İç mekan fiber optik kablo türleri nasıl seçilir: OM3 vs OM4 vs OS2?
İç mekan fiber optik kablo seçimi, öncelikle iletim mesafesi gereksinimlerine, veri hızı spesifikasyonlarına ve 850nm VCSEL (Dikey Boşluklu Yüzey Yayan Lazer) vericileri kullanan kısa menzilli uygulamalar için tasarlanmış çok modlu fiber (OM3, OM4, OM5) ve uzun mesafeli bağlantılar için tasarlanmış tek-modlu fiber (OS2) içeren alıcı-vericilerde - kullanılan ışık kaynağının türüne bağlıdır. 1310 nm veya 1550 nm DFB (Dağıtılmış Geri Bildirim) lazerler veya Fabry-Perot kaynakları. "OM" tanımı, Optik Çoklu Mod anlamına gelir ve ISO/IEC 11801 ve TIA-568 standartlarında oluşturulan terminolojiyi takip eder; "OS" ise Optik Tekli modu belirtir; bu sınıflandırmalar, çeşitli veri hızlarında maksimum iletim mesafesini belirleyen çekirdek çapını, modal bant genişliğini ve kromatik dağılım özelliklerini tanımlar.
Çok modlu fiber temelleri - OM3 ve OM4
OM3 fiber, 125-mikron kaplamaya sahip 50-mikron çekirdek çapına (eski OM1/OM2 fiberlerdeki 62,5-mikronla karşılaştırıldığında) sahiptir ve 850nm dalga boyunda 2000 MHz·km'lik etkili modal bant genişliği sağlayan lazerle optimize edilmiş kademeli indeks profiline sahiptir. Bu bant genişliği spesifikasyonu, 10 Gigabit Ethernet sinyalinin, diferansiyel mod gecikmesinden kaynaklanan semboller arası girişimin, sinyali kabul edilebilir bit hata oranı eşiklerinin (Ethernet uygulamaları için genellikle 10^-12) altına düşürmesinden önce 300 metre yayılabileceği anlamına gelir. İşte işin ilginçleştiği yer burası: OM4 fiber, OM3 ile aynı 50/125 mikron geometriyi kullanıyor ancak kırılma indisi profilindeki daha sıkı üretim toleransları sayesinde 4700 MHz·km etkili modal bant genişliğine ulaşıyor; bu, 10GbE için 550 metre erişim anlamına gelir ve paralel optik kullanarak 40/100 Gigabit Ethernet mesafelerini 100 metreden (OM3) 150 metreye (OM4) uzatır. 8 veya 20 fiber kanallı alıcı-vericiler.
OM3 ve OM4 kablo arasındaki maliyet farkı, OM4 fiber üretim hacimlerinin arttığı 2015 yılı civarından bu yana önemli ölçüde daraldı - şu anda toplu kablo alımlarında (1000+ metrelik makaralar) OM4'e kıyasla OM4 için belki %15-%20'lik bir fiyat avantajına bakıyorsunuz, ancak önceden sonlandırılmış montajlar bazen daha küçük farklar gösteriyor, çünkü işçilik maliyetleri malzeme maliyetlerine üstün geliyor fabrikada-sonlandırılmış çözümler. Bazı satın alma departmanları, OM4'ün ekstra bant genişliğinin pratik bir fayda sağlamadığı kısa mesafelerde (50-100 metre) maliyet tasarrufu için hala OM3'ü belirtmektedir, ancak bu küçük masraflar, mevcut altyapı üzerinden 40GbE veya 100GbE'yi zorlamak istediğinizde ve bu OM3 bağlantılarının ihtiyacınız olan mesafeyi desteklemediğini keşfedeceğiniz sonraki yükseltmeler sırasında sorunlara neden olabilir.
