenis kabel serat optik multimode.

Perwakilan pertama dari keluarga adalah kabel MOB-G (Gbr. 1). Jenis kabel ini terdiri dari inti dan selubung. Bagian luar serat memiliki perlindungan berupa cangkang khusus. Kabel memiliki fitur desain serat tertentu. Jadi, hari ini, serat diproduksi sesuai dengan EN 188200 dan VDE 0888. Sesuai dengan standar ini, persyaratan tertentu ditetapkan untuk kabel jenis ini.

Persyaratan Serat Kabel Serat Optik Multimode:

• Diameter inti harus 50 m. Kesalahan 3 m diperbolehkan.
• Ketebalan serat luar harus 125 m. Kesalahan 2 m diperbolehkan.
• Diameter selubung primer luar harus 250 m. Kesalahan 10 m diperbolehkan.
• Diameter cangkang sekunder terluar harus 900 m. Kesalahan 10 m diperbolehkan.

Serat jenis ini dijelaskan menggunakan sistem klasifikasi yang telah ditetapkan oleh Organisasi Internasional untuk Standardisasi. Jadi, sesuai dengan dokumen, empat standar kabel serat optik multimode didefinisikan - OM1-OM4. Perlu dicatat bahwa standar ini didasarkan pada bandwidth. Pada saat yang sama, standar OM4 dirancang untuk bekerja dengan kecepatan hingga 100 gigabit per detik. Ini adalah standar terbaru yang diperkenalkan dan telah berhasil beroperasi sejak Agustus 2009.

Karakteristik kabel.

Untuk membedakan serat multimode dari serat mode tunggal, pabrikan menggunakan ciri khas. Jadi, hari ini sudah biasa menggunakan warna selubung kabel yang berbeda. Namun, perlu dicatat bahwa kondisi ini tidak wajib bagi perusahaan manufaktur kabel. Karena itu, tidak disarankan hanya mengandalkan warna selubung kabel.

Sebagai kesimpulan, harus dikatakan bahwa saat ini, salah satu warna paling umum dari kabel serat optik multimode adalah oranye (Gbr. 2) dan abu-abu. Ya, kabel warna oranye dirancang untuk 50/125 m. Pada gilirannya kabel warna abu-abu, digunakan untuk 62,5/125 m. Juga, di pasaran Anda dapat menemukan kabel multimode warna pirus, yang memiliki serat multimode standar OM3 dan OM4. Jenis kabel ini cocok untuk 50/125 m. Perlu dikatakan bahwa Anda juga dapat menemukan kabel multimode di pasaran. warna kuning, namun, sebagai aturan, kabel kuning sesuai dengan serat mode tunggal.

Terjemahan oleh Anna Motush

Definisi: serat yang mendukung lebih dari satu mode untuk arah polarisasi tertentu

Serat multimode adalah serat optik yang mendukung beberapa mode transversal untuk frekuensi dan polarisasi optik tertentu. Jumlah mode ditentukan oleh panjang gelombang dan indeks bias material. Serat multimode dibagi lagi menjadi serat step-index dan gradien.

Untuk serat, nilai jari-jari inti dan bukaan numerik ditentukan, yang memungkinkan untuk menentukan parameter-V. Untuk nilai parameter V yang besar, jumlah mode sebanding dengan V 2 . Khususnya, untuk serat dengan diameter besar inti (sisi kanan Gambar 1), jumlah mode bisa sangat besar. Serat tersebut dapat menghantarkan cahaya dengan kualitas sinar yang buruk (misalnya dihasilkan oleh dioda daya tinggi), tetapi untuk mempertahankan kualitas sinar dari sumber cahaya kecerahan tinggi, akan lebih baik menggunakan serat dengan inti yang lebih kecil dan bukaan numerik yang moderat, meskipun pengenalan radiasi yang efektif ke dalam serat mungkin lebih sulit.

Dibandingkan dengan serat mode tunggal standar, serat multimode biasanya memiliki inti yang lebih besar serta aperture numerik yang tinggi, seperti 0,2-0,3. Yang terakhir memungkinkan untuk bekerja ketika serat ditekuk, tetapi juga menyebabkan hamburan yang lebih intens, yang ditentukan oleh pelanggaran bentuk geometris serat optik. Akibat dari pelanggaran tersebut adalah sebagian sinar keluar dari serat optik. Intensitas hamburan tidak hanya tergantung pada kualitas bahan dari mana inti dibuat, tetapi juga pada kualitas kelongsong, karena bagian dari sinyal optik juga merambat di dalamnya. Profil indeks bias sebagian besar persegi panjang, tetapi kadang-kadang parabola. (Lihat di bawah).

Serat multimode terdiri dari inti dan kelongsong. Pada jenis umum jalur komunikasi serat optik (lihat di bawah) berdasarkan serat multimode 50/125 dan 62,5/125, diameter inti masing-masing adalah 50 dan 62,5 mikron, dan diameter kelongsong adalah 125 mikron. Serat tersebut mendukung ratusan mode.

