В чем отличия между одномодовыми и многомодовыми оптическими кабелями

Конфигурация волоконно-оптических каналов

Благодаря увеличению длины каналов по сравнению со слаботочными кабелями, ОВ кабели целесообразно использовать для магистральных подсистем комплекса зданий, магистральных подсистем зданий и централизованных ОВ систем.

Магистральная подсистема комплекса включает кабели между зданиями. Она обеспечивает создание сети комплекса зданий с соединениями кабелей как вне, так и внутри зданий. Такие кабели имеют срок службы более 30 лет, поэтому важен правильный выбор долговечной среды передачи. Параметры кабелей и кабель-каналов внешних сетей содержатся в стандартах ANSI/TIA-758-А (США) и EN 50174-3 (Европа).

Магистральная подсистема здания включает кабели между точками ввода, телекоммуникационными помещениями, серверными в зданиях различного назначения. Магистральные кабели образуют топологию “звезда”, и могут включать один (главный) или два (главный и промежуточный) уровня коммутации. Требования к магистральным кабелям содержатся в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, и ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN 50173-1, EN 50174-1, EN 50174-2.

Централизованные волоконно-оптические системы могут быть развернуты в здании для обеспечения централизованного размещения оборудования. В этом случае, волоконно-оптические кабели обеспечивают прямые связи рабочей области с серверной. При этом, кабели централизованной системы требуется прокладывать через телекоммуникационные помещения на каждом этаже. В зависимости от способа прокладки в телекоммуникационных помещениях ОВ кабель либо оставляют неразрывным, предусматривая определенный запас, либо подключают на панели входящих и исходящих линий, которые коммутируют без использования активного оборудования.

При том, что максимально допустимая длина централизованного ОВ кабеля может составлять 300 метров, расстояние между телекоммуникационными помещениями на этажах и самыми удаленными точками рабочей области не должно превышать 90 метров. Требования к централизованным ОВ системам содержатся в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN-5073-1.

Горизонтальная подсистема разворачивается между телекоммуникационными помещениями и рабочей областью.

Горизонтальная кабельная подсистема включает в себя фиксированные и консолидированные кабели, панели, разъемы и кабели коммутации. Основной тип среды передачи – симметричные электропроводные кабели. Волоконно-оптические кабели могут быть также использованы в горизонтальной подсистеме, хотя здесь отсутствуют положения, позволяющие увеличить длину линий и каналов свыше пределов, определенных для слаботочных симметричных кабелей. Согласно требованиям стандартов максимальная длина фиксированного кабеля не должна превышать 90 метров, канала – 100 метров. Требования к горизонтальной кабельной подсистеме указанны в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN 50173-2 – EN 50173-5. В дополнение к этому, европейские стандарты определяют параметры горизонтальной подсистемы СКС для разных типов помещений: EN 50173-2 – для офисных помещений, 50173-3 – для промышленных помещений, EN 50173-4 – для жилых домов, EN 50173-5 для центров обработки данных.

Применение в сетях

Многомодовый оптический кабель часто используется в коротко- и средне-дальней связи в локальных сетях (LAN) и внутри зданий. Его преимущество заключается в возможности передачи сигнала по множеству режимов, что позволяет добиться низких затухания и легко справиться с потерей сигнала на длинных расстояниях. Часто многомодовые кабели используются в сетях со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с.

Одномодовый оптический кабель наиболее эффективно используется для передачи данных на дальние расстояния и при высоких скоростях передачи данных. Он обеспечивает высокую пропускную способность и минимальные потери сигнала, что позволяет передавать данные на расстояния до нескольких сотен километров. Одномодовые кабели широко применяются в магистральных сетях, интернет-провайдерах, Триколор ТВ, цифровом телевидении и других промышленных и коммерческих сетях.

Также следует отметить, что использование многомодового и одномодового оптического кабеля в сетях зависит от требований и спецификаций проекта. Некоторые компьютерные сети и системы связи могут использовать оба типа кабелей для разных целей в зависимости от требуемой пропускной способности и длины передачи данных.

