راهنمای مقایسه کابل‌های فیبر نوری چند حالته OM1 با OM4

در دنیای انتقال داده، کابل‌های فیبر نوری به عنوان بزرگراه‌های اطلاعاتی عمل می‌کنند که جریان سریع داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کنند. با این حال، آرایه انواع فیبر موجود – به ویژه انواع چند حالته رایج OM1، OM2، OM3 و OM4 – می‌تواند سردرگمی ایجاد کند. چه چیزی این انواع فیبر را متمایز می‌کند و چگونه باید راه‌حل مناسب را برای نیازهای خاص انتخاب کرد؟ این تجزیه و تحلیل جامع ویژگی‌ها و کاربردهای آن‌ها را بررسی می‌کند تا به پیمایش فرآیند انتخاب کمک کند.

فیزیک پشت فیبر چند حالته: پراکندگی مدال و پهنای باند

برای درک تفاوت‌های بین فیبرهای OM1 تا OM4، ابتدا باید یک ویژگی اساسی فیبر چند حالته را بررسی کنیم: پراکندگی مدال. هنگامی که نور از یک فیبر عبور می‌کند، حالت‌های انتشار متعددی وجود دارد زیرا قطر هسته فیبر به طور قابل توجهی از طول موج نور بیشتر است. این حالت‌ها با سرعت‌ها و فازهای مختلف حرکت می‌کنند و باعث گسترش زمانی پالس‌های نوری در مسافت می‌شوند – پدیده‌ای که به عنوان پراکندگی مدال یا بین مدال شناخته می‌شود.

پهنای باند، که بر حسب MHz·km اندازه‌گیری می‌شود، به عنوان یک معیار حیاتی برای فیبرهای چند حالته عمل می‌کند. رابطه بین ظرفیت انتقال فیبر و طول آن معکوس است: با افزایش فاصله، پهنای باند کاهش می‌یابد. این توضیح می‌دهد که چرا پهنای باند به عنوان حاصل ضرب فرکانس و فاصله بیان می‌شود. به عنوان مثال، فیبری که دارای رتبه 600 MHz·km است، پهنای باند 300 مگاهرتز را در فاصله 2 کیلومتری ارائه می‌دهد.

تحقیقات نشان می‌دهد که فیبرهای چند حالته با شاخص پله‌ای معمولاً محصولات پهنای باند-طول را به 20 MHz·km محدود می‌کنند، در حالی که فیبرهای با شاخص درجه‌بندی شده می‌توانند تا 2.5 گیگاهرتز·km به دست آورند. فیبرهای تک حالته، با پراکندگی کم و عرض طیفی باریک، به طور موثر پهنای باند انتقال نامحدود را ارائه می‌دهند.

اصول سرعت انتقال: نایکوئیست و شانون

نرخ انتقال داده در فیبرهای چند حالته مستقیماً با پهنای باند مرتبط است. قضیه نایکوئیست بیان می‌کند که برای داده‌های باینری، حداکثر نرخ داده برابر با دو برابر پهنای باند کانال است (به عنوان مثال، یک کانال 200 مگاهرتز از 400 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کند). قانون شانون بیشتر رابطه بین حداکثر نرخ انتقال، پهنای باند و نسبت سیگنال به نویز را در کانال‌های نویزی توصیف می‌کند.

طبقه بندی OM: یک تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای

علامت "OM" (چند حالته نوری) درجه فیبر را نشان می‌دهد که هر نسخه پهنای باند و قابلیت‌های فاصله متمایزی را ارائه می‌دهد:

تفاوت‌های طراحی و کاربرد

فیبرهای OM1 و OM2 در اصل برای منابع نور LED طراحی شده‌اند، در حالی که OM3 و OM4 شامل بهینه‌سازی‌هایی برای انتقال دیود لیزری (LD) هستند. استانداردهای جدیدتر عملکرد بهتری را ارائه می‌دهند:

• OM1: دارای قطر هسته بزرگ و دیافراگم عددی است که قابلیت جمع‌آوری نور قوی و مقاومت در برابر خم شدن را فراهم می‌کند
• OM2: قطر هسته و دیافراگم عددی کاهش یافته، پراکندگی مدال را کاهش می‌دهد و در عین حال هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد
• OM3: شامل ژاکت‌های مقاوم در برابر شعله است و از انتقال 10 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کند
• OM4: به طور خاص برای انتقال لیزر VCSEL با بیش از دو برابر پهنای باند موثر OM3 توسعه یافته است

در کاربردهای عملی، OM1 و OM2 به طور گسترده در زیرساخت‌های ساختمان مستقر شده‌اند که از اترنت 1 گیگابیت پشتیبانی می‌کنند. کابل‌های OM3 و OM4 معمولاً در محیط‌های مرکز داده پیاده‌سازی می‌شوند که از انتقال اترنت 10 گیگابیت، 40 گیگابیت و حتی 100 گیگابیت پشتیبانی می‌کنند.

دستورالعمل‌های پیاده‌سازی

کاربردهای OM3: این فیبر بهینه شده با لیزر از پیکربندی‌های مختلف از 4 تا 48 هسته پشتیبانی می‌کند. سناریوهای اصلی پیاده‌سازی عبارتند از:

• افزایش انتقال اترنت گیگابیت به فواصل 900 متری
• ارائه راه‌حل‌های مقرون به صرفه برای لینک‌های زیر 300 متر در سیستم‌های 10 گیگابیت
• فعال کردن اتصالات ساختمان به ساختمان بدون تجهیزات لیزری گران قیمت

کاربردهای OM4: در حالی که فیبر تک حالته هزینه کمتری دارد، سازگاری OM4 با اپتیک‌های 850 نانومتری مقرون به صرفه، آن را از نظر اقتصادی سودمند می‌کند:

• سیستم‌های 10 گیگابیت که به انتقال 300-600 متر نیاز دارند
• سیستم‌های 40 گیگابیت/100 گیگابیت که به برد 100-125 متر نیاز دارند
• شبکه‌های پردیس که از لینک‌های 4 گیگابیت (400 متر)، 8 گیگابیت (200 متر) یا 16 گیگابیت (130 متر) پشتیبانی می‌کنند

تکامل از فناوری فیبر چند حالته OM1 به OM4 راه‌حل‌هایی ایجاد کرده است که بازده سرمایه‌گذاری زیرساخت را به حداکثر می‌رساند و در عین حال عملکرد بهینه را برای کابل‌کشی ستون فقرات و برنامه‌های فیبر به دسکتاپ ارائه می‌دهد.