كابلات الألياف الضوئية أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع: الاختلافات وقواعد الاختيار. كابل الألياف البصرية

ليس من السهل مفاجأة شخص ما هذه الأيام بالألياف الضوئية في منزلك أو عملك أو حتى شقتك. تنتشر تقنيات نقل البيانات عبر خطوط اتصالات الألياف الضوئية بسرعة هائلة. ويجري باستمرار تركيب الكابلات الضوئية الجديدة وتحديثها لتحل محل الكابلات الموجودة. الكابلات النحاسية(تقنية DSL التي عفا عليها الزمن)، إلى البصرية.

كثيرا ما نسمع أسئلة حول هذا الموضوع خطوط الألياف الضوئيةمجال الاتصالات. أريد في هذه المقالة الإجابة على أحد الأسئلة الشائعة حول الفرق بين الكابلات الضوئية أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع بكلمات بسيطة، مفهومة للمستخدم النهائي.

إذن ما هي الموضة وماذا تعني؟ الأنماط هي أنواع التذبذبات الكهرومغناطيسية التي تنتشر في الألياف الضوئية. كل وضع له مرحلته الخاصة وسرعة المجموعة. تشير سرعة المجموعة إلى سرعة نقل الطاقة، وتشير سرعة الطور إلى سرعة حركة طور الموجة. إذا أخذنا المثال العادي موجات كهرومغناطيسية، إذن كل من سرعات الطور والمجموعة تساوي سرعة الضوء، لكن في كابل الألياف الضوئية تختلف السرعات وتعتمد على تردد ذبذبات الموجة، وعلى قطر الألياف، وعلى المواد التي يتكون منها الكابل مصنوع. وبسبب هذه المجموعات من خصائص الكبلات يحدث التشتت (تشتت الوضع).

استنادًا إلى تعريف الوضع، تسمح ألياف MultiMode MM بتوفير إشارات ضوئية متعددة. الوضع الفردي (SingleMode MM) - يسمح بمرور إشارة واحدة فقط من خلاله.

يبدو أن الألياف متعددة الأوضاع لها ميزة على الألياف أحادية الوضع، لكن هذا للوهلة الأولى فقط. المتعدد لديه عيب مهمتشتت الوضع العالي.

يبلغ قطر قلب الألياف للكابل متعدد الأوضاع 50 ميكرون أو أكثر. يسمح هذا العرض بتغذية عدة أوضاع في ليف واحد، ولكنه يزيد أيضًا من احتمالية انعكاس الضوء من السطح الخارجي للنواة، مما يؤدي إلى توهين الإشارة. وفقا لذلك، لتوفير إشارة لمسافات طويلة، فإن استخدام مثل هذا الكابل ممكن فقط إذا تم زيادة عدد الراسبين، مما يزيد بشكل كبير من تكلفة المشروع. سرعة نقل البيانات هي 2.5 جيجابايت/ثانية

بالنسبة للكابل أحادي الوضع، يبلغ القطر الأساسي 10 ميكرون أو أقل. وفي الألياف بهذا القطر، تقل احتمالية التشتت بشكل كبير، مما يسمح بنقل البيانات عبر مسافات طويلة. تسمح الألياف أحادية الوضع بنقل البيانات بسرعة 10 جيجابت / ثانية. ولكن في الوقت نفسه، تعد الكابلات أحادية الوضع ومعدات التبديل الخاصة بها أكثر تكلفة. كما أن الوصلات الملحومة أحادية الوضع أكثر حساسية لجودة اللحام.

أين وما هي الألياف الأفضل للاستخدام؟ في أغلب الأحيان، يتم استخدام الألياف الضوئية متعددة الأوضاع للتنظيم أحجام صغيرةضمن مبنى واحد أو المباني المجاورة (حوالي 500 متر). تُستخدم الألياف أحادية الوضع لتوصيل المباني البعيدة، على سبيل المثال، لتنظيم نظام مراقبة بالفيديو داخل منطقة أو مدينة أو حتى طريق سريع (1000 متر أو أكثر).

الألياف الضوئية، التي تحتوي على قلب وكسوة مصنوعة من زجاج الكوارتز، هي النوع الأكثر شيوعًا من الألياف الضوئية. ألياف الكوارتز الضوئية قادرة على نقل إشارة معلومات على شكل موجة ضوئية لمسافات طويلة، ولهذا السبب تم استخدامها على نطاق واسع في الاتصالات السلكية واللاسلكية لعدة عقود.

وكما هو معروف، تنقسم جميع ألياف الكوارتز إلى أحادية الوضع (SM - أحادية الوضع) ومتعددة الأوضاع (MM - متعددة الأوضاع)، اعتمادًا على عدد أوضاع النشر الإشعاع البصري. تُستخدم الألياف أحادية الوضع لنقل البيانات بسرعة عالية عبر مسافات طويلة، في حين أن الألياف متعددة الأوضاع مناسبة تمامًا للخطوط الأقصر. ستتحدث هذه المقالة عن الألياف متعددة الأوضاع وميزاتها وأنواعها وتطبيقاتها. مخصص للألياف أحادية الوضع. تمت مناقشة القضايا الأساسية للاتصالات عبر الألياف الضوئية (مفهوم الألياف الضوئية وخصائصها الرئيسية ومفهوم الوضع...) في المقالة "".

تجدر الإشارة إلى أن ألياف الكوارتز ليست متعددة الوسائط فحسب، بل أيضًا ألياف مصنوعة من مواد أخرى، على سبيل المثال. ستتحدث هذه المقالة فقط عن ألياف السيليكا متعددة الأوضاع.

هيكل ألياف الكوارتز المتعددة الوسائط

يمكن أن تنتشر عدة أنماط مكانية للإشعاع البصري في وقت واحد في دليل موجي بصري. ويعتمد عدد أوضاع الانتشار، بشكل خاص، على الأبعاد الهندسية للألياف الضوئية. تسمى الألياف التي ينتشر فيها أكثر من نمط من الإشعاع البصري المتعدد . في الاتصالات السلكية واللاسلكية، تُستخدم بشكل أساسي ألياف الكوارتز متعددة الوسائط ذات أقطار أساسية وتكسية تبلغ 50/125 و62.5/125 ميكرومتر (الألياف القديمة 100/140 ميكرومتر متاحة أيضًا).

