Hoe ver kan glasvezelkabel worden aangelegd? Afstandslimieten uitgelegd

Glasvezelkabels kan overal vandaan worden uitgevoerd Van 2 kilometer tot ruim 100 kilometer zonder signaalregeneratie, afhankelijk van kabeltype en toepassing. Single-mode glasvezel (SMF) ondersteunt afstanden tot 40-100 kilometer voor standaardtoepassingen, terwijl multimode glasvezel (MMF) doorgaans beperkt is tot 300 meter tot 2 kilometer . De werkelijke afstand is afhankelijk van factoren zoals vezeltype, golflengte, netwerkapparatuur en signaalkwaliteitsvereisten.

Single-mode glasvezelafstandsmogelijkheden

Single-mode glasvezel is ontworpen voor transmissie over lange afstanden en vormt de ruggengraat van telecommunicatienetwerken over de hele wereld. De kleine kerndiameter (8-10 micron) zorgt ervoor dat licht zich in één pad kan voortbewegen, waardoor de signaalverspreiding wordt geminimaliseerd en een uitzonderlijk bereik mogelijk wordt gemaakt.

Standaard Single-Mode-toepassingen

Voor typische netwerkimplementaties bereikt single-mode glasvezel de volgende afstanden:

• 1000BASE-LX (1 Gbps): Tot 10 kilometer met standaardoptiek, uitbreidbaar tot 40 kilometer met verbeterde modules
• 10GBASE-LR (10 Gbps): Standaard bereik van 10 kilometer, waarbij 10GBASE-ER een bereik van 40 kilometer bereikt
• 40GBASE-LR4 en 100GBASE-LR4: 10 kilometer voor snelle datacenterverbindingen
• Varianten met groot bereik (ER/ZR): 40-80 kilometer voor grootstedelijke en regionale netwerken

Uitgebreide bereikoplossingen

Met gespecialiseerde apparatuur kan single-mode glasvezel nog grotere afstanden overbruggen. Dense golflengteverdelingsmultiplexsystemen (DWDM) zenden routinematig signalen uit ruim 1.000 kilometer door gebruik te maken van meerdere golflengten en optische versterkers. Onderzeese kabels die continenten verbinden, maken gebruik van single-mode glasvezel om te overspannen 10.000 kilometer over oceaanbodems, met repeaters die elke 50-100 kilometer worden geplaatst om het signaal te regenereren.

Multimode glasvezelafstandsbeperkingen

Multimode glasvezel heeft een grotere kerndiameter (50 of 62,5 micron) waardoor meerdere lichtmodi zich tegelijkertijd kunnen voortplanten. Hoewel dit het gemakkelijker maakt om mee te werken en goedkoper is voor korte afstanden, creëert het modale spreiding die het transmissiebereik aanzienlijk beperkt.

Het patroon is duidelijk: naarmate de datasnelheden toenemen, nemen de mogelijkheden voor multimode-afstanden af. Voor 40 en 100 Gbps-applicaties Zelfs de nieuwste OM5-glasvezel is beperkt tot 100-150 meter, waardoor deze alleen geschikt is voor datacenteromgevingen waar apparatuur zich in de buurt bevindt.

Factoren die de transmissieafstand beïnvloeden

Budget voor optisch vermogen

Het optische vermogensbudget vertegenwoordigt de hoeveelheid signaalverlies die een systeem kan tolereren tussen zender en ontvanger. Een typische zendontvanger zou kunnen zenden op -3 dBm en vereisen een minimaal ontvangen vermogen van -20 dBm , wat een vermogensbudget van 17 dB oplevert. Elke connector, splitsing en meter kabel verbruikt een deel van dit budget door invoegverlies en verzwakking.

Golflengte selectie

Verschillende golflengten ervaren verschillende verzwakkingssnelheden in vezels. De meest voorkomende golflengten en hun kenmerken zijn onder meer:

• 850 nm: Gebruikt in multimode glasvezel, demping van 2,5-3,5 dB/km, kortste bereik
• 1310 nm: Gebruikelijk voor single-mode, demping van 0,35-0,5 dB/km, goed voor middellange afstanden
• 1550 nm: Bij voorkeur voor lange afstanden, demping van 0,2-0,25 dB/km, maakt maximaal bereik mogelijk

Kabelkwaliteit en installatie

Slechte installatiepraktijken verkleinen de effectieve afstand dramatisch. Microbends door kleine buigradius Spanning op connectoren en vervuiling op de vezeluiteinden kunnen 0,5-3 dB verlies per verbindingspunt veroorzaken. Een kabel met een lengte van 10 km haalt mogelijk slechts 5 km als deze onzorgvuldig wordt geïnstalleerd met talrijke verliesgevende splitsingen.

Dispersie-effecten

Chromatische dispersie zorgt ervoor dat verschillende golflengten zich met enigszins verschillende snelheden voortbewegen, waardoor pulsen over lange afstanden worden verspreid. In single-mode glasvezel bij 1550 nm is de chromatische dispersie ongeveer 17 ps/(nm·km) . Voor een signaal van 10 Gbps over een afstand van 80 km kan dit een aanzienlijke pulsverbreding veroorzaken, waardoor dispersiecompensatiemodules nodig zijn om de signaalintegriteit te behouden.

