Одномодовый и многомодовый оптический кабель: особенности и различия

Первый лазер был представлен в 1960 году, и в это же время начали развиваться системы связи на основе его использования. Через почти 10 лет изобрели оптическое волокно – основу интернета в его текущем состоянии. Кабели на его основе имеют практически одинаковое строение: в центре находится волокно для передачи света, вокруг него присутствует оболочка-демпфер, препятствующая потере излучения. Поверх неё расположена изоляция для дополнительной защиты.

Ядро и оболочка производятся из кварцевого стекла. Разница между ними в том, что показатель преломления у демпфера ниже. Для реализации необходимых задач достаточно минимальной разницы, которая иногда составляет сотые и тысячные доли.

«Модой» называется маршрут преломления светового сигнала в ядре. Диаметр оболочек у всех типов волоконной оптики равен 125 микрометров. Диаметр центральной части одномодового волокна – 9 мкм, многомодового – 50 (иногда 62.5).

Одномодовому волокну подходит ступенчатый профиль показателей преломления: он является наиболее простым в производственном плане. Многомодовое не может работать с таким профилем на больших расстояниях, иначе сигналы в них начинают расползаться – в них применяется градиентный показатель. Особенность этого профиля в том, что переход в показателях преломления между ядром и оболочкой происходит плавно (а не резко с одного показателя на другой).

Основная характеристика волокна – коэффициент широкополосности. Характеристики многомодовых волокон разделяются по этому параметру на 4 класса от OM1 до OM4. Если OM1 подходит только для расширения существующей системы, то OM4 – и для строительства новых сетей. Он обеспечивает скорость до 10 Гбит/секунду на расстояние до 550 метров. Одномодовые волокна подразделяются на OS1 и OS2: вторые подходят для использования в любой ситуации, ограничения практически отсутствуют.

Правила выбора оптического кабеля

Производительность приложения, а также расстояние, на котором оно должно работать, оказывают основное влияние на выбор оптоволоконного кабеля:

• для скорости более 10 Гбит/секунду независимо от расстояния – одномодовое волокно (также для 10-гигабитных приложений и расстояний свыше 550 метров);

• для приложений 10 Гбит/с и расстояний до 550 метров – OM4;

• 10 Гбит/с, до 300 метров – OM3;

• 1 Гбит/с, до 600-1100 метров – OM4;

• 1 Гбит/с, 600-900 метров – OM3;

• 1 Гбит/с, до 550 метров – OM2.

Многомодовые кабели по стоимости превосходят одномодовые, потому что цена зависит от диаметра ядра. Это не означает, что использование одномодового кабеля выгоднее: для него требуется более дорогостоящее оборудование. Чтобы понять, какой вариант оптимальнее в конкретном случае, нужно опираться на стоимость системы в целом, а не на отдельную цену кабеля и сетевых устройств.

Одномодовые кабели применяют в следующих областях:

• морские и межконтинентальные кабельные линии;

• наземные магистрали дальней связи;

• линии провайдеров;

• системы кабельного телевещания;

• системы GPON;

• кабельные системы в центрах обработки информации;

• кабельные системы от 550 метров.

Многомодовое волокно применяют в:

• кабельных системах внутри зданий;

• горизонтальных сегментах кабельных сетей;

• центрах обработки информации (в качестве дополнения).

Многомодовые волокна подходят в ситуациях, когда это позволяет структура сети, в первую очередь расстояние. Низкая стоимость оборудования помогает покрыть расходы на дорогостоящий кабель.

Тестирование оптических кабелей

Тестирование кабельных сетей предполагает использование оборудования, на одном конце которого находятся источники излучения, а на другом измерители. Приборы учитывают присутствие небольшого количества потерь: это оговорено в соответствующих стандартах, среди которых TIA/EIA и ISO/IEC. Если требуется проверка линий большой длины, применяются рефлектометры.

• Сетевые сегменты будут служить долго, если бережно с ними обращаться. Применение специальных салфеток и прочих средств для очистки поможет значительно продлить срок эксплуатации.

• Повреждение кабелей иногда возникает во время ремонтных работ, например, при копке траншей. Найти место неисправности можно при помощи диагностического прибора. Рефлектометр поможет определить расстояние до точки, в которой теряется сигнал.

Качественная диагностика сети требует использования надёжного дорогостоящего оборудования. Бюджетные приборы помогут найти обрыв, плохую сварку или изгиб, но с помощью них нельзя получить детальный отчёт. Более продвинутое оборудование для тестирования оптических кабелей с одномодовым и многомодовым волокном обладает следующими возможностями:

• детальная диагностика кабельной сети;

• составление таблицы событий;

• генерация отчёта со всеми характеристиками сети.

Точность отчёта имеет значение для получения паспорта сети. Некоторые сварные соединения выполнены настолько качественно, что незначительные потери на них не способен определить рефлектометр. Однако они всё же есть, а наличие сварки и самых мелких потерь должно быть отражено в отчёте. Важное значение имеет качество программного обеспечения, используемого в аппаратуре. Оно способно установить событие, а затем измерить потери на конкретном участке в ручном режиме.

Большинство профессиональной аппаратуры предполагает возможности расширения функционала. Дополнительные опции открываются при помощи следующих элементов:

• видеомикроскоп для проверки торцов;

• источник излучения;

• оптический телефон.

Особым спросом пользуется оборудование от изготовителей Fluke Networks, Greenlee Communication и целого ряда других популярных брендов. Качественное тестирование сети помогает определить её слабые стороны. Правильная работа оборудования и отсутствие потерь сигнала – залог долгой и бесперебойной работы кабельной системы.