Bunun 2019 -'daki bir üniversite veri merkezinde gerçekleştiğini görmüşler, 2013 yılında 10GbE anahtarları bağlarken binanın her yerine OM3 kurmuşlar ve ekipman odaları arasında çoğunlukla 80-120 metrelik yatay bağlantılar çalıştırmışlardı. OM3'te yalnızca 100 metre için derecelendirilen QSFP+ SR4 alıcı-vericilerini kullanarak 40GbE'ye yükseltmeyi deneyene kadar her şey yolunda gitti. Bağlantılarının yaklaşık %30'u bu mesafeyi aştı ve ya yeni fiber hatları (pahalı, yıkıcı) ya da LR4 tek modlu alıcı-vericilerin konuşlandırılmasını (SR4 çok modlu optiklerin maliyetinin 4 katı) gerektirdi. Başlangıçta OM4'ü kurmak belki 3000 dolar daha fazlaya mal olurdu, sonunda geçici çözümlere 45.000 dolar harcandı.
Tek-modlu OS2 fiber özellikleri
OS2 fiber, üreticiye ve spesifik tasarıma bağlı olarak çok daha küçük bir çekirdeğe - 8.2 ila 9,5 mikrona (G.652 ve G.657 bükülme-optimize edilmiş varyantlar) - sahiptir; bu, kabaca 1260 nm'nin üzerindeki dalga boylarında yalnızca tek bir yayılma modunu destekler, modal dağılımı tamamen ortadan kaldırır ve esas olarak fiber zayıflaması (tipik olarak 0,35-0,40) ile sınırlı iletim mesafelerine izin verir 1310 nm'de dB/km ve standart G.652.D fiber için 1550 nm'de 0,19-0,25 dB/km) ve kromatik dağılım (dağılımsız- fiber için 1550 nm'de yaklaşık 17 ps/nm·km). OS1 tanımı teknik olarak 1,0 dB/km'den az veya ona eşit zayıflamaya sahip fibere atıfta bulunurken OS2, 0,4 dB/km'den az veya ona eşit zayıflamayı belirtir, ancak pratikte artık kimse OS1 üretmiyor - tüm modern tek modlu fiber OS2 spesifikasyonlarını karşılıyor ve OS1 kategorisi esas olarak standart belgelerde geriye dönük uyumluluk için mevcut.
İç mekan/dış mekan dereceli OS2 kablosu tipik olarak, fiber çekme sırasında uygulanan 250-mikronluk birincil kaplamanın üzerinde 900-mikronluk ikincil kaplamaya sahip sıkı-tamponlu yapı kullanır, mekanik koruma sağlar ve kırılma kitleri olmadan doğrudan sonlandırmaya izin verir; bu, neme karşı koruma sağlayan ve camı zorlamadan termal genleşmeye/büzülmeye izin veren jel dolu tüplerin içinde birden fazla fiberin (tipik olarak 6-12) yer aldığı gevşek-boru yapısı kullanan dış tesis kablolarıyla tezat oluşturur. Gerçekten istiyorsanız dış mekandaki gevşek-borulu kabloyu iç mekana çekebilirsiniz, ancak jel bileşikleri ve PE tüp malzemeleri yanma sırasında aşırı duman ve toksik gazlar oluşturduğundan plenum derecelendirmelerini (NEC Madde 770'e göre CMP) geçemez - kapalı alandaki sıkı-tampon kablolar, düşük dumanlı sıfır halojen (LSZH) malzemeler veya FEP veya PVDF gibi floropolimer bazlı plenum dereceli bileşikler kullanır.
Mesafe ve veri hızı değişimleri
10 Gigabit Ethernet için, OM3 300 metreyi destekler, OM4 bunu 550 metreye çıkarır; OS2 tek-mod ise 10GBASE-LR optikleriyle 10 kilometreye veya 10GBASE-ER alıcı-vericileriyle 40 kilometreye ulaşır (ve teorik olarak amplifikasyon veya daha yüksek-güçlü vericilerle çok daha uzağa gider, ancak bir noktada karşılaşırsınız dağılım telafisi gerektiren kromatik dağılım sınırları). 40GbE'de, çoklu mod mesafeleri önemli ölçüde düşer - OM3 yalnızca 100 metreyi yönetir ve OM4, SR4 paralel optiklerini kullanarak 150 metreye ulaşırken, tekli modda 40GBASE-LR4 10 kilometreyi kapsar. Bu mesafe çökmesi, 40GbE ve 100GbE çok modlu standartların tek bir 40Gbps veya 100Gbps seri akış yerine şerit başına 10Gbps veya 25Gbps ile paralel iletim (yön başına 4 veya 10 fiber) kullanması ve şerit hızlarının fiberin modal bant genişliği sınırlarına yaklaşması nedeniyle meydana gelir.
