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综合布线设计中如何选择单/多模光纤

2008-3-13 14:23:00　文/cstyle　出处：网络

　　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
　　* 需要模式适配跳线

 

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