آیا باید حالت تک در مقابل فیبر چند حالته را انتخاب کنید؟

فیبر چند حالته ارزان تر نیست. من باید این را از قبل بگویم زیرا ساعت های زیادی را صرف تماس با تیم های تدارکاتی کرده ام که با این تصور غلط سوخته اند. هزینه کابل در هر متر کمتر است، بله. اما وقتی فرستنده‌های گیرنده را اضافه می‌کنید، چرخه ارتقا را در نظر می‌گیرید و احتمال اینکه شبکه 10G شما در عرض چهار سال به ظرفیت 100G نیاز داشته باشد، مد نظر قرار می‌گیرد، اغلب حالت تکی پیش می‌آید.

با این اوصاف، من اینجا نیستم که به شما بگویم حالت تک همیشه جواب می دهد. این نیست. بسیاری از برنامه ها واقعاً از چند حالته بهره می برند. مشکل این است که اکثر مقالات مقایسه ای این را مانند یک تمرین فنی خنثی می دانند، در حالی که در واقع یک سوال برنامه ریزی مالی با افق زمانی ده ساله- است.

من در بخش تجاری در FOCC کار می‌کنم و در پروژه‌های فیبر در مراکز داده، استقرار 5G و شبکه‌های پردیس سازمانی مشارکت داشته‌ام. چیزی که من آموخته ام این است که انتخاب بین حالت تک و چند حالته تقریباً هرگز به توانایی فنی خلاصه نمی شود. هر دو کار می کنند. سوال این است که کدام یک در طول عمر زیرساخت شما هزینه کمتری دارد و این محاسبه به عواملی بستگی دارد که به ندرت در برگه های مشخصات ظاهر می شوند.

Should You Choose Single Mode Vs Multimode Fiber?

فاصله همه چیز را تعیین می کند

تفاوت قطر هسته توضیح می دهد که چرا این الیاف رفتار متفاوتی دارند. حالت تک از یک هسته 9 میکرومتری، تقریباً یک دهم عرض موی انسان استفاده می‌کند. نور در یک مسیر واحد با حداقل پراکندگی حرکت می کند. فیبر چند حالته دارای یک هسته 50μm (یا 62.5μm در گریدهای قدیمی OM1/OM2) است که به صدها حالت نور اجازه انتشار همزمان می دهد. این حالت ها طول مسیرهای مختلفی را طی می کنند و در زمان های کمی متفاوت می رسند. این پراکندگی مودال میزان مسافتی را که سیگنال می تواند پیش از ناخوانا شدن طی کند، محدود می کند.

محدودیت 10 گیگابیت بر ثانیه

OM4 < 400 متر

محدودیت 100 گیگابیت بر ثانیه

OM4 < 150 متر

محدودیت 400 گیگابیت بر ثانیه

OM4 < 100 متر

با سرعت 10 گیگابیت در ثانیه، این اثر پراکندگی حالت چند حالته OM4 را زیر 400 متر نگه می دارد. در 100 گیگابیت بر ثانیه، محدودیت به 150 متر کاهش می یابد. با سرعت 400 گیگابیت بر ثانیه، به ندرت به 100 متر نگاه می کنید.

حالت تک این مشکل را ندارد. همان فیبر OS2 10 گیگابیت بر ثانیه را برای 40 کیلومتر با استفاده از اپتیک ER یا 400 گیگابیت بر ثانیه برای 10 کیلومتر با استفاده از ماژول های LR4 حمل می کند. فیبر خود عامل محدود کننده نیست. فقط فرستنده ها میزان دسترسی شما را تعیین می کنند.

بنابراین اولین سوال در هر تصمیم گیری فیبر به سادگی این است: طولانی ترین مدت زمان شما چقدر است؟

اگر هر پیوند در پروژه شما کمتر از 150 متر باقی بماند، چند حالته برای 100 گیگابیت بر ثانیه قابل اجرا باقی می ماند. اگر حتی یک پیوند اصلی اصلی به 300 متر برسد، برای آن بخش به حالت تک نیاز دارید. و هنگامی که به هر حال فرستنده گیرنده تک حالته را خریداری می کنید، پویایی هزینه تغییر می کند.