Unutmayın, fiber başına iki adet 20 Gbps akış göndermek için dalga boyu bölmeli çoğullama kullanan 40GBASE-SR4 BiDi de var (MPO konnektörlü 8 fiber gerektirmek yerine tek bir çift yönlü LC bağlantısında toplam 40 Gbps), ancak bu OM4'te yalnızca 100 metre için derecelendirilmiştir ve optiklerin standart SR4'ten daha pahalı olmasına rağmen mesafe avantajı sağlamaması nedeniyle üretimde kullanıldığını hiç görmedim. - BiDi yaklaşımı, fiber çifti kullanımını en üst düzeye çıkarmaya çalıştığınız tek modlu fiber üzerindeki CWDM veya DWDM uygulamaları için daha anlamlıdır.
Neyi ne zaman kullanmalı
Genel kural: 300 metrenin altındaki bina içi bağlantılar için çoklu mod (veri merkezi, aynı mülkteki binalar arasındaki kampüs omurgası, büyük ofis katı dağıtımı), 300 metreyi aşan binalar arası kampüs ağları için tekli-mod veya sonuçta birden fazla kilometreyi kapsaması gerekebilecek herhangi bir bağlantı. Çoklu mod kategorisinde OM4, yüksek maliyete rağmen yaklaşık 2016-2017'den bu yana yeni kurulumlar için fiili standart haline geldi; çünkü 25GbE ve 100GbE yükseltme yolu, ekstra bant genişliğinden yararlanır ve bugün 10GbE kuruyor olsanız bile biraz daha uzun erişim - sağlar; daha iyi fiber için metre başına fazladan 2 ABD doları harcamak, beş yıl içinde yeniden kablolama zorunluluğuna karşı ucuz bir sigortadır.
Artık, lazerle-optimize edilmiş bant genişliği spesifikasyonunu kısa-dalga dalga boyu bölmeli çoğullama (SWDM) uygulamaları için 953nm dalga boyunu kapsayacak şekilde genişleten OM5 fiber de var -, 10Gbps ile dört dalga boyu (850, 880, 910, 953nm) kullanarak MPO yerine çift yönlü LC bağlantıları üzerinden 40GbE ve 100GbE'ye izin verir veya Dalgaboyu başına 25Gbps. Teoride kulağa harika geliyor, pratikte gayet iyi çalışıyor ancak alıcı-vericinin kullanılabilirliği ve maliyeti hâlâ sorun olmaya devam ediyor; 2024 itibariyle, büyük anahtar satıcıları SWDM yerine hala varsayılan olarak 40/100GbE çoklu mod için SR4 optiklerini kullanıyor; bu nedenle, siz bunun etrafında özel olarak tasarım yapmadığınız sürece OM5'in faydaları gerçekte gerçekleştirilemez. OM4'e göre maliyet primi şu anda yaklaşık %25-30 civarındadır; bu da, OM4'ün veri merkezi uzaklığı gereksinimlerinin çoğunu zaten karşıladığı düşünüldüğünde, bu da onu zor bir satış haline getiriyor.
