850 нм, 1310 нм или 1550 нм: как выбрать правильную длину оптической волны

Выбор правильной длины волны сводится к трем вопросам: как далеко должен распространяться ваш сигнал? Какое волокно уже находится в земле? И понадобится ли вам в дальнейшем место для масштабирования с помощью DWDM?

Для большинства корпоративных развертываний 850 нм — самый дешевый вариант-затраты для коротких многомодовых каналов, 1310 нм — стандартный одномодовый вариант для многих кампусных и городских каналов, а 1550 нм становится более актуальным, когда расстояния растут, бюджеты на каналы сокращаются или планируется DWDM. Если вы ошибетесь, вы либо переплатите за охват, который вам не нужен, либо будете устранять неполадки в ссылке, которая не будет работать.

 

 

Почему эти три длины волны?

Волокно из кварцевого стекла не передает все длины волн одинаково. Диапазоны 850 нм, 1310 нм и 1550 нм находятся в окнах передачи с низкими-потерями, где затухание сигнала падает до практического уровня. Каждый из них возник на разном этапе развития оптических технологий: сначала длина волны 850 нм появилась с экономичными-эффективными VCSEL, за ней последовала длина волны 1310 нм, когда на этом этапе в стандартном одномодовом оптоволокне была обнаружена почти-нулевая хроматическая дисперсия, а длина волны 1550 нм стала доминировать в сетях дальней-магистрали, когда оптические усилители стали способны усиливать сигналы без электрического преобразования.

 

 

В чем реальная разница?

Фундаментальный компромисс – это стоимость и охват.

850 нмпары с многомодовым волоконным лазером и лазером VCSEL. Затухание составляет около 2,5 дБ/км - по сравнению с одномодовыми длинами волн, но не имеет значения, если расстояние между вашими линиями связи составляет менее 400 метров. VCSEL производятся в больших объемах, что делает модули 850 нм самым дешевым вариантом с большим отрывом. Ограничение расстояния связано с модовой дисперсией: многомодовое волокно поддерживает несколько световых путей, которые достигают приемника в несколько разное время. При скорости 10 Гбит/с по оптоволокну OM4 вы получаете примерно 400 метров; на более высоких скоростях это расстояние сокращается.

 

1310 нмработает по одномодовому волокну-с сердцевиной 9 мкм. Затухание падает примерно до 0,35 дБ/км по ITU-T G.652, а хроматическая дисперсия практически исчезает на этой длине волны. Благодаря такому сочетанию длина волны 1310 нм-хорошо подходит для широкого спектра одномодовых-приложений: от межсетевых соединений зданий длиной менее-километра до линий доступа в метро длиной 40 км.

 

1550 нмдостигает наименьшего затухания в оптоволокне — примерно 0,20 дБ/км. Это преимущество в 0,15 дБ/км по сравнению с длиной волны 1310 нм суммируется на расстоянии - на 100 км и позволяет сэкономить 15 дБ бюджета канала. Что еще более важно, длина волны 1550 нм поддерживает оптическое усиление посредством EDFA и находится в центре диапазона C-, используемого дляDWDM-системы. Для дальних-усиленных каналов связи или каналов связи-с ориентацией на DWDM обычно практичным выбором является длина волны 1550 нм.

 

Компромиссом на длине волны 1550 нм является хроматическая дисперсия - примерно 17 пс/нм·км в стандартном волокне. При скорости 100 Гбит/с на расстояние 80+ км обычно требуется компенсация либо с помощью оптоволокна с компенсацией дисперсии-, либо с помощью цифровой обработки сигнала в когерентных приемопередатчиках. СовременныйКогерентные сменные модули 400G QSFP-DDобрабатывать дисперсию в цифровом виде.

 

 

Сопоставление длин волн с типами модулей

Одним из постоянных источников путаницы при выборе модулей является то, как длины волн соответствуют обозначениям SR/LR/ER/DWDM в заказах на поставку.

