Aký je rozdiel medzi jednomódovými a viacrežimovými optickými modulmi?

Ako dodávateľ optických modulov sa často stretávam so zákazníkmi, ktorí sú zmätení v rozdieloch medzi jednorežimovými a viacrežimovými optickými modulmi. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do kľúčových rozdielov medzi týmito dvoma typmi optických modulov, aby som vám pomohol robiť informovanejšie rozhodnutia pri výbere toho správneho pre potreby vašej siete.

1. Základné princípy jednorežimových a viacvidových optických modulov

Jednorežimové optické moduly

Jednovidové optické moduly využívajú na prenos svetelných signálov jednovidové vlákno (SMF). SMF má veľmi malý priemer jadra, typicky okolo 8 - 10 mikrometrov. Toto malé jadro umožňuje len jeden režim (alebo dráhu) svetla šíriť sa cez vlákno. Pretože svetlo sa pohybuje po relatívne priamej dráhe, jednovidové vlákna môžu podporovať oveľa dlhšie prenosové vzdialenosti s nízkym útlmom. Bežne sa používajú na diaľkové telekomunikácie, ako je spojenie rôznych miest alebo dokonca krajín.

Optické moduly s viacerými režimami

Multimódové optické moduly pracujú s multimódovým vláknom (MMF). MMF má väčší priemer jadra, zvyčajne 50 alebo 62,5 mikrometrov. Toto väčšie jadro umožňuje viac režimom (cestám) svetla prechádzať vláknom súčasne. Rôzne režimy svetla sa však pohybujú rôznymi rýchlosťami a uberajú sa rôznymi dráhami, čo môže spôsobiť modálny rozptyl. Výsledkom je, že multirežimové vlákna sú vhodnejšie pre aplikácie na krátke vzdialenosti, ako sú lokálne siete (LAN) v rámci budovy alebo kampusu.

2. Prenosová vzdialenosť

Jednorežimové optické moduly

Jednou z najvýznamnejších výhod jednovidových optických modulov je ich schopnosť prenosu na veľké vzdialenosti. Vďaka nízkemu útlmu a minimálnemu rozptylu jednovidových vlákien môžu tieto moduly prenášať dáta na vzdialenosti desiatok až stoviek kilometrov. Napríklad v sieti na dlhé vzdialenosti možno jednorežimové optické moduly použiť na prepojenie centrálnych kancelárií, ktoré sú od seba vzdialené. Vďaka tomu sú ideálne pre aplikácie, ako sú vysokorýchlostné chrbticové siete v telekomunikačných operátoroch.

Optické moduly s viacerými režimami

Viacrežimové optické moduly sú obmedzené z hľadiska prenosovej vzdialenosti. Modálna disperzia vo vláknach s viacerými režimami spôsobuje, že sa svetelné impulzy šíria na vzdialenosť, čím sa zhoršuje kvalita signálu. Výsledkom je, že typická prenosová vzdialenosť multimódových optických modulov sa pohybuje od niekoľkých stoviek metrov do niekoľkých kilometrov, v závislosti od rýchlosti prenosu dát a typu multimódového vlákna. Napríklad v podnikovom prostredí LAN sa bežne používajú multirežimové optické moduly na pripojenie prepínačov a serverov v rámci budovy, kde je vzdialenosť medzi zariadeniami relatívne krátka.

3. Šírka pásma a dátová rýchlosť

Jednorežimové optické moduly

Jednorežimové optické moduly môžu podporovať extrémne vysoké dátové rýchlosti a veľké šírky pásma. Sú schopné spracovať dátové rýchlosti od 1 Gbps do 400 Gbps a viac. S neustálym vývojom optickej komunikačnej technológie sa jednorežimové optické moduly široko používajú vo vysokorýchlostných dátových centrách, kde je potrebné rýchlo prenášať veľké množstvá dát na veľké vzdialenosti. napr.100 Gbps QSFP28Jednorežimové optické moduly sa bežne používajú vo vysokovýkonných dátových centrách, aby uspokojili rastúci dopyt po prenose dát.

Optické moduly s viacerými režimami

Optické moduly s viacerými režimami tiež podporujú vysoké prenosové rýchlosti, ale ich výkon je v porovnaní s optickými modulmi s jedným režimom obmedzenejší, najmä na väčšie vzdialenosti. Typické rýchlosti prenosu dát pre multirežimové optické moduly sa pohybujú od 1 Gbps do 100 Gbps. S rastúcou dátovou rýchlosťou sa však prenosová vzdialenosť zmenšuje. napr.10 Gbps XFPa25 Gbps SFP28viacrežimové optické moduly sa bežne používajú v aplikáciách LAN na krátke vzdialenosti.

