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综合布线系统设计中单/多模光纤的选择

作者:   来源:   浏览:107次   时间:2009-12-09 17:18:38

综合布线系统设计中单/多模光纤的选择

 1、光纤分类

  光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模。多模光纤的纤芯直径为50或62.5μm,包层外径125μm,表示为50/125μm或62.5/125μm。单模光纤的纤芯直径为8.3μm,包层外径125μm,表示为8.3/125μm。

  光纤的工作波长有短波850nm、长波1310nm和1550nm。光纤损耗一般是随波长增加而减小,850nm的损耗一般为2.5dB/km,1.31μm的损耗一般为0.35dB/km,1.55μm的损耗一般为0.20dB/km,这是光纤的最低损耗,波长1.65μm以上的损耗趋向加大。由于OHˉ(水峰)的吸收作用,900~1300nm和1340nm~1520nm范围内都有损耗高峰,这两个范围未能充分利用。

  2、多模光缆

  多模光纤(Multi Mode Fiber) - 芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。如下表,为多模光缆的带宽的比较:

  最小模式带宽 (MHz*km)

  光纤类型 全模式带宽(LED) 激光带宽(Laser)

  850nm 1300nm 850nm 1300nm

  OM1(62.5/125) 200 500 ffs ffs

  OM2(50/125) 500 500 ffs ffs

  OM3(万兆50/125) 1500 500 2000 ffs

  提到万兆多模光缆,需要作些说明,光纤系统在传输光信号时,离不开光收发器和光纤。因传统多模光纤只能支持万兆传输几十米,为配合万兆应用而采用的新型光收发器,ISO/IEC 11801制定了新的多模光纤标准等级,即OM3类别,并在2002年9月正式颁布。OM3光纤对LED和激光两种带宽模式都进行了优化,同时需经严格的DMD测试认证。采用新标准的光纤布线系统能够在多模方式下至少支持万兆传输至300米,而在单模方式下能够达到10公里以上(1550nm更可支持40公里传输)。

  美国康普公司的多模光缆分为多模OptiSPEED®解决方案(62.5/125μm)和万兆多模LazrSPEED® 解决方案(激光优化万兆50/125μm)。LazrSPEED分成三个系列,即LazrSPEED 150、300、550系列,且LazrSPEED万兆多模光缆均通过UL DMD认证。具体传输指标请看下表:

  解决方案 类型 千兆传输(m)

  1 Gb/s 万兆传输(m)

  10 Gb/s

  OptiSPEED OM1 275 32

  LazrSPEED 150 OM2 800 150

  LazrSPEED 300 OM3 1000 300

  LazrSPEED 550 OM3+ 1100 550

  通过上表,对比标准可知,康普公司提供的光缆远远超出标准中定义的指标。

  因此,如果要选择多模光缆应从以下几点进行考虑:

  A. 从未来的发展趋势来讲,水平布线网络速率需要1 Gb/s带宽到桌面,大楼主干网需要升级到10 Gb/s 速率带宽,园区骨干网需要 升级到10 Gb/s或100Gb/s的速率带宽。目前网络应用正在以每年50%左右的速度增长,预计未来5年千兆到桌面,将变得和目前百兆到桌面一样普遍,因此在目前系统规划上要具有一定前瞻性,水平部分应考虑6类布线,主干部分应考虑万兆多模光缆,特别是现在6类铜缆加万兆多模光缆和超5类铜缆加千兆多模光缆的造价上大约只有不到10~20%左右的差别,从长期应用的角度,如造价允许应考虑采用6类铜缆加万兆光缆。

  B. 从投资角度考虑,在至少10年内不会用到10G的地方,选用OptiSPEED(普通多模62.5/125);由于OM3光缆使用低价的 VCSEL 和850nm 光源设备,使万兆传输造价大大降低。如果距离不超过150米,选用LazrSPEED 150(OM2 50/125 支持万兆150米);LazrSPEED 300是300米万兆传输最好的选择;LazrSPEED 550是550米万兆传输最好的选择;如超过550米的万兆传输要求,需要选择TeraSPEED,即单模光缆系统。

  3、单模光缆

  单模光纤(Single Mode Fiber):中心纤芯很细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。

  后来发现在1310nm波长处,单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看,1310nm正好是光纤的一个低损耗窗口。这样,1310nm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口,也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1310nm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的,因此这种光纤又称G652光纤。

  上面提到由于OHˉ(水峰)的吸收作用,900~1300nm和1340nm~1520nm范围内都有损耗高峰,该现象称为水峰。目前美国康普公司提供的TeraSPEEDTM零水峰单模光缆,正解决了此问题,TeraSPEED 系统通过消除了1400nm 水峰的影响因素, 从而为用户提供了更广泛的传输带宽, 用户可以自由使用从1260nm 到1620nm 的所有波段, 因此传输通道从以前的240增加到400,性能比传统单模光纤多50%的可用带宽,为将来升级为100G带宽的CWDM 粗波分复用技术打下了坚实的基础,TeraSPEED 解决方案为园区/城市级理想的主干光纤系统。

  同时,由于G.652.D 是单模光纤的最新的指标,是所有G.652级别中指标最严格的并且完全向下兼容的。如果,仅指明G.652意味着 G.652.A 的性能规范,这一点应特别注意。TeraSPEED 光纤超过所有的指标均满足 G.652.A, .B, .C和.D 的性能规范,如下表:

  G.652.A G.652.B G.652.C G.652.D TeraSPEED

  衰减

  1310nm 0.5 0.4 0.4 0.4 0.35

  1383nm 0.4 0.4 0.32

  1550nm 0.4 0.35 0.3 0.3 0.24

  1625nm 0.4 0.4 0.4 0.4

  偏振模式散射PMDQ(ps/km) 0.5 0.2 0.5 0.2 0.08

  而我们对于单模光缆的选型建议如下:

  A. 从传输距离的角度,如果希望今后支持万兆传输,而距离较远应考虑采用单模光缆。

  B. 从造价的角度,零水峰光缆提供比单模光纤多50%带宽,而造价上又相差不多,事实上美国康普公司目前已经不提供普通单模光纤,只提供零水峰光纤这样的更高性能的产品给用户。

  4、结论:单模还是多模?

  综合以上的分析,我们认为,用户应从应用的角度、传输距离的角度、前瞻性的角度、造价的角度,综合以上因素,以最低的价格投资最好的性能!

  附录:应用传输距离参照

  网络速率 传输距离 网络标准 光纤 光源 波长

  100Mbps 2000m 100BASE-FX MMF(多模) LED 1300nm

  1000Mbps 300m 1000BASE-SX MMF(多模) VCSEL 850nm

  1000Mbps 550m 1000BASE-LX* MMF(多模) Laser 1300nm

  1000Mbps 2000m 1000BASE-LX SMF(单模) Laser 1310nm

  10Gbps 300m 10GBASE-S OM3(多模) VCSEL 850nm

  10Gbps 300m 10GBASE-LX4 OM1(多模) Laser 1310nm

  10Gbps 2~10Km 10GBASE-L OS1(单模) Laser 1310nm

  10Gbps 40Km 10GBASE-E OS1(单模) Laser 1550nm