Сравнение применения многомодового и одномодового оптического кабеля:
Тип кабеля
Применение

Многомодовый

• Локальные сети (LAN)
• Внутри зданий
• Скорость передачи данных до 10 Гбит/с

Одномодовый

• Магистральные сети
• Интернет-провайдеры
• Триколор ТВ
• Цифровое телевидение
• Промышленные и коммерческие сети
• Дальние расстояния (до нескольких сотен километров)

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

Одномодовый кабель оптический 9/125 мкм

Кабель оптический одномодовый 8 волокон типа 9 125, имеет однотрубочную модульную конструкцию. Световоды расположены в центральной трубке, которая заполнена гидрофобн ым гелем. Наполнитель над ежно защищает волокна от разного рода механических воздействий, кроме того, он исключает воздействие температурных изменений внешней среды. Для защиты от грызунов и других подобных воздействий используется дополнительная опл етка из стеклоткани.

По сути, разработка и производство кабеля волоконно оптического 9 125 сводятся к поиску оптимального решения проблемы уменьшения оптической дисперсии (вплоть до нуля) на всех частотах, с которыми кабель будет работать. Большое количество мод отрицательно влияет на качество сигнала, а одномодовый кабель на деле имеет не одну моду, а несколько. Число их намного меньше, чем в многомодовом, тем не менее, оно больше единицы. Снижение эффекта оптической дисперсии приводит к уменьшению количества мод, и, соответственно, к улучшению качества сигнала.

В большинстве стандартов оптических волокон, применяемых в кабелях 9 125, нулевая дисперсия обеспечивается в узком диапазоне частот. Таким образом, одномодовым в буквальном смысле кабель является лишь с волнами конкретной длины. Однако существующие технологии уплотнения используют набор оптических частот для приема и передачи сразу нескольких широкополосных оптических каналов связи.

Одномодовый волоконно оптический кабель 9 125 используется как внутри зданий, так и на внешних магистралях. Его можно закапывать в грунт или применять в качестве подвесного кабеля.

Одномодовый и многомодовый оптический кабель: разница и особенности

Оптические кабели составляют основу современных сетей связи. Они позволяют передавать данные на большие расстояния с высокой скоростью и надежностью. Существуют два основных типа оптических кабелей: одномодовые и многомодовые.

Одномодовые оптические кабели

• Одномодовый оптический кабель предназначен для передачи светового сигнала на большие расстояния.
• В одномодовых кабелях используется одна единственная мода распространения света, что позволяет снизить дисперсию сигнала и увеличить его пропускную способность.
• Для передачи данных по одномодовому кабелю используется лазерный источник света.
• Одномодовый кабель обладает большей пропускной способностью и позволяет передавать данные на большое расстояние без потерь.
• Одномодовые кабели обычно используются в длинномерных системах связи, таких как междугородние и международные кабельные сети.

Многомодовые оптические кабели

• Многомодовый оптический кабель предназначен для передачи светового сигнала на небольшие расстояния.
• В многомодовых кабелях используется несколько мод распространения света, что может привести к искажениям и потерям сигнала на больших расстояниях.
• Многомодовый кабель обычно используется в короткомерных системах связи, таких как локальные компьютерные сети и кабельное телевидение.

В зависимости от конкретных требований и условий использования оптического кабеля, устанавливается выбор между одномодовым и многомодовым вариантами. При выборе кабеля необходимо учитывать длину передачи, пропускную способность, стоимость и другие факторы, чтобы обеспечить оптимальную производительность и эффективность сети связи.

Различия между одномодовым и многомодовым волокном

Волокно со ступенчатым профилем[]

Модовая дисперсия в оптическом волокне может быть исключена, если структурные параметры ступенчатого световода подобрать таким образом, что в нём будет направляться только одна мода, а именно — фундаментальная (основная) мода.
Однако и основная мода так-же уширяется во времени по мере её прохождения по такому световоду. Это явление называется хроматической дисперсией. Она является свойством материала, поэтому как правило, имеет место в любом оптическом световоде, но в диапазоне длин волн от 1200 до 1600 нм она относительно мала или отсутствует. Для изготовления ступенчатого волоконного световода с малым затуханием, который направляет только фундаментальную моду в диапазоне длин волн более 1200 нм диаметр поля моды должен быть уменьшен до 8-10 мкм. Такой ступенчатый волоконный световод называется стандартным одномодовым оптическим волокном.

