실내 광섬유 케이블 유형을 선택하는 방법: OM3, OM4, OS2?
실내 광섬유 케이블 선택은 주로 전송 거리 요구 사항, 데이터 속도 사양 및 850nm VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 송신기를 사용하는 단거리 애플리케이션용으로 설계된 다중 모드 광섬유(OM3, OM4, OM5)와 1310nm 또는 1310nm 또는 1310nm 또는 1550nm DFB(분산 피드백) 레이저 또는 Fabry{11}}Perot 소스. "OM" 지정은 광학 다중 모드를 나타내며 ISO/IEC 11801 및 TIA{15}}568 표준에 설정된 명명법을 따르는 반면, "OS"는 광학 단일 모드를 나타냅니다. 이러한 분류는 다양한 데이터 속도에서 최대 전송 거리를 결정하는 코어 직경, 모달 대역폭 및 색 분산 특성을 정의합니다.
다중 모드 광섬유 기본 사항 - OM3 및 OM4
OM3 섬유는 125-미크론 클래딩을 갖춘 50-미크론 코어 직경(이전 OM1/OM2 광섬유의 62.5-미크론과 비교)을 가지며 850nm 파장에서 2000MHz·km의 유효 모달 대역폭을 제공하는 레이저 최적화 등급 인덱스 프로필을 갖추고 있습니다. 이 대역폭 사양은 10기가비트 이더넷 신호가 차동 모드 지연으로 인한 기호 간 간섭으로 인해 허용 가능한 비트 오류율 임계값(일반적으로 이더넷 애플리케이션의 경우 10^-12) 아래로 신호가 저하되기 전에 300미터를 전파할 수 있음을 의미합니다. 이제 흥미로운 부분이 있습니다. OM4 광섬유는 OM3와 동일한 50/125미크론 기하학적 구조를 사용하지만 굴절률 프로파일에 대한 더 엄격한 제조 공차를 통해 4700MHz·km의 유효 모달 대역폭을 달성합니다. 이는 10GbE의 경우 550미터 도달 거리로 변환되고 병렬을 사용하여 40/100 기가비트 이더넷 거리를 100미터(OM3)에서 150미터(OM4)로 확장합니다. 8개 또는 20개의 파이버 채널을 갖춘 광학 트랜시버.
OM3 및 OM4 케이블 사이의 비용 차이는 OM4 광케이블 생산량이 증가한 2015년 이후로 상당히 줄어들었습니다. - 현재 대량 케이블 구매(1000+미터 릴)에서 OM3에 비해 OM4의 가격 프리미엄은 15-20% 정도입니다. 그러나 사전 종료된 어셈블리는 인건비가 공장 종료 시 자재 비용을 지배하기 때문에 때로는 더 작은 차이를 보이기도 합니다.- 솔루션. 일부 구매 부서에서는 OM4의 추가 대역폭이 실질적인 이점을 제공하지 않는 단기 실행(50-100미터)의 비용 절감을 위해 여전히 OM3를 지정하지만 이러한 작은 핀치는 기존 인프라를 통해 40GbE 또는 100GbE를 푸시하고 해당 OM3 링크가 필요한 거리를 지원하지 않는다는 것을 발견할 때 이후 업그레이드 중에 문제를 일으킬 수 있습니다.
2019 -의 한 대학 데이터 센터에서 이러한 상황이 발생하는 것을 볼 수 있습니다. 그들은 2013년에 10GbE 스위치를 연결할 때 건물 전체에 OM3를 설치했으며 장비실 사이에 대부분 80{13}}120미터의 수평 링크를 실행했습니다. OM3에서 100미터 등급으로만 평가된 QSFP+ SR4 트랜시버를 사용하여 40GbE로 업그레이드를 시도하기 전까지는 모든 것이 잘 작동했습니다. 링크의 약 30%가 해당 거리를 초과했으며 새로운 광섬유 연결(비싸고 파괴적)을 사용하거나 LR4 단일 모드 트랜시버를 배포해야 했습니다(SR4 다중 모드 광학 장치 비용의 4배). 처음에 OM4를 설치하려면 $3000 정도 더 많은 비용이 들었고 결국 해결 방법에 $45,000를 지출하게 되었습니다.
