Переходимо з мідного кабелю на оптоволокно: всі за і проти

Волоконно-оптичний кабель сьогодні активно застосовується для передачі аудіовізуальних сигналів та даних на великі відстані у широкому спектрі різноманітних AV, телекомунікаційних та мережевих додатків, перевершуючи за низкою характеристик кабель, що використовує замість оптичних волокон мідні жили. Розбираємось у його основних перевагах та недоліках.

Ринок оптичної передачі даних дедалі швидше розвивається і, згідно зі звітом консалтингової агенції Fior Markets, зросте до 2025 року до $7,89 млрд, забезпечуючи середньорічне зростання на рівні 11,7%. Основний тригер цього процесу — повсюдне використання різних версій конфігурації Fiber To The X (FTTx — оптичне волокно до точки X), і навіть підвищення вимог до пропускну здатність мереж та безпеки особистих даних.

Якщо порівнювати між собою два найбільш поширені стандарти кабелів, то мідний провід працює з електричними сигналами, що проходять металевими жилами, в той час, як волоконно-оптичний транслює сигнали у світловій формі, що вимагає застосування пристроїв, що здійснюють перетворення електричних сигналів у світло і назад . Як правило, джерелом світла в подібній конструкції є лазер або світлодіоди, а пристроями перетворення - локальний передавач і віддалений приймач. При цьому для максимально якісної передачі амплітуда, частота і фаза світла по всьому шляху проходження по кабелю повинні бути стабільні і не схильні до зовнішніх коливань. Чим же такий підхід, особливо враховуючи необхідність застосування для перетворення додаткового обладнання, кращий за класичний мідний кабель?

Основні переваги та недоліки переходу на волоконно-оптичну передачу даних:

Пропускна спроможність

При однаковому діаметрі кабелю волоконно-оптичне з'єднання здатне забезпечити значно ширшу смугу пропускання, ніж мідна кручена пара, дозволяючи транслювати набагато більше даних. Це означає, що той самий сигнал, наприклад, 4K-відео за однаковий проміжок часу по різних кабелях буде вдаватися без втрат на різну відстань і з різною швидкістю.

Дальність та швидкість передачі

Лазер, застосовуваний у волоконно-оптичному кабелі, рухається зі швидкістю, що становить приблизно одну третину швидкості світла. Електрони в мідному кабелі рухаються зі швидкістю менше 1% швидкості світла. Така велика різниця накладає свій відбиток як на швидкість передачі даних, так і на максимально допустиму дальність з'єднання. Стандартна відстань, на яку здатний передавати мідний кабель, зазвичай не перевищує 100 метрів. Багатомодове оптоволокно дозволяє збільшити цю відстань до 300 метрів, а одномодове, при правильному доборі інших компонентів системи, до 10 км.

Перешкодозахисність

Волоконно-оптичний кабель не містить металевих компонентів, внаслідок чого несприйнятливий до електромагнітних та радіочастотних перешкод і здатний ефективно працювати при екстремальних змінах температури та вологості, які можуть бути критичні для мідного кабелю.

Безпека

Відсутність у волоконно-оптичній технології передачі електричних сигналів унеможливлює перехоплення даних третіми особами, а спроби фізичного доступу можуть бути в найкоротші терміни детектовані.Настільки високий рівень безпеки зробив оптику вкрай популярною у державних та банківських додатках, для яких цей фактор є критичним. Іншою перевагою відсутності в кабелі електричного струму є повне вирішення проблем з короткими замиканнями, іскрінням та іншими схожими неполадками, що робить їх придатними для використання на вибухо- та пожежонебезпечних об'єктах, наприклад, хімічних або нафтопереробних заводах.

Недоліки

Звичайно, крім переваг, є у технології та недоліки. Волоконно-оптичний кабель, як правило, виготовляється зі скла, тому він більш крихкий, ніж мідний, і вимагає акуратнішого поводження при монтажі та експлуатації. За рахунок складнішого стикування елементів кабельної інфраструктури інсталяції з волоконно-оптичним з'єднанням складніші в реалізації. Необхідність використання для трансляції даних приймачів та передавачів, що здійснюють перетворення сигналів з електричних на оптичні та назад, підвищує вартість самої інфраструктури. Нарешті, зі збільшенням дальності передачі підвищується і розсіювання світла, що вимагає для проектів, де потрібно покрити велику відстань, застосування лазерів із короткою довжиною хвилі, які складніші та дорожчі у виготовленні. Відповідно, чим більша дальність, тим вища вартість з'єднання.