Категории волоконно-оптических кабелей

Категории ОВ кабелей были приняты в 2002 году международной и европейской организациями стандартизации. Волокно 62,5/125 было определено как соответствующее категории OM-1, волокно 50/125 – ОМ-2, а волокно 50/125 с улучшенными параметрами как ОМ-3.

Современные стандарты СКС определяют четыре категории многомодовых (ОМ-1 – ОМ-4) и две категории одномодовых (OS-1, OS-2) волоконно-оптических кабелей. Европейские стандарты предусматривают также пластиковые и гибридные кабели, предназначенные для низкоскоростных промышленных сетей.

В настоящее время волокно категории OM-1, используется, главным образом, для модификации существующих сетей, если при этом сохраняется устаревшее оборудование. Категория ОМ-2 также устарела. Стандарт в 2006 году 10 гигабитных систем ограничил длину канала ОМ-1 в диапазоне 850 нм до 33 метров, а для волокна ОМ-2 в том же диапазоне – до 82 метров.

Оптическое волокно категории OM-3 было разработано для увеличения длины гигабитных каналов. Благодаря увеличению полосы пропускания оптоволоконный кабель OM-3 обеспечивает увеличение длины гигабитных каналов до 800 метров, а 10 гигабитных каналов – до 300 метров. Учитывая относительно невысокую стоимость многомодовой оптоэлектроники по сравнению с одномодовой, ОМ-3 обеспечивает эффективное ценовое решение в тех случаях, когда большая длина не требуется. Кабели ОМ-3 успешно применяются в магистральной подсистеме зданий и центрах обработки данных.

Кабель категории OM-4 базируется на новейших стандартах 2010 года передачи данных со скоростью 40 и 100 Гбит/с. Полоса пропускания волокна OM-4 в два раза больше, чем у OM-3 и на порядок превышает данный параметр у волокон ОМ-1 и ОМ-2. Это эффективный выбор для центров обработки данных, обеспечивающий выполнение требований завтрашнего дня и защиту инвестиций.

OS-1 или одномодовое волокно категории один имеет диаметр сердцевины 9 или 8 микрон и диаметр оболочки – 125 микрон. Малый диаметр сердцевины исключает появление траекторий движения отраженных лучей света или дополнительных мод кроме нулевой моды, распространяющейся вдоль оси волокна. Это на несколько порядков увеличивает диапазон частот одномодового волокна по сравнению с многомодовым оптоволокном. Недостатком является то, что малый размер сердцевины не позволяет использовать светодиоды, что увеличивает стоимость оборудования.

Применение недорогих лазеров поверхностного излучения VCSEL делает ценовые решения на одномодовом волокне сравнимыми с решениями на многомодовом волокне ОМ-3. Кроме того, одномодовый кабель имеет неоспоримые преимущества перед многомодовым по дальности передачи сигнала.

OS-2 – оптический одномодовый кабель категории два – отличается от OS-1 меньшим затуханием и выпускается только как имеющий соотношение диаметра сердцевины и оболочки 8/125 микрон. Категория OS-2 включена в новые международные и европейские стандарты 2007–2008 года.

Дальность передачи

Одним из основных различий между многомодовым и одномодовым оптическими кабелями является дальность передачи сигнала. Как правило, одномодовые кабели обеспечивают гораздо большую дальность передачи по сравнению с многомодовыми кабелями.

Многомодовые кабели предназначены для передачи сигнала на относительно небольшие расстояния, обычно до нескольких километров. Они имеют больший диаметр оптического волокна и множество режимов распространения света. Из-за этого возникают искажения и помехи на больших расстояниях, что ограничивает дальность передачи.