تحتوي ألياف السيليكا متعددة الأوضاع على قلب وكسوة مصنوعة من زجاج الكوارتز. أثناء عملية الإنتاج، عن طريق تطعيم المادة المصدر بشوائب معينة، يتم تحقيق ملف تعريف معامل الانكسار المطلوب. إذا كانت الألياف القياسية أحادية الوضع تحتوي على ملف تعريف معامل انكسار متدرج (معامل الانكسار هو نفسه في جميع النقاط المقطع العرضيالأساسية)، ثم في حالة الألياف متعددة الأوضاع يتم تشكيل ملف تعريف متدرج في أغلب الأحيان (ينخفض ​​معامل الانكسار بسلاسة من المحور المركزي للنواة إلى الكسوة). يتم ذلك من أجل تقليل تأثير التشتت متعدد الوسائط. مع ملف تعريف متدرج، فإن الأوضاع ذات الترتيب الأعلى التي تدخل الألياف بزاوية أكبر وتنتقل عبر مسارات أطول لها أيضًا سرعات أعلى من تلك التي تنتشر بالقرب من القلب (الشكل 1). تتوفر أيضًا ألياف متعددة الأوضاع ذات ملف تعريف مختلف لمؤشر الانكسار.

أرز. 1. الألياف المتعددة الأوضاع المتدرجة

تتميز ألياف الكوارتز بخاصية التوهين الطيفي مع ثلاث نوافذ من الشفافية (أقل توهين) - حول الأطوال الموجية 850 و1300 و1550 نانومتر. للعمل مع الألياف متعددة الأوضاع، يتم استخدام الأطوال الموجية 850 و 1300 (1310) نانومتر بشكل أساسي. قيم التوهين النموذجية عند هذه الأطوال الموجية هي 3.5 و1.5 ديسيبل/كم على التوالي.

لحماية الألياف، يتم وضع طبقة أولية من مادة البوليمر(في أغلب الأحيان أكريليك)، والذي يتم رسمه بواحد من اثني عشر لونًا قياسيًا. يبلغ قطر الألياف الضوئية المطلية عادة حوالي 250 ميكرومتر. الفيبر الكابلات البصريةيتكون من واحد أو أكثر من الألياف ذات الطبقة الأولية، بالإضافة إلى عناصر التعزيز والحماية المختلفة. في أبسط صوره، الكابل الضوئي متعدد الأوضاع عبارة عن ألياف ضوئية محاطة بخيوط الكيفلار وموضعة في غلاف واقي خارجي لون برتقالي(الصورة 2).

أرز. 2. كابل متعدد الأوضاع البسيط

مقارنة مع الألياف أحادية الوضع

نظرًا لتأثير التشتت البيني (الشكل 3)، فإن الألياف متعددة الأوضاع لها قيود في سرعة ومدى انتشار المعلومات مقارنة بالألياف أحادية الوضع. تأثير تشتت وضع اللوني والاستقطاب أقل بكثير. كما أن طول خطوط الاتصال متعددة الأوضاع محدود أيضًا بسبب التوهين الأكبر مقارنةً بالألياف أحادية الوضع.

أرز. 3. اتساع النبض في الألياف متعددة الأوضاع نتيجة للتشتت البيني

في الوقت نفسه، وبفضل القطر الكبير، فإن متطلبات تباعد إشعاع مصدر الإشارة، وكذلك لمحاذاة المكونات النشطة (أجهزة الإرسال والمستقبلات...) والمكونات السلبية (الموصلات والمحولات...) مخفض. ولذلك، فإن معدات الألياف متعددة الأوضاع أرخص من الألياف أحادية الوضع (على الرغم من أن الألياف متعددة الأوضاع نفسها أغلى قليلاً).

التاريخ والتصنيف

كما ذكرنا سابقًا، فإن الألياف متعددة الأوضاع الأكثر استخدامًا هي 50/125 و62.5/125 ميكرون. أول ألياف تجارية متعددة الأوضاع، والتي بدأ إنتاجها في السبعينيات، كان قطرها الأساسي 50 ميكرومترًا وملف تعريف مؤشر الخطوة. تم استخدام الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) كمصادر للإشعاع البصري. أدت الزيادة في حركة المرور المنقولة إلى ظهور ألياف ذات قلب يبلغ 62.5 ميكرومتر. القطر الأكبر جعل من الممكن استخدام إشعاع LED بشكل أكثر كفاءة، والذي يتميز بتباعد كبير. ومع ذلك، أدى هذا إلى زيادة عدد أوضاع النشر، والتي من المعروف أن لها تأثيرًا سلبيًا على خصائص الإرسال. لذلك، عندما بدأ استخدام أشعة الليزر ذات الشعاع الضيق بدلاً من مصابيح LED، بدأت الألياف ذات 50/125 ميكرون تكتسب شعبية مرة أخرى. تم تسهيل المزيد من النمو في سرعة ومدى نقل المعلومات من خلال ظهور الألياف ذات ملف تعريف معامل الانكسار المتدرج.

كانت الألياف المستخدمة مع مصابيح LED بها عيوب ومخالفات مختلفة بالقرب من المحور الأساسي، أي في المنطقة التي يتركز فيها معظم إشعاع الليزر (الشكل 4). ولذلك، كانت هناك حاجة إلى تحسين تكنولوجيا الإنتاج، مما أدى إلى ظهور الألياف التي أصبحت تسمى “الألياف المحسنة بالليزر”.

أرز. 4. الاختلافات في انتشار الإشعاعLED والليزر في الألياف الضوئية

وهكذا ظهر تصنيف ألياف السيليكا متعددة الأوضاع، والذي تم بعد ذلك وصفه بالتفصيل في معايير مختلفة. يحدد معيار ISO/IEC 11801 4 فئات من الألياف متعددة الأوضاع، والتي أصبحت أسماؤها راسخة في الاستخدام اليومي. تم تعيينهم بأحرف لاتينية OM (الوضع البصري المتعدد) ورقم يشير إلى فئة الألياف:

  • OM1 - ألياف قياسية متعددة الأوضاع 62.5/125 ميكرومتر؛
  • OM2 - ألياف متعددة الأوضاع قياسية مقاس 50/125 ميكرومتر؛
  • OM3 - ألياف متعددة الأوضاع مقاس 50/125 ميكرومتر محسنة لتشغيل الليزر؛
  • OM4 عبارة عن ألياف متعددة الأوضاع مقاس 50/125 ميكرومتر مُحسّنة لتشغيل الليزر مع تحسين الأداء.