Memperkenalkan cahaya ke dalam serat multimode cukup sederhana, karena persyaratan untuk mengamati keakuratan pengaturan sudut dan posisi balok tidak terlalu ketat. Di sisi lain, koherensi spasial pada keluaran serat multimode kecil, dan distribusi intensitas radiasi keluaran sulit dikendalikan karena alasan yang dibahas di bawah ini.

Gambar 2 menunjukkan profil medan listrik dalam mode pitch serat yang dihitung untuk panjang gelombang tertentu. Ini adalah mode fundamental (LP 01) dengan distribusi intensitas mendekati Gaussian, dan beberapa mode lainnya urutan tinggi dengan profil spasial yang lebih kompleks. Setiap mode memiliki konstanta propagasi yang berbeda. Distribusi medan apa pun dapat dianggap sebagai superposisi mode.

Total Medan listrik umum dalam serat multimode adalah superposisi dari beberapa mode. Intensitas tidak hanya bergantung pada daya optik di semua mode, tetapi juga pada fase relatif, di sini maksimum atau minimum dapat terjadi karena gangguan mode yang berbeda.

Kedua parameter - daya dan fase - ditentukan oleh kondisi awal, dan fase relatif berubah terus menerus sepanjang serat karena ketergantungan pada konstanta propagasi. Dengan demikian, pola intensitas yang kompleks dari waktu ke waktu terus berubah dalam panjang propagasi jauh di bawah 1 mm.

Gambar 3 menunjukkan contoh animasi yang menunjukkan distribusi intensitas yang terjadi pada interval 2 m. Pola interferensi ini sangat tergantung pada perubahan apapun dalam pembengkokan atau peregangan serat, serta pada suhu.

Perhatikan bahwa untuk cahaya dengan lebar pita optik yang lebar (misalnya cahaya putih) distribusi intensitas kompleks seperti itu tidak diamati karena plot intensitas berbeda untuk setiap panjang gelombang, sehingga kontribusi dari panjang gelombang yang berbeda dirata-ratakan. Semakin panjang serat, semakin rendah bandwidth optik yang dibutuhkan untuk rata-rata ini.

1.4.1.4 Jenis serat multimode

Standar International Telecommunication Union (ITU-T) G 651 dan Institute of Electrical Engineers (IEEE) 802.3 mendefinisikan karakteristik multimode kabel serat optik. Peningkatan persyaratan untuk lebar pita dalam sistem multimode, termasuk Gigabit Ethernet (GigE) dan 10 GigE, terkait dengan definisi empat organisasi internasional untuk kategori Standardisasi (ISO).

1.4.1.5 50 m. versus serat multimode 62,5 m

Selama tahun 1970-an, komunikasi optik didasarkan pada serat multi-mode 50 m dengan sumber LED dan digunakan untuk jarak pendek dan jauh. Pada 1980-an, laser dan serat mode tunggal mulai digunakan dan mereka lama tetap menjadi pilihan komunikasi yang disukai untuk jarak jauh. Pada saat yang sama, serat multimode lebih efisien dan hemat biaya untuk LAN tipe kampus pada jarak 300 hingga 2000 m.

Beberapa tahun kemudian, kebutuhan jaringan area lokal meningkat, dan kecepatan data yang lebih tinggi, termasuk 10 Mbps, menjadi perlu. Mereka mendorong pengenalan serat multi-mode dengan inti 62,5 mikron, yang dapat mengirimkan aliran 10 Mbps pada jarak lebih dari 2000 m, karena kemampuannya untuk lebih mudah memasukkan cahaya dari dioda pemancar cahaya (LED) . Pada saat yang sama, bukaan numerik yang lebih tinggi melemahkan sinyal lebih banyak pada sambungan dalam sambungan dan pada tikungan kabel. Fiber multimode dengan core 62,5 m menjadi pilihan utama untuk short link, pusat informasi, dan kampus yang beroperasi pada 10 Mbps.

Saat ini, Gigabit Ethernet (1 Gbps) adalah standar, dan 10 Gbps lebih umum di LAN. Multimode 62,5 m telah mencapai batas kinerjanya, mendukung 10 Gb/dtk pada maksimum 26 m. Batasan ini telah mempercepat penerapan laser berbiaya rendah baru yang disebut VCSEL dan serat inti 50 m yang dioptimalkan untuk 850 nm.

Permintaan akan kecepatan data dan kapasitas yang meningkat menuntut peningkatan penggunaan serat 50 m yang dioptimalkan laser yang mampu menempuh jarak lebih dari 2000 MHz·o km dan transmisi data jarak jauh. Dalam desain lokal, jaringan harus dirancang sedemikian rupa untuk memperhitungkan kebutuhan masa depan.