단일-모드 OS2 광섬유 특성
OS2 광섬유는 제조업체 및 특정 설계(G.652 대 G.657 굴곡-최적화 변형)에 따라 훨씬 더 작은 코어 - 8.2 ~ 9.5미크론을 갖습니다. - 이는 약 1260nm 이상의 파장에서 단일 전파 모드만 지원하여 모달 분산을 완전히 제거하고 주로 섬유 감쇠(일반적으로 0.35-0.40dB/km)로 전송 거리를 제한할 수 있습니다. 표준 G.652.D 광섬유의 경우 1310nm 및 0.19-1550nm에서 0.25dB/km) 및 색 분산(비{23}}분산-이동 광섬유의 경우 1550nm에서 약 17ps/nm·km). OS1 지정은 기술적으로 1.0dB/km 이하의 감쇠를 갖는 광섬유를 나타내고 OS2는 0.4dB/km 이하를 지정하지만 실제로는 더 이상 OS1을 제조하는 사람이 없습니다. 모든 최신 단일 모드 광섬유는 OS2 사양을 충족하며 OS1 범주는 주로 표준 문서의 이전 버전과의 호환성을 위해 존재합니다.
실내/실외 정격 OS2 케이블은 일반적으로 파이버 인발 중에 적용되는 250-미크론 1차 코팅 위에 900-미크론 2차 코팅이 있는 긴밀한{1}}버퍼 구조를 사용하여 기계적 보호를 제공하고 분기 키트 없이 직접 종단을 허용합니다. 이는 습기로부터 보호하고 유리에 스트레스를 주지 않고 열팽창/수축을 허용하는 젤로 채워진 튜브 내부에 여러 개의 섬유(일반적으로 6{10}}12개)가 있는 느슨한-튜브 구조를 사용하는 외부 플랜트 케이블과 대조됩니다. 정말로 원할 경우 실외 루즈-튜브 케이블을 실내로 끌어올 수 있지만 젤 화합물과 PE 튜브 재료가 연소 중에 과도한 연기와 독성 가스를 생성하기 때문에 플리넘 등급(NEC Article 770에 따른 CMP)을 통과하지 못합니다. - 실내 타이트{14}}버퍼 케이블은 저연 무할로겐(LSZH) 재료 또는 FEP 또는 PVDF와 같은 불소중합체 기반 플리넘 등급 화합물을 사용합니다.
거리와 데이터 속도의 절충
10기가비트 이더넷의 경우 OM3은 300미터를 지원하고 OM4는 이를 550미터로 확장하는 반면, OS2 단일{6}}모드는 10GBASE-LR 광학 장치를 사용하여 10킬로미터에 도달하거나 10GBASE-ER 송수신기를 사용하여 40킬로미터에 도달합니다(이론적으로는 증폭 또는 더 높은{13}}전력 송신기를 사용하면 훨씬 더 멀리 도달하지만 어느 시점에서는 색 분산 한계에 직면하게 됩니다. 분산 보상이 필요합니다). 40GbE에서는 다중 모드 거리가 급격하게 떨어집니다. - SR4 병렬 광학을 사용하여 OM3는 100미터만 관리하고 OM4는 150미터를 얻는 반면, 단일-모드의 40GBASE-LR4는 10킬로미터를 처리합니다. 이러한 거리 붕괴는 40GbE 및 100GbE 다중 모드 표준이 단일 40Gbps 또는 100Gbps 직렬 스트림 대신 레인당 10Gbps 또는 25Gbps의 병렬 전송(방향당 4개 또는 10개의 파이버)을 사용하고 레인 속도가 파이버의 모달 대역폭 제한에 접근하기 때문에 발생합니다.
파장 분할 멀티플렉싱을 사용하여 파이버당 2개의 20Gbps 스트림을 전송하는 40GBASE-SR4 BiDi도 있습니다(MPO 커넥터가 있는 8개의 파이버가 필요한 대신 단일 이중 LC 연결에서 총 40Gbps). 하지만 이는 OM4에서 100미터 등급에 불과하며 거리 이점을 제공하지 않고 표준 SR4보다 비용이 더 많이 들기 때문에 실제로 프로덕션에 배포되는 것을 본 적이 없습니다. - BiDi 접근 방식은 광섬유 쌍 활용을 극대화하려는 단일 모드 광섬유의 CWDM 또는 DWDM 애플리케이션에 더 적합합니다.