Uzun vadeli ekonomide tek-mod kazanır-
Tedarikçi literatüründe yeterince vurgulanmayan bir şey var: - tek-tek modlu fiberin ön maliyeti daha yüksektir (kablo biraz daha pahalıdır, konektörler daha fazla hassasiyet gerektirir, dolayısıyla sonlandırma işçiliği daha fazla olur, alıcı-vericiler eşdeğer çok modlu optik maliyetinin 2-4 katı maliyete sahiptir) ancak altyapı aslında sonsuza kadar dayanır. OS2 fiberi bugün yükleyin; 10GbE, 25GbE, 40GbE, 100GbE, 400GbE, muhtemelen 800GbE ve 1,6TbE'yi destekleyecektir, bu standartlar sonunda geldiğinde - yükseltme yapmak için yalnızca alıcı-vericileri değiştirirsiniz, fiberin kendisi eskimez. Çoklu modun teknoloji yaşam döngüsü daha kısadır çünkü yüksek hızlı Ethernet'in her nesli modal bant genişliği sınırlarına daha da yaklaşır; 1990'larda kurulan OM1/OM2 fiber, 2000'li yılların ortalarına gelindiğinde 10GbE için yetersiz hale geldi; 2000'li yıllardaki OM3 bugün 40/100GbE ile mücadele ediyor ve OM4/OM5 muhtemelen 400GbE veya 800GbE civarında sınırlamalara ulaşacak.
20 yıllık toplam sahip olma maliyeti hesaplaması, uzun-dönemde hizmette kalacak tüm bağlantılar için tekli-modu, hatta kısa bağlantıları bile tercih eder - daha yüksek başlangıç maliyeti yirmi yılda amorti edilirken, çoklu mod, bant genişliği yükseltmelerini desteklemek için ek fiber kablolarla değiştirme veya takviye gerektirebilir. Sorun, varsayımsal gelecekteki faydalara dayanarak yönetimin daha yüksek ön maliyetleri onaylamasını sağlamaktır; CFO, bir bina kablolaması için 45.000 ABD Doları (çoklu mod) ve 68.000 ABD Doları (tekli-mod) fiyat tekliflerini görüyor ve daha düşük rakamı seçiyor, yedi yıl sonra, çoklu modun yetersiz olduğu ortaya çıktığında 30.000 ABD Doları tutarındaki yeniden kablolama projesini düşünmüyor.
2004 yılında tesisin tamamına OM2 fiber (62,5/125-mikron) yerleştirdikleri bir hastane ağı üzerinde çalıştılar; bu, o zamanlar sahip oldukları 1GbE altyapısı için gayet iyiydi. 2014 yılına gelindiğinde tıbbi görüntüleme sistemleri için 10GbE'ye ihtiyaç duyuyorlardı (CT tarayıcıları, MRI, dijital radyografi büyük dosyalar oluşturur), ancak OM2 yalnızca 10GbE'yi 33 metreye kadar destekliyordu ve çalışmalarının çoğu ekipman dolapları arasında 80-150 metre mesafeydi. Eski çoklu modu yerinde bırakırken paralel tekli{20}}modlu altyapının kurulumu sona erdi (çünkü bunu kaldırmak, çalışan tesis genelinde duvarların ve tavanların açılmasını gerektirecekti), böylece artık iki tam fiber tesisi var; biri daha az kritik sistemlere 1GbE bağlantıları için kullanılıyor, diğeri ise 10GbE tıbbi ağlar için kullanılıyor. Hastane operasyonlarındaki aksamalar da dahil olmak üzere toplam maliyet muhtemelen 200 bin doları bulurken, başlangıçta tek mod kurulsaydı belki 80 bin doları bulabilirdi.
Konektör türleri ve polariteyle ilgili hususlar
OM3/OM4/OM5 çoklu mod tipik olarak 1/10GbE uygulamaları için LC çift yönlü konektörler (iki fiber, bir iletim ve bir alma) veya 40/100GbE paralel optikler için MPO/MTP konektörleri (tek bir dikdörtgen konektörde 8, 12 veya 24 fiber) kullanır. MPO durumu karmaşıklaşıyor çünkü bir uçtaki iletim fiberlerinin diğer uçtaki fiberleri almak üzere nasıl bağlandığını etkileyen üç polarite yöntemi (Yöntem A, Yöntem B, TIA{12}}568'e göre Yöntem C) vardır ve kutup türlerinin karıştırılması, iyi optik güce sahip gibi görünen ancak trafiği geçirmeyen işlevsel olmayan bağlantılara neden olur; Yöntem B bağlantı düzeneklerine bağlı Yöntem A ana kabloları olduğu ortaya çıkan "ölü" 40GbE bağlantılarının sorunlarını gidermek için çok fazla zaman harcadım.