1.4.1.6 Throughput dan panjang transmisi

Saat merancang kabel optik, penting untuk memahami kemampuannya dalam hal bandwidth dan jarak. Untuk menjamin operasi normal sistem, volume transfer data harus ditentukan dengan mempertimbangkan kebutuhan masa depan.

Langkah pertama adalah memperkirakan panjang transmisi menurut tabel jarak yang direkomendasikan ISO/IEC 11801 untuk jaringan Ethernet. Tabel ini mengasumsikan panjang kabel kontinu tanpa perangkat, sambungan, konektor, atau kerugian lain dalam transmisi sinyal.

Langkah kedua, infrastruktur perkabelan harus memperhitungkan redaman maksimum tautan untuk menjamin transmisi sinyal yang andal melalui jarak jauh. Nilai redaman ini harus mempertimbangkan semua kehilangan saluran termasuk:

Redaman serat, yang sesuai dengan 3,5 dB/km untuk serat multimode pada 850 nm dan hingga 1,5 dB/km untuk multimode pada 1300 nm (menurut standar ANSI/TIA-568-B.3 dan ISO/IEC 11801).

Sambungan serat (biasanya kehilangan 0,1 dB), konektor (biasanya hingga 0,5 dB) dan kerugian lainnya.

Redaman saluran maksimum didefinisikan dalam standar ANSI/TIA-568-B.1 sebagai berikut.

Kabel optik singlemode dan multimode

Vena transparan tipis yang membawa cahaya itu sendiri didefinisikan serat optik. Tujuan utama dari kabel optik adalah garis dasar yang mampu mentransmisikan paket data digital dengan kecepatan ultra-cepat. Optik tidak banyak dalam strukturnya: inti, kelongsong bagian dalam dan kelongsong luar, yang melindungi serat optik dari eksternal faktor negatif. Masing-masing elemen tersebut berperan dalam berfungsinya serat optik.

Sampai saat ini, jenis-jenis serat optik yang dikenal: mode tunggal Dan multimode.

Kabel optik mode tunggal

DI DALAM kabel optik mode tunggal ukuran inti adalah +/-9 mm pada ukuran standar kulit 125 mm. Hanya satu inti yang dapat memenuhi tujuan fungsionalnya, yang khas untuk jenis serat optik ini. Ketika sinar melewati serat optik, lintasan pergerakannya tidak berubah dan simultan, sehingga struktur sinyal yang diterapkan tidak dapat terdistorsi. Sinyal digital dapat ditransmisikan lebih dari beberapa kilometer tanpa risiko hamburan sinar. Untuk bekerja dengan optik monofilamen, digunakan laser, yang menggunakan cahaya dengan ukuran gelombang tertentu. yang bagus Karakteristik umum memberikan alasan untuk penggunaan jenis serat ini di mana-mana, tetapi biayanya yang tinggi dan kerapuhannya yang relatif mengurangi kriteria evaluasi.

Pada gilirannya, serat mode tunggal dapat:

• balok-bergeser.
  Serat optik jenis ini dibedakan oleh diameter inti yang lebih kecil, yang memungkinkannya digunakan dalam rentang operasi 1,5 m pada jalur broadband menggunakan amplifier optik.
• dengan panjang gelombang minimum yang digeser,
  di mana serat dapat mendukung satu sinyal yang disebarkan. Serat tersebut menggunakan sejumlah besar daya untuk mengirimkan data jarak jauh, dan dikembangkan untuk digunakan di jalur laut.
• dengan sebaran balok yang tidak digeser nol.
  Saat menggunakan jenis serat ini, efek nonlinier tidak akan dapat mempengaruhi kualitas sinyal yang disuplai dan strukturnya, yaitu kemungkinan aplikasi serat ini dalam sistem teknologi DWDM.

Kabel optik multimode

DI DALAM kabel optik multimode(lihat bagian) sinar cahaya tersebar secara signifikan, dan dalam hal ini, terjadi distorsi signifikan pada struktur sinyal yang ditransmisikan. Inti memiliki indikator +/- 60 mikron, kulit standar - 125 mikron. Penggunaan LED konvensional untuk fungsi multiinti (tidak seperti laser, yang digunakan dalam serat monofilamen) memberikan peningkatan masa pakai serat dan memiliki efek positif pada biayanya. Pada saat yang sama, indeks redaman dalam multicore meningkat dibandingkan dengan monocore dan berfluktuasi dalam 15 dB/km.

Serat multimode bervariasi menurut melangkah Dan gradien.

Kabel serat optik bertahap memiliki hamburan sinar yang besar karena lapisan loncatan yang tidak rata dari kepadatan inti kuarsa, sehingga penerapannya terbatas. garis pendek koneksi. Serat optik gradien dicirikan oleh pengurangan hamburan sinar karena distribusi indeks bias yang halus. Diameter inti serat multiinti gradien adalah +/- 55 m, selubungnya adalah nilai standar (125 m).

Membaca 9773 satu kali Terakhir diubah Minggu, 21 Desember 2014 02:00