언제 무엇을 사용할 것인가
일반 규칙: 300미터 미만의-건물 내 링크(데이터 센터, 동일한 부지에 있는 건물 간 캠퍼스 백본, 대규모 사무실 바닥 분포)를 위한 다중 모드, 300미터를 초과하는 건물 간 캠퍼스 네트워크를 위한 단일-모드-또는 결국 수 킬로미터에 걸쳐야 하는 모든 연결. 다중 모드 범주 내에서 OM4는 비용 프리미엄에도 불구하고 2016년-2017년경부터 신규 설치에 대한 사실상의 표준이 되었습니다. 25GbE 및 100GbE 업그레이드 경로는 추가 대역폭의 이점을 누리고 약간 더 긴 도달 범위 -를 제공하므로 지금 10GbE를 설치하더라도 더 나은 광섬유에 미터당 2달러를 추가로 지출하면 5년 내에 케이블을 다시 연결하지 않아도 되는 저렴한 보험입니다.
현재 OM5 광섬유도 있습니다. 이는 단파 파장 분할 다중화(SWDM) 애플리케이션을 위한 953nm 파장을 포함하도록 레이저-최적화된 대역폭 사양을 확장합니다. - 10Gbps 또는 25Gbps의 4개 파장(850, 880, 910, 953nm)을 사용하여 MPO 대신 이중 LC 연결을 통해 40GbE 및 100GbE를 허용합니다. 파장. 이론적으로는 훌륭하고 실제로는 잘 작동하지만 트랜시버 가용성과 비용은 여전히 문제로 남아 있습니다. 2024년 현재 주요 스위치 공급업체는 여전히 SWDM이 아닌 40/100GbE 멀티모드용 SR4 광학을 기본으로 설정하므로 특별히 설계하지 않는 한 OM5의 이점은 실제로 실현 가능하지 않습니다. OM4에 대한 비용 프리미엄은 현재 약 25~30%에 달합니다. 이는 OM4가 이미 대부분의 데이터 센터 거리 요구 사항을 충족하는 경우 판매하기 어렵습니다.
단일{0}}모드가 장기적 경제 측면에서 승리-
다음은 공급업체 문헌에서 충분히 강조되지 않은 사항입니다. - 단일- 모드 광섬유는 초기 비용이 더 많이 들지만(케이블은 약간 더 비싸고, 커넥터는 더 높은 정밀도를 요구하므로 종료 작업 비용이 더 높으며, 트랜시버 비용은 동급 다중 모드 광학 비용의 2-4배), 인프라는 본질적으로 영원히 지속됩니다. 지금 OS2 파이버를 설치하면 10GbE, 25GbE, 40GbE, 100GbE, 400GbE, 해당 표준이 최종적으로 출시되면 아마도 800GbE 및 1.6TbE를 지원할 것입니다. - 업그레이드하기 위해 트랜시버만 교체하면 파이버 자체가 쓸모없게 되지 않습니다. 멀티모드는 각 세대의 고속 이더넷이 모달 대역폭 제한에 더 가까워지기 때문에 기술 수명주기가 더 짧습니다. 1990년대에 설치된 OM1/OM2 파이버는 2000년대 중반까지 10GbE에 적합하지 않게 되었고, 2000년대의 OM3은 현재 40/100GbE로 어려움을 겪고 있으며 OM4/OM5는 아마도 400GbE 또는 800GbE 정도의 한계에 부딪힐 것입니다.
20년 동안의 총 소유 비용 계산에서는 장기적으로 서비스를 유지하는 모든 링크에 대해 단일{1}모드를 강력하게 선호합니다.-짧은 링크라도 - 더 높은 초기 비용은 20년에 걸쳐 상각되는 반면, 멀티모드에서는 대역폭 업그레이드를 지원하기 위해 추가 광섬유 가닥으로 교체하거나 보완해야 할 수 있습니다. 문제는 가상의 미래 이익을 기반으로 경영진이 더 높은 초기 비용을 승인하도록 하는 것입니다. CFO는 건물 케이블링에 대해 45,000달러(멀티모드)와 68,000달러(단일{7}}모드) 견적을 보고 더 낮은 숫자를 선택했으며, 7년 후 멀티모드가 부적절하다고 판명되면 30,000달러 규모의 케이블 재-케이블링 프로젝트에 대해서는 생각하지 않습니다.
2004년 시설 전체에 OM2 광섬유(62.5/125{13}}미크론)를 설치한 병원 네트워크 작업에 참여했는데, 이는 당시 보유하고 있던 1GbE 인프라에 적합했습니다. 2014년에는 의료 영상 시스템(CT 스캐너, MRI, 디지털 방사선 촬영으로 대용량 파일 생성)에 10GbE가 필요했지만 OM2는 10GbE~33미터만 지원하고 대부분의 실행은 장비실 간 80{14}}150미터였습니다. 이전 다중 모드를 그대로 두고 병렬 단일{20}}모드 인프라를 설치하게 되었으며(제거하려면 운영 시설 전체에 걸쳐 벽과 천장을 열어야 했기 때문) 이제 두 개의 완전한 광케이블 플랜트가 있습니다. 하나는 덜 중요한 시스템에 대한 1GbE 연결에 사용되고, 다른 하나는 10GbE 의료 네트워크에 사용됩니다. 병원 운영 중단을 포함한 총 비용은 아마도 $200,000에 달할 것이며 처음에 단일 모드를 설치했다면 $80,000일 것입니다.