تفکیک هزینه واقعی

من اعداد واقعی را به شما نشان خواهم داد زیرا جملات مبهم در مورد "ارزانتر بودن چند مد" به کسی در تصمیم گیری کمک نمی کند.

کابل فیبرقیمت گذاری(تقریبی، سفارشات عمده):

حالت تک حالته OS2 داخلی/خارجی: 0.06 تا 0.10 دلار در هر متر

چند حالته OM3: 0.18 تا 0.22 دلار در هر متر

چند حالته OM4: 0.25 تا 0.32 دلار در هر متر

چند حالته OM5: 0.35 تا 0.45 دلار در هر متر

هزینه کابل تک حالته 60{4}}70٪ کمتر از کابل چند حالته معادل است. این باعث تعجب مردم می شود. این فرض که «ساده‌تر=ارزان‌تر» در اینجا صادق نیست زیرا نمایه هسته درجه‌بندی‌شده- چند حالته به ساخت پیچیده‌تری نسبت به طراحی شاخص مرحله‌ای تک حالته نیاز دارد.

قیمت‌گذاری فرستنده گیرنده (سازگار با شخص ثالث، بازار 2024-2025):

برای پیوندهای 10 گیگابیتی با استفاده از ماژول های SFP+، نوع SR چند حالته حدود 20 تا 25 دلار قیمت دارد. LR تک حالته 27 تا 34 دلار قیمت دارد. این یک حق بیمه 35-40 درصدی برای حالت تک است، حدود 9 دلار برای هر فرستنده و گیرنده.

برای لینک های 100 گیگابیتی با استفاده از ماژول های QSFP28، چند حالته SR4 تقریباً 99 دلار هزینه دارد. قیمت تک حالت CWDM4 209 دلار است و LR4 برای مسافت های طولانی تر به 399 دلار می رسد. این شکاف در سرعت های بالاتر به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

برای 400 گیگابیت، چند حالته SR8 حدود 219 دلار قیمت دارد، در حالی که حالت تک حالت DR4 549 دلار و FR4 به 719 دلار می رسد.

این هزینه‌های فرستنده گیرنده بر روی{0}}راه‌اندازی‌های کوتاه غالب است. یک لینک 50 متری به هیچ وجه از کابل زیادی استفاده نمی کند، بنابراین تفاوت 110 دلاری بین فرستنده گیرنده 100G SR4 و CWDM4 باعث صرفه جویی در کابل می شود.

مقایسه هزینه لینک در فواصل مختلف (100Gbps):

50 متر

مسیر چند حالته:

99 دلار (اپتیک) + 16 دلار (کابل)

مجموع: 214 دلار

مسیر تک حالته:

209 دلار (اپتیک) + 8 دلار (کابل)

مجموع: 227 دلار

Multimode با 13 دلار برنده می شود

150 متر

مسیر چند حالته:

99 دلار (اپتیک) + 48 دلار (کابل)

مجموع: 147 دلار

مسیر تک حالته:

209 دلار (اپتیک) + 12 دلار (کابل)

مجموع: 221 دلار

Multimode با 74 دلار برنده می شود

300 متر

چند حالته SR4:

پیوند ناموفق است

مسیر تک حالته:

209 دلار (اپتیک) + 24 دلار (کابل)

مجموع: 233 دلار

حالت تک ضروری است

نقطه متقاطع در حدود 200-250 متر برای برنامه های 100 گیگابیت بر ثانیه قرار دارد. در زیر آن، چند حالته هزینه کمتری برای هر لینک دارد. بالاتر از آن، چند حالته اصلا کار نمی کند.

Five-year cost projection

پیش‌بینی هزینه پنج ساله-

اینجاست که تصمیمات تدارکاتی جالب می شود. یا دردناک، بسته به اینکه آیا از قبل برنامه ریزی کرده اید.