لكل فئة، يحدد المعيار قيم التوهين وعرض النطاق الترددي (معلمة تحدد سرعة إرسال الإشارة). يتم عرض البيانات في الجدول 1. تشير تسميات OFL (الإطلاق الزائد) وEMB (عرض النطاق الترددي الفعال) إلى طرق مختلفة لتحديد عرض النطاق الترددي عند استخدام مصابيح LED والليزر، على التوالي.

الجدول 1. معلمات الألياف الضوئية متعددة الأوضاع من فئات مختلفة.

اليوم، تنتج الشركات المصنعة للألياف أيضًا ألياف OM1 وOM2 المُحسّنة لتشغيل الليزر. على سبيل المثال، تعد ألياف ClearCurve OM2 وInfiniCor 300 (OM1) من Corning مناسبة للاستخدام مع مصادر الليزر.

توفر معايير الصناعة الأخرى (IEC 60793-2-10، TIA-492AA، ITU G651.1) تصنيفات مماثلة لألياف السيليكا متعددة الأوضاع.

بالإضافة إلى هذه الفئات الرئيسية، يتم إنتاج مجموعة واسعة من الأنواع الأخرى من الألياف متعددة الأوضاع، والتي تختلف في معلمات معينة. من بينها، يجدر تسليط الضوء على الألياف متعددة الأوضاع ذات خسائر الانحناء المنخفضة للتركيب في الأماكن الضيقة والألياف ذات نصف قطر منخفض من الطلاء الواقي (200 ميكرون) لوضع أكثر إحكاما في الكابلات متعددة الألياف.

تطبيق ألياف الكوارتز المتعددة الوسائط

لا شك أن الألياف أحادية الوضع تتفوق على الألياف متعددة الأوضاع في خصائصها البصرية. ومع ذلك، نظرًا لأن أنظمة الاتصالات المعتمدة على الألياف أحادية الوضع أكثر تكلفة، في كثير من الحالات، خاصة في الخطوط القصيرة، فمن المستحسن استخدام الألياف متعددة الأوضاع.

يتم تحديد نطاق تطبيق الألياف متعددة الأوضاع إلى حد كبير حسب نوع الباعث المستخدم وطول موجة التشغيل. للإرسال عبر الألياف متعددة الأوضاع، يتم استخدام ثلاثة أنواع من الباعثات في أغلب الأحيان:

  • المصابيح(850/1300 نانومتر). ونظرًا للاختلاف الكبير في الإشعاع وعرض الطيف، يمكن استخدام مصابيح LED للإرسال عبر مسافات قصيرة وبسرعات منخفضة. وفي الوقت نفسه، تتميز الخطوط المعتمدة على مصابيح LED بتكلفة منخفضة نظرًا لانخفاض سعر مصابيح LED نفسها وإمكانية استخدام ألياف OM1 وOM2 الأرخص.
  • ليزر فابري-بيرو(1310 نانومتر، أقل في كثير من الأحيان 1550 نانومتر). نظرًا لأن ليزر FP (Fabry-Perot) له عرض طيفي كبير إلى حد ما (2 نانومتر)، فإنه يستخدم بشكل أساسي مع الألياف متعددة الأوضاع.
  • ليزر في سيسيل(850 نانومتر). يساعد التصميم الخاص لليزر الباعث لسطح التجويف الرأسي (VCSEL - الليزر الباعث لسطح التجويف الرأسي) على تقليل تكلفة عملية الإنتاج. يتميز إشعاع VCSEL بانحراف منخفض ونمط إشعاع متماثل، لكن قوته أقل من قوة إشعاع ليزر FP. ولذلك، فإن VCSELs مناسبة تمامًا للخطوط القصيرة وعالية السرعة، وكذلك لأنظمة نقل البيانات المتوازية.

يعرض الجدول 2 نطاقات الإرسال للألياف متعددة الأوضاع من الفئات الأربع الرئيسية في مختلف الشبكات المشتركة (البيانات مأخوذة من موقع جمعية الألياف البصرية). تساعد هذه القيم التقريبية في تقييم جدوى ألياف السيليكا متعددة الأوضاع في الممارسة العملية.

الجدول 2. نطاق نقل الإشارة عبر ألياف متعددة الأوضاع من فئات مختلفة (بالأمتار).

شبكة سرعة انتقال معيار OM1 OM2 OM3 OM4
850 نانومتر 1300 نانومتر 850 نانومتر 1300 نانومتر 850 نانومتر 1300 نانومتر 850 نانومتر 1300 نانومتر
إيثرنت سريع 100 ميجابت/ثانية 100BASE-SX 300 - 300 - 300 - 300 -
100BASE-FX 2000 - 2000 - 2000 - 2000 -
جيجابت إيثرنت 1 جيجابت/ثانية 1000BASE-SX 275 - 550 - 800 - 880 -
1000BASE-LX - 550 - 550 - 550 - 550
10 جيجابت إيثرنت 10 جيجابت في الثانية 10GBASE-S 33 - 82 - 300 - 450 -
10GBASE-LX4 - 300 - 300 - 300 - 300
10GBASE-LRM - 220 - 220 - 220 - 220
40 جيجابت إيثرنت 40 جيجابت في الثانية 40GBASE-SR4 - - - - 100 - 125 -
100 جيجابت إيثرنت 100 جيجابت في الثانية 100GBASE-SR10 - - - - 100 - 125 -
1G قناة ليفية 1.0625 جيجابت/ثانية 100-MX-SN-I 300 - 500 - 860 - 860 -
قناة ليفية 2G 2.125 جيجابت في الثانية 200-MX-SN-I 150 - 300 - 500 - 500 -
قناة ليفية 4G 4.25 جيجابت في الثانية 400-MX-SN-I 70 - 150 - 380 - 400 -
10G قناة ليفية 10.512 جيجابت في الثانية 1200-MX-SN-I 33 - 82 - 300 - 300 -
16G قناة ليفية 14.025 جيجابت في الثانية 1600-MX-SN - - 35 - 100 - 125 -
FDDI 100 ميجابت/ثانية أنسي X3.166 - 2000 - 2000 - 2000 - 2000

________________________________________________________________

ينقل الكبل البصري أحادي الوضع وضعًا واحدًا ويبلغ قطر مقطعه ≈ 9.5 نانومتر. في المقابل، يمكن أن يكون كابل الألياف الضوئية أحادي الوضع مزودًا بتشتت غير متحيز ومُزاح وغير صفري.