커넥터 유형 및 극성 고려 사항
OM3/OM4/OM5 다중 모드는 일반적으로 1/10GbE 애플리케이션용 LC 이중 커넥터(파이버 2개, 전송 1개, 수신 1개) 또는 40/100GbE 병렬 광학용 MPO/MTP 커넥터(단일 직사각형 커넥터에 파이버 8개, 12개 또는 24개)를 사용합니다. 한쪽 끝의 송신 파이버가 다른 쪽 끝의 파이버 수신에 연결되는 방식에 영향을 미치는 세 가지 극성 방법(TIA-568당 방법 A, 방법 B, 방법 C)이 있고 극성 유형을 혼합하면 우수한 광 전력을 갖는 것처럼 보이지만 트래픽을 전달하지 않는 비기능 링크가 발생하기 때문에 MPO 상황이 복잡해집니다. 나는 방법 B 브레이크아웃 어셈블리에 연결된 방법 A 트렁크 케이블로 판명된 "죽은" 40GbE 링크 문제를 해결하는 데 너무 많은 시간을 소비했습니다.
OS2 단일{1}}모드는 거의 항상 온프레미스 애플리케이션에서 LC 또는 SC 이중 커넥터를 사용합니다. SC는 이전 설치(1990년대{3}}2000년대 초반)에서 더 일반적이었고 패치 패널과 스위치 전면판에서 더 높은 포트 밀도를 허용하는 더 작은 크기로 인해 2005년 이후에는 LC가 지배적으로 사용되었습니다. 일부 초-고밀도-밀도 애플리케이션은 기존 LC 듀플렉스와 비슷한 크기의 커넥터 본체에 2~4개의 광섬유 쌍을 묶는 MDC(다-광섬유 분배 케이블) 또는 MXC 커넥터를 사용하지만 밀리미터 단위의 랙 공간이 중요한 대규모 데이터 센터 외부에서는 널리 채택되지 않았습니다.
케이블 구성 변형
실내 광섬유 케이블은 다양한 구성 유형의 - 타이트-버퍼 분배 케이블(단일 재킷에 여러 개의 개별적으로 버퍼링된 광케이블), 브레이크아웃 케이블(외부 재킷 내부에 자체 하위-재킷이 있는 여러 개의 단순 타이트-버퍼 광케이블) 및 집코드(그림-8개 단면에 2개의 타이트{4}}버퍼 광케이블-8-)이 있습니다. 분배 케이블은 커넥터로 종단되거나 사전 종단된 어셈블리에 접합되는 패치 패널 사이를 달리는 섬유 개수(12-144개 섬유)에 가장 경제적입니다. 브레이크아웃 케이블은 비용이 더 많이 들지만 각 광섬유에 개별 스트레인 릴리프를 제공하므로 패치 패널 없이 직접 장비를 연결하는 데 유용합니다. zipcord는 주로 짧은 패치 코드와 점퍼용입니다.
NEC 규정 준수에 대한 플레넘 대 라이저 등급 문제 - 플레넘(CMP 또는 OFNP) 케이블은{1}}도관이 없는 천장 위나 이중 바닥 아래의 공기 처리 공간에서 작동할 수 있으며 화재 시 화염을 전파하지 않고 연기/독성 가스를 최소화하는 재료를 사용합니다. 라이저(CMR 또는 OFNR) 케이블은 저렴하지만 수직 샤프트로 제한되며 플리넘 공간에 설치하는 경우 도관에 있어야 합니다. 플레넘과 라이저 광케이블의 성능 차이는 0입니다. - 동일한 광학 특성, 동일한 전송 기능 - 순전히 화재 안전 및 건축법 준수에 관한 것입니다. 가격 차이는 일반적으로 20-40%에 달합니다. 이는 어디에서나 라이저 정격 케이블을 사용하고 플레넘 요구 사항을 무시하려는 유혹을 불러일으킵니다. 그러나 이는 건물 검사 중에 표시되고 화재가 발생할 경우 잠재적으로 보험 적용이 무효화되는 코드 위반입니다.