امروز یک شرکت چند حالته OM3 را برای شبکه 10 گیگابیت بر ثانیه نصب می کند. هزینه هر پیوند ممکن است 45 دلار باشد که شامل فرستنده و گیرنده و کابل می شود. اقتصادی به نظر می رسد

سه سال بعد، تقاضای پهنای باند آنها را به سمت 100 گیگابیت بر ثانیه سوق داد. اما OM3 با این سرعت فقط به 100 متر می رسد و چندین دویدن با ستون فقرات به 180-250 متر می رسد. این پیوندها با اپتیک 100G SR4 کار نمی کنند.

گزینه ها در آن نقطه:

OM3 را با OM4 جایگزین کنید (بهبود نهایی، هنوز به 150 متر در 100G محدود شده است)
جایگزینی چند حالته با حالت تک (راه حل صحیح، گران)
محدودیت های پهنای باند را در طولانی مدت بپذیرید (بدهی فنی)

هزینه تعویض زیرساخت فیبر بسیار بیشتر از نصب اولیه است. شما برای حذف، کابل جدید، پایان‌بندی جدید، آزمایش و هزینه مدیریت پروژه برای هماهنگی بهسازی و در عین حال عملیاتی کردن شبکه پرداخت می‌کنید.

من تخمین‌هایی بین 40 تا 75 یورو به ازای هر متر برای جایگزینی کامل الیاف در تأسیسات اشغال‌شده، در مقایسه با 15 تا 25 یورو به ازای هر متر برای نصب ساختمان‌های جدید دیده‌ام.

پیش بینی TCO برای استقرار 200 پیوند، 10G اولیه با ارتقا 100G برنامه ریزی شده:

عنصر هزینه	مسیر OM4 چند حالته	مسیر OS2 تک حالته
فیبر اولیه (متوسط 80 متر دویدن)	€3,200	€1,280
فرستنده های اولیه 10G	€4,000	€5,400
کل سال 1	€7,200	€6,680
سال 3: ارتقاء فرستنده گیرنده 100G	€19,800	€41,800
سال 3: جایگزینی فیبر (در صورت نیاز)	€12,000+	€0
کل زیرساخت 5 ساله	€39,000+	€48,480

صبر کن حالت تک در این سناریو هزینه بیشتری دارد؟

بله، اگر تمام دویدن شما زیر 150 متر بماند و نیازی به تعویض فیبر نداشته باشید. حق بیمه فرستنده گیرنده با تعداد لینک های بالا همراه است.

اما فرضیات را کمی تغییر دهید. متوسط طول دویدن را تا 120 متر فشار دهید. ناگهان برخی از پیوندها از 100G OM4 فراتر می روند. اکنون برای 15-20٪ از اجراها نیاز به جایگزینی فیبر دارید:

سناریوی تعدیل شده	مسیر چند حالته	مسیر تک حالته
جایگزینی فیبر سال 3 (40 پیوند × 60 یورو در متر × 120 متر)	€28,800	€0
کل 5 ساله تجدید نظر شده	€55,800	€48,480

حالت تک 7320 یورو صرفه جویی می کند. و فضای سر برای 400 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر دارید.

درس: چند حالته تنها زمانی برنده می‌شود که مسافت‌ها کوتاه باشند و هرگز نیازی به ارتقا بیش از آنچه OM4 پشتیبانی می‌کند نیست. هر دو شرط باید برقرار باشد.

چرا اپراتورهای hyperscale به حالت تک حرکت کردند؟

تیم مهندسی متا در سال 2017 تجزیه و تحلیل زیرساخت نوری 100G خود را منتشر کرد. یافته کلیدی: فیبر تک حالته هزینه کل مالکیت کمتری را برای اتصالات مرکز داده علیرغم هزینه های بالای فرستنده گیرنده ارائه می دهد. عبارت آن‌ها «فاصله محافظت در آینده از طریق چندین نسل از تکامل سرعت داده» بود (منبع: engineering.fb.com/2017/03/08/data{9}}center{10}}engineering/designing-100g{13}}optical-connections/).

آنها برای استقرار امروز بهینه سازی نمی کردند. آنها برای هزینه انباشته 40G، سپس 100G، سپس 400G، سپس هر آنچه که بعد از آن پیش می‌آید، بهینه‌سازی می‌کردند، همه آنها روی یک کارخانه فیبر کار می‌کردند.