• SR (короткая дистанция)модули работают на длине волны 850 нм по многомодовому оптоволокну. Они охватывают стойки-к-стойкам и строят-внутренние связи, где расстояния составляют менее нескольких сотен метров. В основной оптике Ethernet SR обычно означает многомодовый порт 850 нм.
• LR (длинная досягаемость)модули обычно используют 1310 нм по одномодовому оптоволоконному кабелю на расстояние до 10 км. Некоторые варианты LR4 100G и 400G используют длины волн CWDM около 1310 нм, мультиплексированные внутри модуля.
• Скорая помощь (расширенный охват)модули работают на длине волны 1550 морских миль на расстоянии 40 км. Более высокая мощность передачи и меньшее затухание в оптоволокне на этой длине волны позволяют увеличить расстояние.
• DWDM-модулииспользуйте точные длины волн в диапазоне C- (1530–1565 нм) с расстоянием между каналами всего 0,8 нм. Они требуют определенного порядка длины волны-и обычно включаютмультиплексор/демультиплексоробъединять и разделять каналы.

 

 

Распространенные ошибки выбора

Три проблемы,-связанные с длиной волны, возникают постоянно:

• Совмещение многомодового и одномодового-мода.Приемопередатчик 850 нм, подключенный к одномодовому оптоволокну (сердцевина 9 мкм), испытывает чрезмерные потери связи и не образует работающего канала связи. Тип волокна во многом определяет длину волны и семейство модулей, которые вам следует использовать. - Редко бывает практический обходной путь, кроме замены-кабеля.
• Ошибки сопряжения длин волн BiDi.Двунаправленные модули используют две разные длины волн в одной нити волокна. Они должны быть развернуты как согласованные пары: если один конец передает 1270 нм и принимает 1330 нм, другой конец должен передавать 1330 нм и принимать 1270 нм. Установка двух модулей с одинаковой длиной волны передачи на обоих концах означает, что обе стороны передают на одной и той же длине волны, причем приемник не настроен на ее прием.
• Завышение охвата.Модули с большим радиусом действия-имеют более высокую мощность передачи, что может привести к перегрузке приемника на коротких каналах связи. Если ваше фактическое расстояние составляет 500 метров, не устанавливайте оптику ER, рассчитанную на 40 км -, вам могут потребоваться аттенюаторы, чтобы избежать насыщения приемника, увеличения стоимости и еще одной потенциальной точки отказа. Подберите модуль в соответствии с вашими фактическими требованиями к расстоянию.

 

 

Выбор длины волны по расстоянию

Расстояние	Длина волны	Тип волокна	Типичный случай использования
Менее 100 м	850 нм	Многомодовый OM3/OM4	Внутристоечные-подключения TOR
100–400m	850 нм	OM4 многомодовый	Внутри-зданий, залов центра обработки данных
500–2 км	1310 нм	Одиночный-режим OS2	Кампус, межсетевое соединение
2–10 км	1310 нм	Одиночный-режим OS2	Доступ к метро, ​​корпоративная глобальная сеть
10–40 км	1310 нм или 1550 нм	Одиночный-режим OS2	Ядро Metro (1550 нм добавляет запас прочности)
40–80 км	1550 нм	Одиночный-режим OS2	Metro DCI, региональная магистральная сеть
80 км+	1550 нм	Одиночный-режим OS2	Дальняя-связь (усиление или когерентный DSP)

Точное наименование модуля (DR, FR, LR4, ER4, ZR и т. д.) зависит от класса скорости и семейства стандартов. При более высоких скоростях передачи данных модули могут использовать другие обозначения, чем в 10G.