Класифікація

Волоконно-оптичний кабель складається з сердечника, що включає одну або кілька скляних ниток, якими проходить світловий сигнал, оплетки та різних захисних шарів.Кабель з однією житловою називається одномодовим, має менший діаметр сердечника, що становить 8-9 мікрон, і використовує довжину хвилі (1310 нм або 1550 нм), що дозволяє передавати сигнали на великі відстані та з вищою швидкістю. Товщина жили багатомодового кабелю стандартна - 50 або 62,5 мікрона, а довжина хвилі може бути від 650 до 850 нм. Вони класифікуються, як OM1/2/3/4, при цьому OM1 і OM2 найчастіше побудовані на базі світлодіодного джерела світла і покриті помаранчевою оболонкою, в той час як OM3 і OM4 зазвичай використовують лазери VCSEL (поверхнево-випромінюючий лазер з вертикальним резонатором) ) з довжиною хвилі 850 нм та вкриті оболонкою кольору морської хвилі. Одномодові кабелі класифікуються, як OS1 і OS2, але відмінності у них полягають у конструкції самого кабелю, а чи не характеристиках оптичного волокна. На колір обплетення також можуть впливати виконання для внутрішньої та зовнішньої експлуатації та гібридна конструкція.

Джерелом світла при оптоволоконної передачі може бути як лазер, і світлодіоди. Вони працюють з довжиною хвилі вище за видимий діапазон, але нижче інфрачервоного. У одномодових кабелях застосовуються лазери з великою довжиною хвилі, а багатомодових — лазери чи світлодіоди з короткої довжиною хвилі. Поверхнево-випромінюючі лазери з вертикальним резонатором встановлюють в основному багатомодових з'єднаннях з довжиною хвилі 850 нм, які використовуються для передачі сигналів на відстані до 500 метрів. Лазери Фабрі-Перо частіше можна зустріти в одномодових волоконно-оптичних кабелях з довжиною хвилі 1310 нм і 1550 нм, призначених для передачі сигналів зі швидкістю до 1,25 Гб/с великі дистанції, але не далі, ніж на 20 км.Лазери з розподіленим зворотним зв'язком характеризуються такою ж довжиною хвилі, як і Фабрі-Перо, але можуть передавати сигнали на відстані до 40 км.

Доповнюють все це гібридні кабелі, в яких застосовано комбінацію з волоконного та мідного компонентів, звані активними оптичними кабелями. Подібна конфігурація використовує лазери VCSEL для високошвидкісної передачі відеосигналів багатомодового з'єднання, а мідні жили відповідають за передачу сигналів управління. Такі кабелі популярні в з'єднаннях, довжина яких не перевищує 100 метрів, і перевершують ряд ключових характеристик класичні мідні кабелі, поступаючись повністю волоконно-оптичним.

Подовжувачі

Широкий асортимент подовжувачів для передачі AV та KVM сигналів по оптоволоконних мережах на різну відстань і з різною швидкістю можна знайти в асортименті компанії ATEN. Наприклад, модель VE883 K1, побудована на базі поверхнево-випромінюючого лазера з вертикальним резонатором з довжиною хвилі 850 нм, здатна транслювати по багатомодовому кабелю 4K-сигнал і керуючі команди, що надходять через порт HDMI, на дистанцію до 300 метрів, а на VE88K з розподіленим зворотним зв'язком із довжиною хвилі 1310 нм дозволяє транслювати 4K-сигнал по одномодовому кабелю на дистанцію до 10 км. Модель VE882, також забезпечена портом HDMI, підійде для трансляції сигналів з роздільною здатністю 1080p@60 і команд ІК і RS-232, що управляють, по одномодовому кабелю на відстань до 600 метрів.

Лінійка CE об'єднує пристрої для роботи не лише з відеосигналами, для подачі яких передбачені порти DVI, але й з USB-даними та KVM-сигналами.Модель CE680 може передавати по одномодовому кабелю відео з роздільною здатністю WUXGA на відстань до 600 метрів, а CE690 - вже на 10 кілометрів. Всі подовжувачі є комплектом з приймача і передавача, виконаних в компактних корпусах. Також ATEN випускає приймачі у форм-факторі SFP, призначені для встановлення в материнські плати мережевих пристроїв. Наприклад, модуль 2A-137G з лазером із довжиною хвилі 1310 нм дозволяє передавати по одномодовому кабелю сигнали на відстань до 10 кілометрів.