С другой стороны, одномодовые кабели предназначены для передачи сигнала на гораздо большие расстояния, часто достигающие нескольких сотен километров. Они используют оптическое волокно с меньшим диаметром и только одним режимом распространения света. Благодаря этому, сигнал может передаваться на большие расстояния без искажений и помех. Одномодовые кабели обеспечивают высокую пропускную способность и позволяют достигнуть высоких скоростей передачи данных.

Важно отметить, что оптимальная дальность передачи сигнала может зависеть от конкретных условий эксплуатации и характеристик кабеля. Технические спецификации конкретного оптического кабеля всегда следует проверять у производителя или в документации

Характеристики одномодового волокна[]

В отличии от многомодового оптического волокна, одномодовое оптическое волокно имеет другой механизм прохождения света. Благодаря этому способу передачи сигнала, существенно уменьшается влияние модовой дисперсии на движение фотонов в волокне. При этом способе передачи волн одномодовые волокна позволяют передавать информацию на значительно большие расстояния, чем при использовании многомодового волокна. Одномодовые волокна имеют более высокую полосу пропускания, чем многомодовые волокна. Оборудование для одномодового оптического волокна более дорого, чем оборудование для многомодового оптического волокна, но производство одномодовых оптических волокон обычно дешевле, так как производятся они в существенно большем масштабе.

Есть множество специальных типов одномодовых оптических волокон, которые обладают различными физическими свойствами и различным химическим составом легирующих примесей. Их производят, чтобы получить специальные свойства, например, волокна с нулевой или смещённой дисперсией.

В 2005 году появились стандарты для сетей передачи данных со скоростями до 10 гигабитов в секунду, на расстояния более чем 80 км с коммерчески доступными приемо-передающими системами (Xenpak). При использовании оптических усилителей и компенсирующих дисперсию устройств, современные DWDM оптические системы, могут обеспечить передачу сигнала на расстояния тысячи километров, со скоростью 10 Gbit/s, или на расстояния нескольких сотен километров со скоростью 40 Gbit/s.

Типы волоконно-оптических кабелей

В зависимости от исполнения, различают кабели для внутренней или внешней прокладки, или универсальные.

Внутренние волоконно-оптические кабели подходят для помещений, включая вертикальные и запотолочные варианты прокладки. Для облегчения монтажа разъемов каждое волокно покрывают оболочкой из пластика толщиной 900 микрон. Волокна, усиливают арамидными нитями и помещают в общую огнестойкую термопластичную оболочку. Как правило, пучки из 6 или 12 волокон объединяют, добавляют центральный силовой элемент для фиксации волокон и обеспечения заданной формы. Внутренние ОВ кабели производят с числом волокон от 2 до 144.

Внешние ОВ кабели прокладывают между зданиями различными методами: открыто, в трубах и подземных кабелепроводах. Для защиты от влаги и перепадов температур волокна помещают в трубки, заполненные водозащитным гелем. В одной трубке размещают до 12 оптических волокон. 12-ти волоконный кабель включает одну заполненную гелем трубку с волокнами, водозащитную ленту вокруг трубки, арамидные волокна для придания прочности, помещенные в устойчивую к ультрафиолетовому излучению водозащитную пластиковую оболочку.

Для наружного кабеля с более чем 12 волокнами несколько трубок, как правило, по 6 или 12 волокон, собираются вместе с центральным силовым элементом. Эта сборка покрывается водозащитной лентой и помещается в такую же кабельную оболочку из полиолефинов.

Для дополнительной механической защиты или защиты от грызунов применяют гофрированный алюминий, стальное армирование или двойную оболочку. Число волокон, как правило, составляет от 12 до 144.

Универсальные волоконно-оптические кабели совмещают ультрафиолетовую защиту и водонепроницаемость внешних кабелей в сочетании с определенным уровнем огнезащиты, предъявляемой для внутренних кабелей.

В большинстве стран универсальный кабель допускается для внутренней прокладки без ограничений. В США, где определяются дополнительные требования пожаробезопасности к запотолочным и вертикальным кабелям, максимально допустимая длина универсального кабеля в здании не должна превышать 15 метров.