 

 

Когда выбирать каждую длину волны

Выбирайте 850 нм, если:

• Все ссылки остаются на расстоянии менее 400 метров.
• Многомодовое волокно (OM3/OM4) уже установлено.
• Стоимость порта имеет большее значение, чем будущая гибкость
• Вы устанавливаете соединения верхних--стоек в зале центра обработки данных.
•  

Выбирайте 1310 нм, когда:

• Расстояние между линиями составляет от-километра до 40 км.
• Доступно одномодовое-волокно.
• Вам нужна простота развертывания без компенсации дисперсии
• Бюджет имеет значение, но вам нужен больший охват, чем обеспечивает многомодовый режим
•  

Выбирайте 1550 нм, когда:

• Ссылки превышают 40 км
• Вам необходимо оптическое усиление (совместимость с EDFA)
• Планируется расширение мощностей DWDM
• Вы строите городскую DCI или-магистральную инфраструктуру дальней связи.
•  

Для организаций, планирующих рост мощности за счетМультиплексирование с разделением по длине волны CWDMИ 1310 нм, и 1550 нм находятся в пределах применимых окон CWDM. Развертывание одномодовой инфраструктуры с самого начала оставляет возможности для расширения WDM.

 

 

Вопросы оптоволоконной инфраструктуры

Существующее волокно часто определяет выбор длины волны в большей степени, чем требования к расстоянию.

Многомодовые здания.Если в ваших зданиях используется многомодовый OM1 или OM2 от старой установки, вы ограничены длиной 850 нм с меньшим расстоянием по сравнению с OM3/OM4. Когда эти прогоны потребуют расширения, вы встанете перед выбором: использовать новый одиночный-режим или работать в рамках ограничений.

Гибкость в одном-режиме.После установки одномодовое волокно- поддерживает как 1310 нм, так и 1550 нм -, а также будущие обновления скорости (40G, 100G, 400G), заменяя толькомодули приемопередатчика. Разница в стоимости оптоволоконного кабеля незначительна; трансиверы взаимозаменяемы; волокно является постоянным. Для многих новых установок одиночный-режим является более безопасным и долгосрочным-выбором, поскольку он оставляет больше возможностей для будущего охвата и повышения скорости.

 

 

Связать основы бюджета

Номинальное расстояние, указанное в технических характеристиках трансивера, предполагает идеальные условия: чистые разъемы, оптоволокно в пределах-спецификации, минимальное количество точек соединения. В реальных установках следует учитывать затухание волокна (0,35 дБ/км на длине волны 1310 нм, 0,20 дБ/км на длине волны 1550 нм), потери в разъеме (0,3–0,5 дБ на сопряженную пару), точки соединения и запас прочности 2–3 дБ в зависимости от старения и изменений окружающей среды.

Чистота разъема имеет большее значение, чем думает большинство людей. Частица пыли диаметром всего несколько микрон может вызвать периодические ошибки, которые трудно диагностировать. Всегда проверяйте разъемы перед их подключением. - Загрязненные разъемы являются частой причиной сбоев оптических каналов, которые изначально кажутся неисправностями модуля.

 

 

Справочник стандартов

Все три длины волны регулируются международными стандартами, обеспечивающими совместимость-от разных поставщиков:

• ИЭЭЭ 802.3определяет оптические интерфейсы Ethernet: 10GBASE-SR (850 нм), 10GBASE-LR (1310 нм), 10GBASE-ER (1550 нм).
• МСЭ-T G.652определяет характеристики одномодового волокна для расчета бюджета канала 1310 нм и 1550 нм.
• МСЭ-T G.694.1стандартизирует сетку каналов DWDM, используемую в системах C-диапазона 1550 нм

При указанииоптические приемопередатчики, всегда проверяйте, чтобы на обоих концах канала использовались совпадающие длины волн. Передатчик на 1310 нм в паре с приемником на 850 нм не образует -рабочую линию, соответствующую стандартам - чувствительность приемника не распространяется на этот диапазон длин волн. Единственным преднамеренным исключением являются модули BiDi, которые должны использоваться как совпадающие пары длин волн TX/RX.

 

 

Часто задаваемые вопросы