گوگل، مایکروسافت، آمازون تصمیمات زیرساختی مشابهی گرفته اند. هنگامی که میلیون‌ها پیوند فیبر را در میان صدها تسهیلات مستقر می‌کنید، محاسبه صحیح هزینه طول عمر بیشتر از به حداقل رساندن هزینه‌های یک سال{1}} اهمیت دارد.

خریداران سازمانی معمولاً محدودیت‌های متفاوتی دارند. مقیاس کوچکتر به این معنی است که درصد صرفه‌جویی از فرستنده‌های چند حالته ارزان‌تر می‌تواند غالب باشد. افق های برنامه ریزی کوتاهتر باعث می شود که سؤال هزینه ارتقاء دور از دسترس باشد. چرخه های بودجه به هزینه های اولیه کم در بهینه سازی چرخه عمر پاداش می دهند.

من این فشارها را درک می کنم. من در جلساتی شرکت کرده‌ام که تیم مالی هر گزینه‌ای را که هزینه‌های سرمایه‌ای در این سه ماهه را افزایش می‌دهد، بدون توجه به پیامدهای بلندمدت- عقب‌نشینی کرده است. این یک ملاحظات تجاری مشروع است. فقط آن را به‌عنوان یک تجارت مالی-خاموش بدانید، نه فنی.

نمرات چند حالته توضیح داده شده است

اگر تشخیص داده اید که چند حالته متناسب با برنامه شماست، انتخاب درجه مناسب اهمیت دارد.

OM1 و OM2 (میراث)

هسته‌های 62.5 میکرومتری آن‌ها نمی‌توانند انتقال سریع- مدرن را به طور موثر پشتیبانی کنند. استاندارد فعلی TIA-568.3-E در مورد نصب جدید OM1/OM2 توصیه می کند. اگر کسی این نمرات را به شما نقل کرد، تخصص او را زیر سوال ببرید.

OM3

از یک هسته 50 میکرومتری بهینه‌شده لیزری با پهنای باند مؤثر 2000 مگاهرتز·کیلومتر در 850 نانومتر استفاده می‌کند. حداکثر سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه 300 متر است. با سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه با اپتیک SR4، شما 100 متر خواهید داشت.

OM4

پهنای باند را تا 4700 مگاهرتز · کیلومتر افزایش می دهد، دسترسی 10G را به 400 متر و دسترسی 100G را به 150 متر افزایش می دهد. همچنین از ژاکت آبی استفاده می کند، بنابراین برچسب زدن برای شناسایی اهمیت دارد.

OM5

پهنای باند OM4 را در 850 نانومتر حفظ می‌کند و در عین حال کارایی را در محدوده 850-953 نانومتری برای مالتی پلکسی تقسیم طول موج کوتاه (SWDM) می‌افزاید. این کار با استفاده از طول موج های متعدد، ظرفیت بالاتری را روی جفت فیبرهای مشابه امکان پذیر می کند. رنگ ژاکت سبز لیمویی است. این فناوری ثابت شده است، اما پذیرش محدود است زیرا اپتیک موازی (SR4، SR8) اکثر نیازهای پهنای باند کوتاه‌دست را بدون نیاز به پیچیدگی SWDM برآورده کرده است.

نکته سازگاری حیاتی:

OM1/OM2 از هسته های 62.5μm استفاده می کند. OM3/OM4/OM5 از هسته های 50μm استفاده می کند. شما نمی توانید اندازه های مختلف هسته را مستقیماً متصل کنید. عدم تطابق باعث از دست دادن شدید سیگنال می شود، معمولاً 3-4 دسی بل یا بیشتر، که اغلب به اندازه کافی برای شکستن کامل پیوند کافی است. ارتقاء از OM1/OM2 قدیمی نیاز به جایگزینی کامل در بخش‌های آسیب‌دیده دارد، نه فقط تغییرات فرستنده گیرنده.

مجرد ماستانداردهای قصیده ای که مهم هستند

فیبر حالت تک از توصیه های ITU-T G.652 و G.657 به جای تعیین OM پیروی می کند.