Конструкция универсальных кабелей подобна конструкции внешних, за тем исключением, что волокна могут размещаться либо в свободных трубках, либо в плотной оболочке диаметром 900 микрон. При равном числе волокон универсальные кабели в свободной трубке имеют меньший внешний диаметр по сравнению с кабелями с волокнами в плотном буфере. В практическом плане, волокна в плотном буфере проще оснащать разъемами, поскольку отсутствует водозащитный гель.

Волокна с многоступенчатым профилем[]

Профиль показателя преломления обычного одномодового световода имеет ступенчатый профиль. Для такой структуры профиля сумма дисперсии материала в волноводной дисперсии при длине волны около 1300нм равна нулю.
Для современных устройств передачи данных по оптическому волокну, использующих длины волн 1550 нм или одновременную передачу сигналов на нескольких длинах волн, желательно иметь нулевую дисперсию и при других длинах волн. А для этого необходимо изменить волновую дисперсию и, следовательно, структуру профиля преломления волоконного световода. Это приводит к многоступенчатому или сегментному профилям показателя преломления. Используя эти профили, можно производить волоконные световоды, у которых длина волны с нулевой дисперсией сдвинута до 1550 нм (волокно со смещённой дисперсией) или величины дисперсии очень малы во всём диапазоне волн от 1300 нм до 1550 нм (волокно со сглаженной или компенсированной дисперсией).

Оптическое волокно и его структура

Оптические линии связи успешно конкурируют с традиционными медными линиями и беспроводными технологиями. Именно оптическому волокну мы во многом обязаны резким увеличением объема и скорости передаваемой по всему миру информации за последние годы и, в частности, развитием Интернета. Более того, с каждым годом оптическое волокно становится все ближе к потребителю и осваивает все новые сферы применения.

По оптоволокну происходит передача электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн, соответствующего частотам 1014 – 1015 Гц

Оптическое волокно (оптоволокно) – это волновод с круглым поперечным сечением, по которому передается электромагнитное излучение оптического диапазона (обычно ближний ИК и видимый свет). Оптическое волокно состоит из двух основных частей: сердцевины и оптической оболочки. Диаметр этой структуры сравним с толщиной человеческого волоса. Сверху на оптоволокно наносится защитное акриловое покрытие. Для дальнейшей защиты используются различные упрочняющие и защитные элементы. Конструкция, содержащая одно или несколько оптических волокон и различные защитные элементы, покрытые общей оболочкой, называется волоконно-оптическим кабелем.

Оптическое волокно представляет собой двухслойную цилиндрическую кварцевую нить, состоящую из сердцевины и оболочки . Сердцевина легирована германием, поэтому её показатель преломления больше, чем у оболочки. Свет распространяется в сердцевине волокна, испытывая полное внутреннее отражение на границе с оболочкой. Он проникает в оболочку на глубину порядка длины волны, т.е. на глубину много меньше её толщины и, следовательно, не взаимодействует с покрытием из акрилатного лака. Это покрытие необходимо для защиты кварцевой оболочки от механических повреждений и воздействия воды. Без лака волокно имеет толщину 125 мкм (чуть толще волоса), а в центре его идёт сердечник диаметром 9 мкм (для одномодого волокна) из сверхчистого стекла с другим составом и с немного отличным от оболочки показателем преломления. Именно в сердечнике распространяется излучение (за счёт эффекта полного отражения на границе «сердечник — оболочка»). Наконец, сверху 125-микрометровый цилиндр «оболочки» покрыт другой оболочкой — из особого лака (прозрачного или цветного — для цветовой маркировки волокон). Он (лак) предохраняет волокно от умеренных повреждений (без лака волокно хоть и гнётся, но плохо и легко сломать, волокно элементарно раскрошится от случайно положенного на него мобильника, а в лаке его можно смело обмотать вокруг карандаша и довольно сильно дёрнуть — оно выдержит). 