OS2 tekli-modu, tesis uygulamalarında hemen hemen her zaman LC veya SC çift yönlü konektörleri kullanır; SC, eski kurulumlarda (1990'lar-2000'lerin başı) daha yaygındır ve LC, bağlantı panelleri ve anahtar ön panellerinde daha yüksek bağlantı noktası yoğunluğuna izin veren daha küçük boyut nedeniyle 2005'ten sonra baskın hale gelir. Bazı ultra-yüksek-yoğunluklu uygulamalar, 2-4 fiber çiftini geleneksel LC duplex'e benzer boyutta konektör gövdelerine paketleyen MDC (Çoklu{-fiber Dağıtım Kablosu) veya MXC konektörlerini kullanır, ancak bunlar, her milimetrelik raf alanının önemli olduğu hiper ölçekli veri merkezleri dışında yaygın bir şekilde benimsenmemiştir.
Kablo yapısı varyasyonları
İç mekan fiber kabloları, birden fazla yapı türünde - sıkı-tamponlu dağıtım kabloları (tek bir kılıfta birden fazla ayrı ayrı tamponlanmış fiber), koparma kabloları (her biri bir dış kılıf içinde kendi alt-kılıfına sahip birden fazla simpleks sıkı-tamponlu fiber) ve fermuarlı (8 şekilli bir kesitte iki sıkı-tamponlu fiber) gelir. Dağıtım kablosu, konektörler üzerinde sonlandıracağınız veya önceden sonlandırılmış düzeneklere ekleyeceğiniz bağlantı panelleri arasında çalışan yüksek fiber sayıları (12-144 fiber) için en ekonomik olanıdır; çıkış kablosunun maliyeti daha fazladır ancak her bir fiber üzerinde ayrı ayrı gerilim azaltma sağlar; bu, patch paneller olmadan doğrudan ekipman bağlantıları için kullanışlıdır; zipcord esas olarak kısa yama kabloları ve jumperlar içindir.
NEC uyumluluğu açısından plenum ve yükseltici derecesi önemlidir - plenum (CMP veya OFNP) kablosu, kablo kanalı olmadan asma tavanların üzerindeki veya yükseltilmiş zeminlerin altındaki hava-kontrol alanlarında çalışabilir, alevi yaymayan ve yangın sırasında minimum düzeyde duman/zehirli gaz üretmeyen malzemeler kullanır; yükseltici (CMR veya OFNR) kablo daha ucuzdur ancak dikey şaftlarla sınırlıdır ve plenum boşluklarına monte edilirse kanal içinde olmalıdır. Plenum ve yükseltici fiber arasındaki performans farkı sıfırdır - aynı optik özellikler, aynı iletim yetenekleri - bu tamamen yangın güvenliği ve bina kurallarına uyumlulukla ilgilidir. Fiyat farkı tipik olarak %20-%40'tır ve bu da her yerde yükseltici dereceli kablo kullanma ve plenum gerekliliklerini göz ardı etme eğilimi yaratır, ancak bu, bina denetimleri sırasında işaretlenecek ve olası bir yangın durumunda sigorta kapsamını geçersiz kılacak bir kural ihlalidir.
2021'de bir müteahhit, bir ofis binası projesinde tavan boşluklarına yükseltici{0}dereceli OM4 çekmeyi denemişti çünkü GC marjları sıkıştırıyordu ve elektrik alt yüklenicisi kablo maliyetlerinden 4000 $ tasarruf etmek istiyordu. Bina müfettişi bunu kaba bir-inceleme sırasında yakaladı, her şeyi çıkarıp-uygun dağıtım kablosuyla yeniden çekmelerini sağladı, sonuçta onarım için 15.000 dolarlık bir işçilik ve ayrıca maddi zararları tetikleyen planlama gecikmeleri ortaya çıktı. Dört bin tasarruf etmek onlara kırk bine mal oldu ve GC o denizaltıyı bir daha kiralamadı.