G.652.D

استاندارد کنونی برای فیبر یک حالته همه منظوره{{0}. مشخصات کلیدی شامل حداکثر تضعیف 0.4 دسی بل در کیلومتر در 1310 نانومتر و 0.25 دسی بل در کیلومتر در 1550 نانومتر، پراکندگی حالت پلاریزاسیون زیر 0.2 ps/√km، و ویژگی های اوج آب کم است که CWDM را در طیف 1260-1625nm فعال می کند. این درجه اساساً تمام برنامه های سازمانی و مراکز داده را کنترل می کند.

G.657

برای نصب‌هایی که مسیریابی سخت غیرقابل اجتناب است، حساسیت خمشی{0}} را اضافه می‌کند. G.657.A1 شعاع خمش 10 میلی‌متری را تحمل می‌کند و در عین حال سازگاری کامل را با G.652.DG657.A2 حفظ می‌کند و این محدودیت را به 7.5 میلی‌متر می‌رساند. G.657.B3 به 5 میلی‌متر می‌رسد، اما با مقداری سازگاری با اتصال-توافق دارد.

برای استقرار 5G fronthaul

جایی که فیبر از میان جعبه های اتصال تنگ و سینی های کابل متراکم عبور می کند، G.657.A2 به انتخاب پیش فرض تبدیل شده است. فیبر استاندارد G.652.D در شعاع خمش زیر 15 میلی متر افزایش قابل اندازه گیری را تجربه می کند. الیاف حساس به خم-از این مشکل بدون نیاز به روش‌های خاص نگهداری جلوگیری می‌کند.

OS1 و OS2

نام‌گذاری‌های TIA که تقریباً به گونه‌های G.652 نگاشت می‌شوند. OS2 محدودیت‌های تضعیف شدیدتری را مشخص می‌کند (0.4 dB/km حداکثر) و عموماً برای نصب‌های جدید ترجیح داده می‌شود.

مشکل کانکتور هیچ کس نمی خواهد در مورد آن صحبت کند

من بیش از هر گونه عدم تطابق نوع فیبر، خرابی های شبکه ناشی از آلودگی کانکتور را دیده ام.

انجمن فیبر نوری بیان می کند که کانکتورهای کثیف باعث اکثر مشکلات شبکه فیبر می شوند. یک ذره گرد و غبار 1 میکرومتری روی صفحه انتهایی اتصال دهنده یک حالته تقریباً 1٪ از نور را مسدود می کند، که به معنای کاهش 0.05 دسی بل است. چند اتصال آلوده را در یک پیوند جمع کنید و کل بودجه ضرر خود را مصرف کرده اید.

The connector problem nobody wants to discuss

تمیز کردن همه اتصالات قبل از جفت گیری اختیاری نیست. اجباری است.

و با این حال، من مرتباً از سایت‌هایی بازدید می‌کنم که تکنسین‌ها از این مرحله صرفنظر می‌کنند زیرا عجله دارند یا تصور می‌کنند که مجموعه‌های پایان یافته کارخانه- تمیز می‌رسند. آنها همیشه اینطور نیستند.

نوع پولیش APC در مقابل UPC حالت خرابی دیگری ایجاد می کند. کانکتورهای APC دارای یک صفحه انتهایی با زاویه 8- درجه هستند که بازتاب عقب را به حداقل می‌رساند. کانکتورهای UPC دارای پولیش صاف هستند. اینها از نظر مکانیکی ناسازگار هستند. اتصال APC سبز به UPC آبی یک شکاف هوایی ایجاد می کند که 10 دسی بل یا بیشتر را از دست می دهد. برای شکستن کامل هر پیوند کافی است.

کد رنگی به همین دلیل وجود دارد. سبز به معنای APC است. آبی به معنای UPC است. هرگز و تحت هیچ شرایطی آنها را با هم جفت نکنید.

توصیه های کاربردی

ToR مرکز داده و رک درون-

چند حالته OM4 با کانکتورهای LC دوبلکس یا MTP/MPO. مسافت های کمتر از 10 متر هزینه فرستنده گیرنده را غالب می کند. 100G SR4 کاملاً کار می کند.