ينقل كابل الألياف الضوئية متعدد الأوضاع MM أوضاعًا متعددة ويبلغ قطره 50 أو 62.5 نانومتر.

للوهلة الأولى، يشير الاستنتاج إلى أن كابل الألياف الضوئية متعدد الأوضاع أفضل وأكثر كفاءة من كابل الألياف الضوئية SM. علاوة على ذلك، غالبًا ما يتحدث الخبراء لصالح MM على أساس أنه نظرًا لأن الكابل البصري متعدد الأوضاع يوفر أولوية أداء متعددة مقارنةً بـ SM، فهو أفضل من جميع النواحي.

وفي الوقت نفسه، سوف نمتنع عن مثل هذه التقييمات التي لا لبس فيها. البيانات الكمية ليست الأساس الوحيد للمقارنة، وفي كثير من الحالات يفضل كابل الألياف الضوئية أحادي الوضع.

الفرق الرئيسي بين كابلات SM وMM هو الأبعاد. يحتوي الكابل الضوئي SM على ألياف ذات سمك أصغر (8-10 ميكرون). وهذا يحدد قدرتها على إرسال موجة ذات طول موجي واحد فقط على طول الوضع المركزي. سمك الألياف الرئيسية في كابل MM أكبر بكثير، 50-60 ميكرون. وبناءً على ذلك، يمكن لمثل هذا الكابل أن ينقل في نفس الوقت عدة موجات بأطوال مختلفة عبر عدة أوضاع. ومع ذلك، فإن المزيد من الأوضاع تقلل من قدرة كابل الألياف الضوئية.

تتعلق الاختلافات الأخرى بين الكابلات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع بالمواد التي صنعت منها ومصادر الضوء المستخدمة. يحتوي الكابل الضوئي أحادي الوضع على قلب وغلاف مصنوعين من الزجاج فقط، كما يحتوي على ليزر كمصدر للضوء. يمكن أن يحتوي كابل MM على غلاف وقضيب زجاجي أو بلاستيكي، ومصدر الضوء الخاص به هو LED.

كابل ضوئي أحادي الوضع 9/125 ميكرون

يتميز الكابل البصري أحادي الوضع 8 ألياف من النوع 9 125 بتصميم معياري أحادي الأنبوب. توجد أدلة الضوء في الأنبوب المركزي المملوء بمادة كارهة للماء مع هلام. يحمي الحشو بشكل موثوق الألياف من أنواع مختلفة من التأثيرات الميكانيكية، بالإضافة إلى أنه يزيل آثار التغيرات في درجات الحرارة بيئة خارجية. للحماية من القوارض وغيرها من التأثيرات المماثلة، يتم استخدام جديلة إضافية من الألياف الزجاجية.

في جوهر الأمر، فإن تطوير وإنتاج كابل الألياف الضوئية 9125 يأتي في إطار البحث حل مثاليمشاكل تقليل التشتت البصري (حتى الصفر) عند جميع الترددات التي سيعمل بها الكابل. عدد كبير منيؤثر الوضع سلبًا على جودة الإشارة، ولا يحتوي الكبل أحادي الوضع في الواقع على وضع واحد، بل عدة أوضاع. عددهم أقل بكثير مما هو عليه في الوضع المتعدد، ولكنه أكبر من واحد. يؤدي تقليل تأثير التشتت البصري إلى تقليل عدد الأوضاع، وبالتالي تحسين جودة الإشارة.

توفر معظم معايير الألياف الضوئية المستخدمة في كابلات 9125 تشتتًا صفريًا عبر نطاق تردد ضيق. وبالتالي، بالمعنى الحرفي، يكون الكابل أحادي الوضع فقط مع موجات ذات طول محدد. ومع ذلك، تستخدم تقنيات تعدد الإرسال الحالية مجموعة من الترددات الضوئية لاستقبال ونقل العديد من قنوات الاتصال الضوئية ذات النطاق العريض في وقت واحد.

يتم استخدام كابل الألياف الضوئية أحادي الوضع 9 125 داخل المباني وعلى الطرق الخارجية. يمكن دفنه في الأرض أو استخدامه ككابل علوي.

كابل ضوئي متعدد الأوضاع 50/125 ميكرون

كابل الألياف الضوئية 50/125 (OM2) متعدد الأوضاع، يستخدم في الشبكات الضوئيةبسرعات 10 جيجابايت مبنية على ألياف متعددة الأوضاع. وفقًا للتغييرات التي تم إجراؤها على مواصفات ISO/IEC 11801، يوصى في مثل هذه الشبكات باستخدام نوع جديد من كبل سلك التصحيح من فئة OMZ بحجم قياسي يتراوح بين 50-125.

الكبل البصري 50 125 OMZ، الموافق لتطبيقات شبكة 10 جيجابت إيثرنت، مخصص لنقل البيانات بأطوال موجية تبلغ 850 نانومتر أو 1300 نانومتر، والتي تختلف في الحد الأقصى لقيم التوهين المسموح بها. يستخدم لتوفير الاتصالات في نطاق التردد 1013-1015 هرتز.

تم تصميم الكبل البصري متعدد الأوضاع 50 125 لأسلاك التوصيل والأسلاك في مكان العمل، ويستخدم فقط في الداخل.

يدعم الكابل نقل البيانات لمسافات قصيرة وهو مناسب للإنهاء المباشر. يتوافق هيكل الألياف الضوئية القياسية متعددة الأوضاع G 50/125 (G 62.5/125) ميكرومتر مع المعايير: EN 188200؛ VDE 0888 الجزء 105؛ إيك "إيك 60793-2"؛ التوصية ITU-T G.651.