Praktische toepassingsscenario's

Campusnetwerken

Universiteiten en bedrijfscampussen worden doorgaans ingezet OM3- of OM4 multimode-vezel voor gebouw-tot-gebouw verbindingen onder de 300 meter, met kosten rond $ 0,50-2,00 per meter geïnstalleerd. Voor gebouwen die door grotere afstanden van elkaar gescheiden zijn, biedt single-mode glasvezel connectiviteit tot meerdere kilometers tegen iets hogere materiaalkosten, maar aanzienlijk lagere totale eigendomskosten vanwege de verminderde elektronica-eisen.

Metropolitane netwerken

Metro Ethernet-diensten maken doorgaans gebruik van single-mode glasvezel om bedrijfslocaties in steden met elkaar te verbinden. Afstanden van 20-40 kilometer zijn routine met standaardoptiek, terwijl 80 kilometer kan worden bereikt met transceivers met een groter bereik. Serviceproviders onderhouden doorgaans glasvezelringen met meerdere paden voor redundantie.

Datacenter-interconnecties

Moderne datacenters vereisen snelle connectiviteit tussen faciliteiten voor noodherstel en taakverdeling. 100 Gbps verbindingen over 10-40 kilometer het gebruik van single-mode glasvezel is de standaard geworden en toonaangevende providers implementeren dit 400 Gbps-verbindingen voor grote interconnectiepunten. Deze systemen maken vaak gebruik van coherente optische technologie om de capaciteit en het bereik te maximaliseren.

Glasvezel tot thuis (FTTH)

Residentiële glasvezelimplementaties maken doorgaans gebruik van passieve optische netwerkarchitecturen (PON), waarbij één enkele glasvezel wordt gesplitst 32-64 woningen over afstanden tot 20 kilometer vanuit het centraal kantoor. De nieuwste XGS-PON- en NG-PON2-standaarden ondersteunen 10 Gbps symmetrische snelheden met behoud van dit bereik, waardoor voldoende capaciteit wordt geboden voor tientallen jaren van groei van de vraag naar woningen.

Uitbreiding voorbij standaardafstanden

Optische versterkers

Erbium-gedoteerde vezelversterkers (EDFA's) versterken optische signalen zonder om te zetten in elektrische vorm, waardoor ze mogelijk worden gemaakt overspanningen van 80-120 kilometer tussen versterkingspunten. Een typische EDFA biedt 15-25 dB versterking , waardoor vezelverzwakking wordt gecompenseerd en signalen meerdere segmenten kunnen passeren. Langeafstandsnetwerken schakelen meerdere versterkers in cascade om transcontinentale afstanden te bereiken.

Regeneratoren en repeaters

Wanneer de signaalkwaliteit verder verslechtert dan wat versterking kan corrigeren, zetten elektronische regeneratoren het optische signaal om in elektrisch signaal, maken het schoon en hertimen het, en zenden het vervolgens opnieuw uit op een nieuwe optische drager. Onderzeese kabelsystemen plaatsen overal regeneratoren 50-100 kilometer in afgedichte behuizingen op de oceaanbodem, met een ontwerplevensduur van 25 jaar en geen onderhoudsmogelijkheden zodra deze zijn geïmplementeerd.

Voorwaartse foutcorrectie

Moderne hogesnelheidssystemen bevatten geavanceerde voorwaartse foutcorrectie (FEC) die redundantie aan de datastroom toevoegt, waardoor de ontvanger bitfouten kan corrigeren zonder hertransmissie. FEC met een moeilijke beslissing kan het bereik met 2-3 dB vergroten, terwijl FEC met zachte beslissing voegt 10-11 dB codeerversterking toe, waardoor de haalbare afstand voor coherente transmissiesystemen mogelijk wordt verdubbeld.

Kies de juiste vezel voor uw afstandsvereisten

Het selecteren van de juiste glasvezelkabel vereist een afweging van de huidige behoeften tegen toekomstige eisen en budgetbeperkingen. Voor afstanden minder dan 300 meter in datacenters , OM4 multimode glasvezel biedt de beste prijs-prestatieverhouding met direct verkrijgbare, goedkope transceivers. De besparingen op materiaalkosten ten opzichte van single-mode zijn minimaal, maar optica kan kosten met zich meebrengen 50-70% minder .

Voor elke afstand verder dan 500 meter of met een levensduur van 10 jaar is single-mode glasvezel de superieure keuze. Hoewel transceivers in eerste instantie duurder zijn, biedt single-mode onbeperkte upgrademogelijkheden. Een glasvezel die vandaag voor 1 Gbps wordt geïnstalleerd, kan later 100 Gbps of meer ondersteunen door eenvoudigweg van eindpuntapparatuur te wisselen, terwijl bij multimode een volledige kabelvervanging nodig zou zijn.

Overweeg om te installeren OS2 single-mode glasvezel met 12-24 strengen ook al zijn de huidige eisen bescheiden. De extra kabelkosten zijn klein in vergelijking met de installatiearbeid, en het hebben van reservevezels biedt bescherming tegen schade en maakt eenvoudige capaciteitsuitbreiding mogelijk. In stedelijke en langeafstandstoepassingen is single-mode de enige haalbare optie, waarbij de specifieke selectie van de transceiver bepaalt of u een bereik van 10, 40 of 100 kilometer bereikt.