4. Vlnová dĺžka

Jednorežimové optické moduly

Jednovidové optické moduly zvyčajne pracujú pri vlnových dĺžkach 1310 nm alebo 1550 nm. Tieto vlnové dĺžky majú nízky útlm v jednovidových vláknach, čo je rozhodujúce pre prenos na veľké vzdialenosti. Vlnová dĺžka 1310 nm sa často používa na kratšie diaľkové aplikácie, zatiaľ čo vlnová dĺžka 1550 nm sa uprednostňuje na väčšie vzdialenosti kvôli jej ešte nižšiemu útlmu.

Optické moduly s viacerými režimami

Optické moduly s viacerými režimami zvyčajne pracujú pri vlnovej dĺžke 850 nm alebo 1310 nm. Vlnová dĺžka 850 nm sa najčastejšie používa, pretože je kompatibilná s vertikálnymi lasermi vyžarujúcimi povrch dutiny (VCSEL), ktoré sú nákladovo efektívnymi svetelnými zdrojmi pre systémy s viacerými režimami. Vlnová dĺžka 1310 nm sa používa aj v niektorých vysokovýkonných multirežimových aplikáciách.

5. Náklady

Jednorežimové optické moduly

Jednorežimové optické moduly sú vo všeobecnosti drahšie ako viacvidové optické moduly. Je to spôsobené najmä vyššími nákladmi na jednorežimové lasery a presnejšími výrobnými požiadavkami. Okrem toho môže byť inštalácia a údržba jednorežimových optických sietí tiež nákladnejšia. Avšak vzhľadom na ich schopnosti prenosu na veľké vzdialenosti a vysokorýchlostný výkon môžu byť náklady opodstatnené pre aplikácie na dlhé vzdialenosti a vysokokapacitné aplikácie.

Optické moduly s viacerými režimami

Viacrežimové optické moduly sú cenovo dostupnejšie. Použitie VCSEL v multirežimových systémoch znižuje náklady na svetelné zdroje. Väčší priemer jadra multirežimových vlákien tiež uľahčuje ich inštaláciu a spájanie, čo ďalej znižuje celkové náklady. Vďaka tomu sú optické moduly s viacerými režimami obľúbenou voľbou pre aplikácie citlivé na krátke vzdialenosti, ako sú siete LAN.

6. Aplikačné scenáre

Jednorežimové optické moduly

• Telekomunikačné siete: Jednovidové optické moduly sú chrbticou diaľkových telekomunikačných sietí. Používajú sa na prepojenie rôznych miest, krajín a dokonca aj kontinentov. Napríklad v podmorských káblových systémoch sa jednorežimové optické moduly používajú na prenos veľkého množstva údajov cez oceán.
• Dátové centrá (Diaľkové medzimestské – Konektivita): Vo veľkých dátových centrách sa jednorežimové optické moduly používajú na prepojenie rôznych budov dátových centier alebo na pripojenie dátových centier k chrbticovej sieti internetu. To zaisťuje vysokorýchlostný a spoľahlivý prenos dát na veľké vzdialenosti.
• Metro Networks: Jednorežimové optické moduly sa používajú aj v sieťach metra na poskytovanie vysokokapacitných spojení medzi rôznymi uzlami v meste.

Optické moduly s viacerými režimami

• Lokálne siete (LAN): Optické moduly s viacerými režimami sa široko používajú v sieťach LAN, ako sú napríklad kancelárske budovy, školy a univerzity. Používajú sa na pripojenie prepínačov, serverov a iných sieťových zariadení na krátku vzdialenosť.
• Dátové centrum (krátke – v rámci vzdialenosti – pripojenie): V jednej budove dátového centra sa viacrežimové optické moduly často používajú na spojenia na krátke vzdialenosti medzi stojanmi serverov a prepínačmi. napr.1,25 Gbps SFPa200G QSFP56viacrežimové optické moduly možno použiť na splnenie rôznych požiadaviek na rýchlosť prenosu dát v dátovom centre.

Záver

Na záver, výber medzi jednorežimovými a viacrežimovými optickými modulmi závisí od niekoľkých faktorov vrátane prenosovej vzdialenosti, rýchlosti prenosu dát, nákladov a aplikačných scenárov. Jednorežimové optické moduly ponúkajú prenos na veľké vzdialenosti, vysoké dátové rýchlosti a veľkú šírku pásma, sú však drahšie. Viacrežimové optické moduly sú nákladovo efektívnejšie a vhodné pre aplikácie na krátke vzdialenosti.

Ak potrebujete optické moduly pre vašu sieť, či už ide o diaľkovú telekomunikačnú sieť alebo lokálnu sieť, vieme vám poskytnúť kvalitné jednovidové a viacvidové optické moduly. Máme širokú škálu produktov, ktoré spĺňajú vaše špecifické požiadavky. Ak máte záujem dozvedieť sa viac alebo diskutovať o svojich potrebách obstarávania, neváhajte nás kontaktovať. Tešíme sa na príležitosť spolupracovať s vami a pomôcť vám vybudovať spoľahlivú a vysoko výkonnú sieť.

Referencie

• Komunikačná technológia optických vlákien, tretie vydanie, John M. Senior
• Návrh a implementácia siete dátových centier, Andrew Greenberg