يتمتع MM 50/125 بميزة مهمة وهي انخفاض الخسائر والحصانة المطلقة ضد أنواع مختلفة من التداخل. يتيح لك ذلك إنشاء أنظمة تحتوي على مئات الآلاف من قنوات الاتصال الهاتفي.

أنواع الألياف المستخدمة

في إنتاج كابلات SM وMM، يتم استخدام الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع من الأنواع التالية:

  • أحادي الأسلوب، توصية ITU-T G.652.B (مميزة بالنوع "E")؛
  • الوضع الفردي، توصية ITU-T G.652.С، D (تم وضع علامة عليها بالنوع "A")؛
  • أحادي الأسلوب، توصية ITU-T G.655 (مميزة بالنوع "H")؛
  • أحادي الأسلوب، توصية ITU-T G.656 (مميزة بالنوع "C")؛
  • متعدد الأوضاع، بقطر أساسي يبلغ 50 ميكرون، وفقًا لتوصية ITU-T G.651 (تم تمييزه بالنوع "M")؛
  • متعدد الأوضاع، بقطر أساسي يبلغ 62.5 ميكرون (مميز بالنوع "B")

يجب أن تتوافق المعلمات البصرية للألياف الموجودة في الطبقة العازلة مع مواصفات الشركات الموردة.

معلمات الألياف الضوئية:

اكتب أوب
رموز الموضع 3.4 من الجدول 1 TU
المتعدد وضع فردي
م في ه أ ن مع
توصية قطاع تقييس الاتصالات G.651 G.652B G.652C(د) G.655 G.656
الخصائص الهندسية
قطر الغلاف العاكس، ميكرون 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1
القطر فوق الطبقة الواقية، ميكرومتر 250 ± 15 250 ± 15 250 ± 15 250 ± 15 250 ± 15 250 ± 15
عدم استدارة الغلاف العاكس، %، لا أكثر 1 1 1 1 1 1
عدم التركيز الأساسي، ميكرومتر، لا أكثر 1,5 1,5
القطر الأساسي، ميكرون 50 ± 2.5 62.5 ± 2.5
وضع قطر المجال، ميكرون، عند الطول الموجي:
1310 نانومتر
1550 نانومتر


9.2 ± 0.4
10.4 ± 0.8
9.2 ± 0.4
10.4 ± 0.8

9.2 ± 0.4

7.7 ± 0.4
عدم تركيز مجال الوضع، ميكرومتر، لا أكثر 0,8 0,5 0,8 0,6
خصائص النقل
الطول الموجي التشغيلي، نانومتر 850 و 1300 850 و 1300 1310 و 1550 1275 ÷ 1625 1550 1460 ÷ 1625
معامل التوهين OB، ديسيبل/كم، لا أكثر، عند الطول الموجي:
850 نانومتر
1300 نانومتر
1310 نانومتر
1383 نانومتر
1460 نانومتر
1550 نانومتر
1625 نانومتر
2,4
0,7




3,0
0,7






0,36


0,22


0,36
0,31

0,22





0,22
0,25




0,35
0,23
0,26
الفتحة العددية 0.200 ± 0.015 0.275 ± 0.015
عرض النطاق الترددي، ميغاهيرتز × كم، وليس أقل، عند الطول الموجي:
850 نانومتر
1300 نانومتر
400 ÷ 1000
600 ÷ 1500
160 ÷ 300
500 ÷ 1000




معامل التشتت اللوني ps/(nm×km)، لا أكثر، في نطاق الطول الموجي:
1285÷1330 نانومتر
1460÷1625 نانومتر (G.656)
1530÷1565 نانومتر (G.655)
1565÷1625 نانومتر (G.655)
1525÷1575 نانومتر








3,5



18
3,5



18


2,6 — 6,0
4,0 — 8,9

2,0 — 8,0
4,0 — 7,0

الطول الموجي صفر التشتت، نانومتر 1300 ÷ 1322 1300 ÷ 1322
ميل خاصية التشتت في منطقة طول موجة التشتت صفر، في نطاق الطول الموجي، ps/nm²×km، لا أكثر 0,101 0,097 0,092 0,092 0,05
الطول الموجي المقطوع (في الكابل)، نانومتر، لا أكثر 1270 1270 1470 1450
معامل تشتت وضع الاستقطاب عند طول موجي 1550 نانومتر، ps/km، لا أكثر 0,2 0,2 0,2 0,1
زيادة في التوهين بسبب الانحناء الكبير (100 دورة × Ø 6O مم)، ديسيبل: 1550 = 1550 نانومتر/1625 نانومتر 0,5 0,5 0,5 0,5

خصائص وأنواع الألياف الضوئية

G.652 - ألياف قياسية أحادية الوضع

إنها الألياف الضوئية أحادية الوضع الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الاتصالات.

تعمل الألياف المتدرجة ذات الوضع الواحد غير المشتت كمكون أساسي لنظام الاتصالات الضوئية ويتم تصنيفها وفقًا لمعيار G.652. النوع الأكثر شيوعا من الألياف، الأمثل لنقل الإشارات عند طول موجة 1310 نانومتر. الحد الأعلى لطول موجة النطاق L هو 1625 نانومتر. متطلبات الانحناء الكلي - نصف قطر الشياق 30 مم.

يقسم المعيار الألياف إلى أربع فئات فرعية A، B، C، D.

ألياف G.652. A يلبي المتطلبات اللازمة لنقل تدفقات المعلومات من مستوى STM 16 - 10 جيجابت/ثانية (إيثرنت) حتى 40 كم، وفقًا للتوصيتين G.691 وG.957، بالإضافة إلى مستوى STM 256، وفقًا لـ G. 691.

تلبي الألياف G.652.B المتطلبات اللازمة لنقل تدفقات المعلومات حتى STM 64 وفقًا للتوصيتين G.691 وG.692، وSTM 256 وفقًا للتوصيتين G.691 وG.959.1.

تسمح الألياف G.652.C وG.652.D بالإرسال في نطاق طول موجي ممتد يتراوح بين 1360-1530 نانومتر، كما أنها تقلل من التوهين عند "ذروة الماء" ("ذروة الماء" التي تفصل نوافذ الشفافية في نطاق المرور للوصلة المفردة -وضع الألياف في نطاقات 1300 نانومتر و 1550 نانومتر). بخلاف ذلك، فهي تشبه G.652.A وG.652.B.