Информационный сигнал передается по оптическому волокну в виде модулированного светового излучения. Благодаря явлению полного внутреннего отражения свет, попавший в оптоволокно, распространяется по нему на большие расстояния. Сердцевина и оптическая оболочка волокна изготавливаются из материалов с незначительно отличающимися показателями преломления. Показатель преломления сердцевины, обычно имеющий величину от 1,4 до 1,5, всегда немного больше, чем показатель преломления оптической оболочки (разница порядка 1%).

Поэтому световые волны, попавшие в сердцевину под углами, меньшими некоторого критического значения, многократно переотражаются от оболочки. Если при этом выполняются условия для распространения в волноводе (свет – это не только поток частиц, но и электромагнитная волна), то такие световые волны, называемые модами, распространяются на значительные расстояния.

Анимация для понятия термина мода

Разница между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем

Одномодовый и многомодовый оптические кабели представляют собой различные типы волоконно-оптических кабелей, используемых для передачи световых сигналов в оптических коммуникационных системах. Каждый из них имеет свои особенности и преимущества, которые стоит знать при выборе и установке оптического кабеля.

Одномодовый оптический кабель

Одномодовый оптический кабель (SMF — Single Mode Fiber) предназначен для передачи световых сигналов волокнами очень малого диаметра. В отличие от многомодового кабеля, в одномодовом кабеле световой сигнал распространяется только в одном моде, или определенном направлении, поэтому такие кабели подходят для дальних расстояний и высокоскоростной передачи данных.

Одномодовые кабели предлагают более высокую пропускную способность и меньшее затухание сигнала по сравнению с многомодовыми кабелями. Они также обеспечивают более широкую полосу пропускания и меньшее количество искажений сигнала. Это делает их идеальным выбором для установки в крупных корпоративных сетях, центрах обработки данных и длиннопролетных сетях.

Многомодовый оптический кабель

Многомодовый оптический кабель (MMF — Multimode Fiber) является другим типом оптического кабеля. В многомодовом кабеле световой сигнал может распространяться через несколько модов (путь распространения света). Этот тип кабеля имеет более широкий диаметр волокна по сравнению с одномодовыми кабелями.

Многомодовые кабели, по сравнению с одномодовыми, обладают меньшей пропускной способностью и большим затуханием сигнала на больших расстояниях. Однако они дешевле и легче в установке. Многомодовые кабели широко применяются в короткодальних соединениях, таких как локальные сети, кэмпусы (территория университета или предприятия) и требуют более низкой пропускной способности.

Выбор правильного типа оптического кабеля

При выборе между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем, важно учесть требования конкретного применения и бюджетные ограничения. Если вам необходима передача на большие расстояния или высокая скорость передачи данных, одномодовый кабель будет правильным выбором

Если вы ищете более экономичное решение для коротких расстояний, многомодовый кабель может быть предпочтительным.

В идеале, вам может потребоваться смешанный подход, используя одномодовые кабели для длинных пролетов и многомодовые кабели для коротких соединений внутри здания или на кэмпусе. Это обеспечит оптимальную производительность и экономию средств.

Таким образом, выбор между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем зависит от вашего конкретного применения, требований и бюджета

Оба типа кабелей имеют свои преимущества и ограничения, и важно выбрать тот, который лучше всего подходит для вашей ситуации

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

Преимущества кабеля оптического одномодового

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.

В чем отличия

Одномод или многомод, какой кабель выбрать? Что лучше?

Подведение итогов: выбор оптимального типа оптического кабеля для конкретных задач

В данной статье мы рассмотрели различия между одномодовым и многомодовым оптическим кабелем, а также выяснили их особенности и преимущества.

Перед выбором оптимального типа оптического кабеля для конкретной задачи, необходимо учесть следующие факторы:

При выборе оптимального типа оптического кабеля необходимо учитывать указанные факторы и конкретные требования задачи

Важно оценить не только стоимость и пропускную способность, но и дальность передачи, тип передаваемого сигнала и условия эксплуатации. Только учитывая все эти факторы, можно выбрать оптимальный тип оптического кабеля для конкретной задачи