Читайте АВ Клуб у Telegram

• Головна
• Статті
• Переходимо з мідного кабелю на оптоволокно: всі за і проти

Мідь, оптика та збіднена кручена пара

Приводом для написання цієї статті стало питання, яке часто задають клієнти: «Ви використовуєте мідь, оптику або кручену пару з алюмінію?». Цією публікацією ми хочемо вбити одразу двох зайців: відповісти на запитання та обґрунтувати свій вибір.

Мідь vs кручена пара

1. Мідь і алюміній складають гальванопару, тому в місцях з'єднань алюміній, що обмежується, поступово окислюється. Взагалі, біметальна зв'язка завжди негативно впливає на передбачуваність та тривалість експлуатації мережі.
2. На відрізках більше 35-40 м лінк починає стрибати, а на довших сегментах часто виникають проблеми зі стабільністю. На 70-100 м працездатність мережі не налагоджується навіть із кабелями перевірених виробників.
3. При перекладанні кабелю непередбачено змінюються параметри.
4. При невеликих радіусах вигину алюміній швидко ламається.
5. Кабель погано стискається конектором, адже алюміній як аморфний «плинний» метал потребує регулярної підтяжки з'єднань.

Більш того, користуючись зростанням цін на мідь, недобросовісні виробники кабельної продукції затопили ринок десятками низькосортних видів CCA з неякісними струмопровідними матеріалами заниженого перерізу, тонкою ізоляцією та низьким вмістом міді. На око відрізнити якісний обіднений провід від неякісного неможливо, а виробник/продавець не завжди готовий надати об'єктивну інформацію за категорією пари, відсотком та способом обмежування, діаметром кабелю. Це погіршує й без того небагаті можливості використання обіднених кручених пар у кабельних системах.

Чи означає це, що обмежений алюміній категорично не можна використовувати в ІТ-інфраструктурі? Ні, при інсталяції коротких ліній зв'язку або організації тимчасового Fast Ethernet з обмеженим бюджетом, наприклад, в офісі, CCA можна використовувати. Але не в ЦОД, де пріоритетні стабільність та надійність.

В основі кабельної системи ЦОД GreenBushDC – одномодове оптоволокно. Головна підсистема побудована на оптоволокні класу OF-300. Оптика цього класу забезпечує максимальну надійність, має необхідну широкосмуговість та підтримує додатки на 10 Гб. У ряді випадків використовуємо оптику і для горизонтальних підсистем — оптичні рішення дозволяють оптимізувати кількість кабелів, що вкрай важливо при прокладанні мережі під фальшпідлогою: чим менше проводів, тим більше вільного простору для подачі повітря до блоків охолодження.

Кабельна система під фальшпідлогою

Основна перевага оптоволокна-дальнобійність. На відстанях десятки кілометрів мідний кабель оптиці не конкурент.Крім того, оптоволокно стійке до електромагнітних наведень, а отже, немає потреби організовувати екранування, заземлення, гальванічні розв'язки. З огляду на переваги оптоволокна, всю ІТ-інфраструктуру ЦОД можна було б побудувати на оптиці. якби не економіка.

Головний недолік оптоволокна - висока собівартість прокладання та обслуговування. Дорого коштує не так сама кабельна система, як мережеві передавачі, монтажні та сервісні роботи. Саме тому для прокладання кросов до 55 м ми використовуємо мідні кабелі категорії 5. Тут їх технічних характеристик цілком достатньо, щоб відповідати необхідної потужності та пропускну здатність на горизонтальних підключеннях, де трафік розподіляється від внутрішньої магістралі до локальних ліній. Тут мідні кручені пари забезпечують і високий рівень надійності, і можливості для оперативного підключення нових пристроїв та безпроблемного сервісного обслуговування.

Загалом, структуру та склад ІТ-інфраструктури в ЦОД визначає висока щільність підключень, складність та жорсткі вимоги до надійності, гнучкості, масштабованості. З цієї причини на критичних ділянках мережі ми віддаємо перевагу дорожчим, але й надійнішим рішенням. Такий підхід знімає потенційні проблеми в обслуговуванні мережі, розширює діапазон її можливостей та, зрештою, скорочує експлуатаційні витрати.