G.652.A/B يكافئ OS1 (التصنيف ISO/IEC 11801)، G.652.C/D يكافئ OS2.

يؤدي استخدام ألياف G.652 بسرعات إرسال أعلى عبر مسافات تزيد عن 40 كيلومترًا إلى تناقض بين معايير الأداء ومعايير الألياف أحادية الوضع ويتطلب معدات طرفية أكثر تعقيدًا.

G.655 - الألياف ذات التشتت غير الصفري (NZDSF)

تم تحسين الألياف المتحولة ذات التشتت غير الصفري أحادية الوضع NZDSF لتحمل أطوال موجية متعددة (تعدد إرسال WDM وDWDM عالي الكثافة) بدلاً من طول موجة واحد فقط. ألياف كورنينج محمية بطبقة مزدوجة من الأكريليت CPC، مما يضمن الموثوقية والأداء العالي. القطر الخارجي للطلاء 245 ميكرون.

تم تصميم الألياف ذات التشتت غير الصفري (NZDSF) للاستخدام في العمود الفقري للألياف الضوئية وشبكات الاتصالات واسعة النطاق باستخدام تقنيات DWDM. تحافظ هذه الألياف على معامل تشتت لوني محدود عبر النطاق البصري المستخدم في تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM). تم تحسين ألياف NZDSF للاستخدام في نطاق الطول الموجي من 1530 نانومتر إلى 1565 نانومتر.

تحتوي الألياف الضوئية من الفئة G.655.A على معلمات تضمن استخدامها في الأنظمة أحادية القناة ومتعددة القنوات المزودة بمكبرات صوتية (التوصيات G.691 وG.692 وG.693) وفي شبكات النقل الضوئية (التوصية G. 959.1). تعمل الأطوال الموجية العاملة والتشتت في الألياف من هذه الفئة الفرعية على الحد من قوة إشارة الإدخال واستخدامها في الأنظمة متعددة القنوات.

الألياف الضوئية من الفئة G.655.B تشبه G.655.A. ولكن اعتمادًا على الطول الموجي للتشغيل وخصائص التشتت، قد تكون قوة إشارة الإدخال أعلى من G.655.A. تضمن متطلبات تشتت وضع الاستقطاب تشغيل أنظمة مستوى STM-64 على مسافة تصل إلى 400 كم.

تشبه فئة الألياف G.655.C فئة G.655.B، إلا أن المتطلبات الأكثر صرامة فيما يتعلق بتشتت وضع الاستقطاب تسمح باستخدام أنظمة مستوى STM-256 (التوصية G.959.1) على هذه الألياف الضوئية أو تزيد من نطاق الإرسال لأنظمة STM-64.

G.657 - ألياف أحادية الوضع مع انخفاض فقدان الانحناء عند نصف قطر صغير

يتم استخدام إصدار الألياف الضوئية عالي المرونة G.657 على نطاق واسع في الكابلات الضوئية للتركيب في شبكات المباني متعددة الطوابق والمكاتب وما إلى ذلك. تتطابق ألياف G.657.A تمامًا في خصائصها البصرية مع ألياف G.652.D القياسية وفي الوقت نفسه تحتوي على نصف نصف القطر المسموح بهعند التمديد – 15 ملم. يتم استخدام ألياف G.657.B على مسافات محدودة ولها خسائر انحناء منخفضة بشكل خاص.

تتميز الألياف الضوئية أحادية الوضع بفقدان انحناء منخفض، وهي مخصصة في المقام الأول لشبكات FTTH في المباني متعددة الشقق، وتكون مزاياها واضحة بشكل خاص في الأماكن الضيقة. يمكنك العمل باستخدام الألياف القياسية G.657 تقريبًا كما لو كنت تعمل باستخدام كابل نحاسي.

بالنسبة للألياف G.657.A يتراوح من 8.6 إلى 9.5 ميكرومتر، وبالنسبة للألياف G.657.B يتراوح من 6.3 إلى 9.5 ميكرومتر.

تم تشديد معايير الخسائر على الانحناءات الكبيرة بشكل كبير، نظرًا لأن هذه المعلمة حاسمة بالنسبة لـ G.657:

عشر لفات من G.657.A ليف ملفوف على شياق نصف قطره 15 مم يجب ألا تزيد التوهين بأكثر من 0.25 ديسيبل عند 1550 نانومتر. دورة واحدة من نفس الألياف الملفوفة على شياق يبلغ قطره 10 مم، بشرط عدم تغيير المعلمات الأخرى، لا ينبغي أن تزيد من التوهين بأكثر من 0.75 ديسيبل.

يجب ألا تؤدي عشر لفات من الفئة الفرعية G.657.B على شياق يبلغ قطره 15 مم إلى زيادة التوهين بأكثر من 0.03 ديسيبل عند طول موجة يبلغ 1550 نانومتر. دورة واحدة على شياق يبلغ قطره 10 مم أكثر من 0.1 ديسيبل، ودورة واحدة على شياق يبلغ قطره 7.5 مم أكثر من 0.5 ديسيبل.

قامت المنظمة الدولية للمعايير (ISO) واللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) بنشر المعيار ISO/IEC 11801 - " تكنولوجيا المعلومات- أنظمة الكابلات الهيكلية لمباني العملاء"

يحدد المعيار هيكل ومتطلبات تنفيذ شبكة الكابلات العالمية، بالإضافة إلى متطلبات أداء خطوط الكابلات الفردية.

يميز معيار خطوط Gigabit Ethernet القنوات الضوئية حسب الفئة (على غرار فئات الخطوط النحاسية). تدعم OF300 وOF500 وOF2000 تطبيقات الطبقة الضوئية على مسافات تصل إلى 300 و500 و2000 متر.

فئة القناة توهين قناة MM (ديسيبل/كم) توهين قناة SM (ديسيبل/كم)
850 نانومتر 1300 نانومتر 1310 نانومتر 1.550 نانومتر
OF300 2.55 1.95 1.80 1.80
OF500 3.25 2.25 2.00 2.00
OF2000 8.50 4.50 3.50 3.50

بالإضافة إلى فئات القنوات، يحدد الإصدار الثاني من هذه المواصفة القياسية ثلاث فئات من الألياف MM - OM1 وOM2 وOM3 - وفئة واحدة من الألياف SM - OS1. يتم التمييز بين هذه الفئات من خلال التوهين ومعامل النطاق العريض.