GC가 마진을 압박하고 전기 하청업체가 케이블 비용을 4,000달러 절약하기를 원했기 때문에 계약자가 2021년 사무실 건물 프로젝트의 천장 공간에서 라이저{0}}등급 OM4를 끌어내려고 시도한 적이 있었습니다. 건물 검사관이 대략적인 검사 중에-이를 발견하여 모든 것을 제거하고-적절한 플레넘 케이블을 다시 잡아당기도록 했으며, 결국 수리에 15,000달러의 인건비와 일정 지연으로 인해 손해 배상이 발생하게 되었습니다. 4천 달러를 절약하는 데 4만 달러의 비용이 들었고 GC는 그 하위 직원을 다시 고용하지 않았습니다.
굽힘 반경 및 설치 방법
광섬유 케이블은 구리만큼 촘촘하게 구부릴 수 없습니다. - 설치 중 최소 굴곡 반경은 일반적으로 표준 광케이블의 경우 케이블 직경의 10배, 굴곡에 민감하지 않은 광케이블의 경우 7.5x입니다(단일-모드의 경우 G.657.A2/B3, 멀티모드에 최적화된 OM4+ 굴곡-). 이러한 제한은 설치 중 동적 굴곡에 적용됩니다. 영구 설치 시 고정 굽힘은 약간 더 빡빡할 수 있습니다(굽힘-최적화 유형의 경우 직경의 5배). 이러한 한계를 초과하면 신호를 감쇠시키는 마이크로벤딩 손실이 발생하여 잠재적으로 간헐적으로 작동하거나 온도 변화가 광섬유에 스트레스를 줄 때 실패하는 한계 링크가 발생할 수 있습니다.
당김 장력도 설치 중 대부분의 실내 케이블에 대해 최대 - 225파운드에 중요합니다. 이는 많은 것처럼 들리지만 여러 굴곡이 있는 도관을 통해 길게 당기면 빠르게 도달합니다. 장력 모니터링 장비가 존재하지만 설치 비용이 추가되므로 많은 계약업체에서는 힘들게 느껴질 때까지 당기고 정격을 초과하지 않기를 바랍니다. 이로 인해 즉시 나타나지 않을 수도 있지만 광케이블 수명과 신뢰성이 감소되는 잠재적인 손상이 발생합니다.
섬유 설치의 문제점은 당기는 동안 아무 것도 손상되지 않았는지 확인하는 쉬운 현장 테스트가 없다는 것입니다. - OTDR은 감쇠 및 반사 손실을 측정할 수 있지만 마이크로 벤딩 손상은 처음에는 허용 가능한 한도 내에 들어가는 경우가 많으며 열 순환이나 기계적 응력으로 인해 몇 달 또는 몇 년에 걸쳐 미세 균열이 전파된 후에만 문제가 됩니다. 따라서 시운전 시 테스트를 잘 통과하고 승인 테스트를 통과한 다음 18개월 후 광케이블이 겉보기에 무작위로 실패하기 시작하면 문제가 발생하는 설치를 얻게 됩니다.
더 나은 접근 방식에는 적절한 설치 감독(실제로 설치자를 관찰하고 날카로운 굽힘이나 과도한 당기는 힘과 같은 사례가 보이면 설치를 중지함), 광케이블 취급에 대한 필수 교육, 적절한 서비스 루프 구축, 광케이블이 지속적인 장력을 받지 않도록 종료 지점의 스트레인 릴리프 구축이 포함됩니다. 설치 인건비가 5-10% 더 많이 들지만 대부분의 장기적인 안정성 문제를 방지할 수 있습니다.
실내 애플리케이션용 단일{0}}모드 대 다중 모드는 궁극적으로 10GbE가 충분하고 40/100GbE가 필요하지 않은 100미터 미만의 단기 실행에 대한 거리 요구 사항, 업그레이드 계획 및 예산 제약으로 귀결됩니다. OM3은 제대로 작동하고 비용을 절약합니다. 향후 40GbE+로 업그레이드할 수 있는 100-300미터 실행의 경우 OM4는 필요한 헤드룸을 제공합니다. 300미터를 초과하는 모든 링크 또는 10년 이상 서비스를 유지하는 모든 링크의 경우 단일{15}}모드 OS2는 더 높은 초기 비용에도 불구하고 더 나은 장기적 가치를 제공합니다. 어떤 광케이블 유형을 선택하든 관계없이 설치 품질을 낮추지 마십시오. 잘못된 설치 관행은 최고의 광케이블의 잠재력도 파괴하기 때문입니다.