مرکز داده ستون فقرات{0}}برگ به هم متصل می شود

فاصله را ارزیابی کنید زیر 100 متر، چند حالته مقرون به صرفه است. بالای 150 متر یا برنامه ریزی مهاجرت 400G، از ابتدا حالت تک را مشخص کنید.

اتصال مرکز داده (پردیس یا مترو)

فقط حالت تک فاصله ها از صدها متر تا ده ها کیلومتر متغیر است. هیچ گزینه چند حالتی وجود ندارد.

ستون فقرات ساختمان سازمانی

حالت تک برای دویدن های بیش از 150 متر یا جایی که سرعت های 100G+ در آینده پیش بینی می شود. چند حالته قابل قبول برای اجراهای کوتاهتر بدون برنامه ارتقاء.

5G fronthaul (RU به DU)

حالت تک، معمولاً G.657.A2 برای تحمل خم. فواصل معمولاً به 100 متر تا 20 کیلومتر می رسد. پروتکل‌های CPRI و eCPRI که در فرانت‌هول استفاده می‌شوند به اتصال{6} با تأخیر کم نیاز دارند که محدودیت‌های فاصله چند حالته به خطر می‌افتد.

صنعتی و تولیدی

هر نوع بسته به فاصله. ایمنی الکترومغناطیسی فیبر آن را برای محیط هایی با تجهیزات الکتریکی سنگین، عملیات جوشکاری یا درایوهای فرکانس متغیر ایده آل می کند. انتخاب صرفاً یک محاسبه فاصله و ارتقاء می شود.

تصمیم گیری شما

هر کسی را که به شما می گوید یک پاسخ جهانی وجود دارد نادیده بگیرید. انتخاب صحیح به فواصل خاص شما، نقشه راه پهنای باند، تعداد پیوندها و تمایل سازمان شما برای پروژه های به روز رسانی زیرساخت بستگی دارد.

برای استقرارهایی با سرعت زیر 100 متر و بدون برنامه‌ای برای فراتر از 100 گیگابیت در ثانیه، چند حالته OM4 هزینه کل را به حداقل می‌رساند. ترکیب پس انداز گیرنده در تعداد لینک بالا.

برای استقرار با فواصل مختلط، از جمله برخی اجراها در محدوده 150-500 متری، حالت تکی خطر کشف پس از نصب را که پیوندهای خاصی نمی‌توانند پهنای باند هدف شما را پشتیبانی کنند، از بین می‌برد.

برای استقرارهایی که برای انتقال نهایی به 400 گیگابیت بر ثانیه یا بیشتر برنامه ریزی می کنند، حالت تک روشن ترین مسیر ارتقا را فراهم می کند. وقتی فناوری فرستنده گیرنده پیشرفت کند، فیبر خود نیازی به تعویض نخواهد داشت.

ما هر دو نوع را تولید می کنیم. ما هیچ انگیزه مالی نداریم که یکی را بر دیگری فشار دهیم. آنچه ما داریم این است که شاهد موفقیت مشتریان با انتخاب های مناسب و مبارزه با زیرساخت های نامتناسب هستیم. هدف تطبیق فیبر با نیازهای واقعی شماست، نه فروش هر چیزی که بیشترین سفارش را ایجاد می کند.

اگر در مورد وضعیت خاص خود مطمئن نیستید، برنامه پیوند خود را با فواصل و سرعت برنامه ریزی شده برای ما ارسال کنید. ما می‌توانیم سناریوهای هزینه را مدل‌سازی کنیم و به شما نشان دهیم که نقاط شکست پروژه شما دقیقاً کجا قرار می‌گیرند.

FOCC Fiber مجموعه‌های ترانک MTP/MPO، کابل‌های پچ فیبر، تقسیم‌کننده‌های PLC و راه‌حل‌های FTTA را برای مراکز داده و زیرساخت‌های مخابراتی تامین می‌کند. پشتیبانی مهندسی برای پیکربندی‌های سفارشی و پروژه‌های{1} با حجم بالا در دسترس است.