يمكن لجميع الخطوط التي يقل طولها عن 275 مترًا أن تعمل باستخدام بروتوكول 1000Base-Sx. يمكن تحقيق أطوال تصل إلى 550 مترًا باستخدام بروتوكول 1000Base-Lx بالتزامن مع إدخال شعاع الضوء المتحيز (تكييف الوضع).

فئة القناة إيثرنت سريع جيجابت إيثرنت 10 جيجابت إيثرنت
100 قاعدة ت 1000 قاعدة إس إكس 1000 قاعدة إل إكس 10 جيجابايت-SR/SW
OF300 OM1 OM2 OM1*، OM2* OM3
OF500 OM1 OM2 OM1*، OM2* OS1 (OS2)
OF2000 OM1 - OM2 بلس، OMZ OS1 (OS2)

*) تكييف الوضع

تتمتع الألياف متعددة الأوضاع OM4 بعامل عرض نطاق أدنى يبلغ 4700 ميجاهرتز × كم عند 850 نانومتر (مقارنة بألياف OM3 التي تبلغ 2000 ميجاهرتز × كم) وهي نتيجة لأداء ألياف OM3 الأمثل لتحقيق معدلات بيانات تبلغ 10 جيجابت/ثانية على مسافة 550 نانومتر. أشار معيار شبكة IEEE 802.3ab 40 و100 Gigabit Ethernet الجديد إلى أن النوع الجديد من الألياف متعددة الأوضاع OM4 يسمح بنقل 40 و100 Gigabit Ethernet عبر مسافات تصل إلى 150 مترًا. من المقرر استخدام ألياف فئة OM4 في المستقبل مع معدات بسرعة 40 جيجابت في الثانية وعلى نطاق واسع في معدات مراكز البيانات.

OM 1 وOM2 – ألياف قياسية متعددة الأوضاع ذات نوى 62.5 و50 ميكرون على التوالي.

تم استخدام الكابلات وأسلاك التصحيح والأسلاك التوصيلية ذات الألياف متعددة الأوضاع من النوع OM1 62.5/125 ميكرومتر وOM2 50/125 ميكرومتر منذ فترة طويلة في SCS لضمان نقل البيانات من السرعه العاليهوعلى المسافات الطويلة نسبياً المطلوبة في الطرق السريعة. الأكثر أهمية المعلمات الوظيفيةالألياف MM هي عامل التوهين وعرض النطاق الترددي. يتم تعريف كلا المعلمتين للأطوال الموجية 850 نانومتر و1300 نانومتر، حيث تعمل معظم معدات الشبكة النشطة.

إنها ألياف ضوئية متعددة الأوضاع مصممة خصيصًا لشبكات Gigabit و10 Gigabit Ethernet، وهي متاحة فقط بحجم أساسي يبلغ 50 ميكرون.

OM4 - جيل جديد من الألياف الضوئية متعددة الأوضاع ذات نواة 50 ميكرون "محسنة بالليزر".

نوع الألياف متعدد الأوضاع OM4 - متوافق تمامًا حاليًا المعايير الحديثةألياف مصممة لمراكز البيانات ومزارع خوادم الجيل التالي. يمكن استخدام الألياف الضوئية OM4 للخطوط الأطول في شبكات بيانات الجيل الجديد مع أعلى أداء لنقل البيانات. هذه الألياف هي نتيجة لمزيد من التحسين لخصائص ألياف OM3، مما يعطي خصائص الألياف التي تتيح معدلات نقل بيانات تبلغ 10 جيجابت/ثانية على مسافة 550 مترًا. تتميز ألياف OM4 بحد أدنى فعال من عرض النطاق الترددي المشروط البالغ 4700 ميجاهرتز كم عند 850 نانومتر (مقارنة بألياف OM3 البالغة 2000 ميجاهرتز كم).

على الرغم من التنوع الكبير في كابلات الألياف الضوئية، إلا أن الألياف الموجودة بها هي نفسها تقريبًا. علاوة على ذلك، هناك عدد أقل بكثير من الشركات المصنعة للألياف (أشهرها كورنينج، ولوسنت، وفوجيكورا) مقارنة بمصنعي الكابلات.

بناءً على نوع التصميم، أو بالأحرى حجم النواة، يتم تقسيم الألياف الضوئية إلى أحادية الوضع (SM) ومتعددة الأوضاع (MM). بالمعنى الدقيق للكلمة، ينبغي استخدام هذه المفاهيم فيما يتعلق بالطول الموجي المحدد المستخدم، ولكن بعد النظر في الشكل 8.2، يصبح من الواضح أنه في المرحلة الحالية من تطور التكنولوجيا لا يمكن أخذ ذلك في الاعتبار.

أرز. 8.3. الألياف الضوئية أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع

في حالة الألياف متعددة الأوضاع، يكون القطر الأساسي (عادةً 50 أو 62.5 ميكرومتر) أكبر بمقدار أمرين تقريبًا من الطول الموجي للضوء. وهذا يعني أن الضوء يمكن أن ينتقل عبر الألياف عبر عدة مسارات (أوضاع) مستقلة. من الواضح أن الأوضاع المختلفة لها أطوال مختلفة، وسيتم "انتشار" الإشارة عند جهاز الاستقبال بشكل ملحوظ في الوقت المناسب.

ولهذا السبب، لم يتم استخدام نوع الكتب المدرسية من الألياف المتدرجة (الخيار 1)، مع معامل انكسار ثابت (كثافة ثابتة) على كامل المقطع العرضي للنواة، لفترة طويلة بسبب تشتت الوضع الكبير.

تم استبداله بألياف متدرجة (الخيار 2)، والتي تتميز بكثافة غير متساوية للمادة الأساسية. يوضح الشكل بوضوح أن أطوال مسار الأشعة تقل بشكل كبير بسبب التجانس. على الرغم من أن الأشعة التي تنتقل بعيدًا عن محور الألياف تقطع مسافات أكبر، إلا أنها تتمتع أيضًا بسرعة انتشار أعلى. يحدث هذا بسبب حقيقة أن كثافة المادة من المركز إلى نصف القطر الخارجي تتناقص وفقًا لقانون القطع المكافئ. وتنتشر موجة الضوء بشكل أسرع، كلما انخفضت كثافة الوسط.