Bükülme yarıçapı ve kurulum uygulamaları
Fiber optik kablo bakır kadar sıkı bükülemez Kurulum sırasındaki minimum bükülme yarıçapı genellikle standart fiber için kablo çapının 10 katı, bükülmeye-duyarsız fiber için 7,5x'tir (tekli-mod için G.657.A2/B3, çoklu mod için optimize edilmiş OM4+ bükülme-) ve bu sınırlar kurulum sırasındaki dinamik bükme için geçerlidir; Kalıcı kurulumdaki statik bükümler biraz daha sıkı olabilir (optimize edilmiş büküm-türleri için çapın 5 katı). Bu sınırları aşarsanız, sinyali zayıflatan mikro bükülme kayıplarına neden olursunuz; bu da potansiyel olarak aralıklı olarak çalışan veya sıcaklık değişiklikleri fiberi farklı şekilde zorladığında arızalanan marjinal bağlantılara neden olur.
Çekme gerilimi aynı zamanda kurulum sırasında çoğu iç mekan kablosu için maksimum - 225 pound kadar önemlidir; bu çok fazla gibi görünse de birden fazla kıvrımlı kanal boyunca uzun çekmelerde hızlı bir şekilde ulaşılır. Gerilim izleme ekipmanı mevcut ancak kurulum maliyetini artırıyor, bu nedenle birçok müteahhit zor hissedilene kadar çekiyor ve değerleri aşmadıklarını umuyor. Bu, hemen ortaya çıkmayabilecek ancak fiberin ömrünü ve güvenilirliğini azaltan gizli hasara neden olur.
Bakın, fiber kurulumundaki sorun, çekme sırasında hiçbir şeye zarar vermediğinizi doğrulayan kolay bir saha testinin olmamasıdır - bir OTDR, zayıflamayı ve geri dönüş kaybını ölçebilir, ancak mikro bükülme hasarı genellikle başlangıçta kabul edilebilir sınırlar içine düşer, ancak termal döngü veya mekanik stresin mikro çatlakları aylarca veya yıllarca yaymasından sonra sorun haline gelir. Böylece, devreye alma sırasında iyi test edilen, kabul testini geçen ve ardından 18 ay sonra fiberler görünüşte rastgele arızalanmaya başladığında sorunlar ortaya çıkan kurulumlara sahip olursunuz.
Daha iyi bir yaklaşım, uygun kurulum denetimini (aslında kurulumcuları izlemek ve keskin bükülmeler veya aşırı çekme kuvveti gibi uygulamalar gördüğünüzde onları durdurmak), fiber kullanımı konusunda zorunlu eğitimi ve fiberin sürekli gerilim altında olmaması için sonlandırma noktalarında yeterli servis döngüleri ve gerilim azaltma oluşturmayı içerir. Kurulum işçiliği belki %5-%10 daha fazla maliyetlidir ancak uzun vadeli güvenilirlik sorunlarının çoğunu önler.
İç mekan uygulamaları için tekli-moda ve çoklu moda karşı sonuçta 10GbE'nin yeterli olduğu ve 40/100GbE'nin gerekli olmadığı 100 metrenin altındaki kısa mesafeler için mesafe gereksinimleri, yükseltme planları ve bütçe kısıtlamaları - söz konusudur, OM3 iyi çalışır ve para tasarrufu sağlar; Gelecekte 40GbE+'a yükseltme potansiyeli olan 100-300 metrelik koşular için OM4 gerekli boşluğu sağlar; 300 metrenin ötesindeki herhangi bir şey veya 10 yıldan fazla hizmette kalacak herhangi bir bağlantı için, tek-modlu OS2, daha yüksek başlangıç maliyetlerine rağmen daha iyi uzun vadeli değer sunar. Hangi fiber tipini seçerseniz seçin kurulum kalitesinden ucuza kaçmayın çünkü kötü kurulum uygulamaları en iyi fiberin potansiyelini bile yok eder.