ونتيجة لذلك، يتم تعويض المسارات الأطول بسرعة أكبر. مع الاختيار الناجح للمعلمات، يمكن تقليل الفرق في وقت الانتشار. وبناء على ذلك، فإن تشتت الألياف المتدرجة من وضع إلى آخر سيكون أقل بكثير من تشتت الألياف ذات الكثافة الأساسية الثابتة.

ومع ذلك، بغض النظر عن مدى توازن الألياف متعددة الأوضاع المتدرجة، لا يمكن التخلص من هذه المشكلة تمامًا إلا باستخدام ألياف ذات قطر أساسي صغير بدرجة كافية. حيث، عند الطول الموجي المناسب، سوف ينتشر شعاع واحد.

في الواقع، يبلغ قطر قلب الألياف الشائعة 8 ميكرون، وهو قريب جدًا من الطول الموجي الشائع الاستخدام وهو 1.3 ميكرون. ويظل التشتت بين الترددات مع مصدر إشعاع غير مثالي، ولكن تأثيره على نقل الإشارة أقل بمئات المرات من التشتت بين الأوضاع أو المواد. وفقًا لذلك، فإن إنتاجية الكبل أحادي الوضع أكبر بكثير من إنتاجية الكبل متعدد الأوضاع.

كما هو الحال غالبًا، فإن نوع الألياف عالي الأداء له عيوبه. بادئ ذي بدء، بالطبع، هذه تكلفة أعلى بسبب تكلفة المكونات ومتطلبات جودة التثبيت.

فاتورة غير مدفوعة. 8.1. مقارنة بين التقنيات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع.

خيارات وضع فردي المتعدد
الأطوال الموجية المستخدمة 1.3 و 1.5 ميكرومتر 0.85 ميكرومتر، وفي كثير من الأحيان 1.3 ميكرومتر
التوهين، ديسيبل / كم. 0,4 - 0,5 1,0 - 3,0
نوع الارسال الليزر، في كثير من الأحيان LED الصمام الثنائي الباعث للضوء
سمك الأساسية. 8 ميكرون 50 أو 62.5 ميكرومتر
تكلفة الألياف والكابلات. حوالي 70% من الوسائط المتعددة -
متوسط ​​تكلفة المحول في الزوج الملتويإيثرنت سريع. $300 $100
نطاق نقل إيثرنت سريع. حوالي 20 كم ما يصل إلى 2 كم
نطاق نقل أجهزة Fast Ethernet المصممة خصيصًا. أكثر من 100 كم. ما يصل إلى 5 كم
سرعة النقل الممكنة. 10 جيجابايت أو أكثر. ما يصل إلى 1 جيجابايت. على طول محدود
منطقة التطبيق. الاتصالات السلكية واللاسلكية الشبكات المحلية

الألياف الضوئية (الألياف الضوئية)- هذا خيط زجاجي رفيع (أحيانًا بلاستيكي) مصمم لنقل تدفق الضوء لمسافات طويلة.

حاليًا، يتم استخدام الألياف الضوئية على نطاق واسع على المستويين الصناعي والمنزلي. في القرن الحادي والعشرين، انخفضت أسعار الألياف الضوئية وتقنيات العمل بها بشكل كبير بفضل التطورات الجديدة في مجال الألياف الضوئية تطور تقنيوما كان يعتبر في السابق باهظ الثمن ومبتكرًا أصبح الآن يعتبر يوميًا.

ما هي الألياف الضوئية؟

  1. وضع فردي؛
  2. المتعدد.

ما الفرق بين هذين النوعين من الألياف الضوئية؟

لذلك، أي ألياف بصرية لديها نواة مركزية وكسوة:

ألياف أحادية الوضع

في الألياف أحادية الوضع، يبلغ حجم القلب 9 ميكرومتر وتكسية الألياف 125 ميكرومتر (ومن هنا يتم وضع العلامات على الألياف أحادية الوضع 9/125). جميع التدفقات الضوئية (الأوضاع)، بسبب القطر الصغير للنواة المركزية، تمر بالتوازي أو على طول المحور المركزي للنواة. يتراوح نطاق الطول الموجي المستخدم في الألياف الضوئية أحادية الوضع من 1310 إلى 1550 نانومتر ويستخدم شعاع ليزر عالي التركيز.

الألياف المتعددة الوسائط

في الألياف الضوئية متعددة الأوضاع، يبلغ حجم النواة المركزية 50 ميكرون أو 62.5 ميكرون، والكسوة أيضًا 125 ميكرون. في هذا الصدد، تنقل الألياف الضوئية متعددة الأوضاع العديد من تيارات الضوء، التي لها مسارات مختلفة وتنعكس باستمرار من "حواف" النواة المركزية. تتراوح الأطوال الموجية المستخدمة في الألياف الضوئية متعددة الأوضاع من 850 إلى 1310 نانومتر وتستخدم حزمًا متناثرة.

الاختلافات في خصائص الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع

يلعب توهين الإشارة في الألياف الضوئية أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع دورًا مهمًا. نظرًا للشعاع الضيق، يكون التوهين في الألياف أحادية الوضع أقل عدة مرات منه في الألياف متعددة الأوضاع، مما يؤكد مرة أخرى على ميزة الألياف الضوئية أحادية الوضع.

وأخيرا، أحد المعايير الرئيسية هو إنتاجية الألياف الضوئية. ومرة أخرى هنا الميزة ألياف أحادية الوضعقبل المتعدد. عرض النطاقالوضع الفردي أعلى عدة مرات (إن لم يكن من حيث الحجم) من الوضع المتعدد.

لقد كان من المعتقد دائمًا أن خطوط الألياف الضوئية المبنية على ألياف متعددة الأوضاع أرخص بكثير من تلك المبنية على ألياف أحادية الوضع. كان هذا بسبب حقيقة أن الوضع المتعدد يستخدم مصابيح LED بدلاً من الليزر كمصدر للضوء. ومع ذلك، في السنوات الاخيرةبدأ استخدام الليزر في كل من الوضع الفردي والوضع المتعدد، مما أثر على معادلة أسعار المعدات أنواع مختلفةالألياف البصرية