هل يجب عليك اختيار الوضع الفردي مقابل الألياف المتعددة الأوضاع؟
الألياف متعددة الأوضاع ليست أرخص. أحتاج أن أقول هذا مقدمًا لأنني أمضيت ساعات طويلة في إجراء مكالمات مع فرق المشتريات التي أحرقتها هذه الفكرة الخاطئة. تكلفة الكابل أقل لكل متر، نعم. ولكن عندما تضيف أجهزة إرسال واستقبال، وتأخذ في الاعتبار دورة الترقية، وتأخذ في الاعتبار احتمال أن تحتاج شبكة 10G إلى سعة 100G في غضون أربع سنوات، فإن الوضع الفردي يأتي في كثير من الأحيان في المقدمة.
ومع ذلك، لست هنا لأخبرك أن الوضع الفردي هو الحل دائمًا. إنه ليس كذلك. تستفيد الكثير من التطبيقات حقًا من الأوضاع المتعددة. تكمن المشكلة في أن معظم مقالات المقارنة تتعامل مع هذا الأمر باعتباره تمرينًا فنيًا محايدًا في حين أنه في الواقع سؤال يتعلق بالتخطيط المالي بأفق زمني يبلغ -عشر سنوات.
أعمل في الجانب التجاري في FOCC، وقد شاركت في مشاريع الألياف عبر مراكز البيانات، وعمليات نشر 5G، وشبكات الحرم الجامعي للمؤسسات. ما تعلمته هو أن الاختيار بين الوضع الفردي والوضع المتعدد لا يعود أبدًا إلى القدرة التقنية. كلاهما يعمل. السؤال هو أيهما أقل تكلفة على مدار عمر البنية الأساسية لديك، ويعتمد هذا الحساب على عوامل نادرًا ما تظهر في أوراق المواصفات.
المسافة تحدد كل شيء آخر
يفسر اختلاف القطر الأساسي سبب اختلاف سلوك هذه الألياف. يستخدم الوضع الفردي نواة يبلغ سمكها 9 ميكرومتر، أي ما يعادل تقريبًا عُشر عرض شعرة الإنسان. ينتقل الضوء عبر مسار واحد بأقل قدر من التشتت. تحتوي الألياف متعددة الأوضاع على نواة يبلغ طولها 50 ميكرومتر (أو 62.5 ميكرومتر في درجات OM1/OM2 القديمة)، مما يسمح لمئات من أوضاع الإضاءة بالانتشار في وقت واحد. تنتقل هذه الأوضاع عبر مسارات مختلفة، وتصل في أوقات مختلفة قليلاً. يحد هذا التشتت المشروط من المدى الذي يمكن أن تنتقل إليه الإشارة قبل أن تصبح غير قابلة للقراءة.
حد 10 جيجابت في الثانية
OM4 <400 م
حد 100 جيجابت في الثانية
OM4 <150 م
حد 400 جيجابت في الثانية
OM4 <100 م
عند سرعة 10 جيجابت في الثانية، يحافظ تأثير التشتيت هذا على وضع OM4 المتعدد على مسافة أقل من 400 متر. عند سرعة 100 جيجابت في الثانية، ينخفض الحد إلى 150 مترًا. وبسرعة 400 جيجابت في الثانية، فإنك تنظر إلى مسافة 100 متر بالكاد.
الوضع الفردي ليس لديه هذه المشكلة. تحمل ألياف OS2 نفسها سرعة 10 جيجابت في الثانية لمسافة 40 كيلومترًا باستخدام بصريات ER، أو 400 جيجابت في الثانية لمسافة 10 كيلومترات باستخدام وحدات LR4. الألياف نفسها ليست العامل المحدد. فقط أجهزة الإرسال والاستقبال هي التي تحدد مدى وصولك.
لذا فإن السؤال الأول في أي قرار يتعلق بالألياف هو ببساطة: ما هي المدة الأطول التي تقطعها؟
إذا بقي كل رابط في مشروعك أقل من 150 مترًا، فسيظل الوضع المتعدد قابلاً للتطبيق بسرعة 100 جيجابت في الثانية. إذا وصل حتى وصلة أساسية واحدة إلى 300 متر، فستحتاج إلى وضع واحد لهذا المقطع. وبمجرد شراء أجهزة إرسال واستقبال أحادية الوضع على أي حال، تتغير ديناميكيات التكلفة.
انهيار التكلفة الحقيقية
سأعرض لك الأرقام الفعلية لأن العبارات الغامضة حول "كون الوسائط المتعددة أرخص" لا تساعد أي شخص على اتخاذ القرارات.
كابل الأليافالتسعير(الطلبات التقريبية بالجملة):
الوضع الفردي OS2 داخلي/خارجي: 0.06 دولار إلى 0.10 دولار للمتر
الوضع المتعدد OM3: 0.18 دولار إلى 0.22 دولار للمتر
الوضع المتعدد OM4: من 0.25 دولارًا إلى 0.32 دولارًا للمتر
الوضع المتعدد OM5: من 0.35 دولارًا إلى 0.45 دولارًا للمتر
تبلغ تكلفة الكابل أحادي الوضع 60-70% أقل من الكابل متعدد الأوضاع المكافئ. هذا يفاجئ الناس. الافتراض القائل بأن "أرخص=أبسط" لا ينطبق هنا لأن الملف التعريفي الأساسي للمؤشر المتعدد الأوضاع - يتطلب تصنيعًا أكثر تعقيدًا من تصميم مؤشر الخطوات للوضع الفردي.
أسعار أجهزة الإرسال والاستقبال (متوافقة مع الجهات الخارجية-، في سوق 2024-2025):
تهيمن تكاليف جهاز الإرسال والاستقبال هذه على عمليات النشر على مسافة -قصيرة. لا يستخدم الرابط الذي يبلغ طوله 50 مترًا الكثير من الكابلات في كلتا الحالتين، لذا فإن فرق 110 دولارات بين أجهزة الإرسال والاستقبال 100 جيجا SR4 وCWDM4 يفوق توفير الكابلات.
مقارنة تكلفة الارتباط على مسافات مختلفة (100 جيجابت في الثانية):
50 مترا
مسار متعدد الأوضاع:
99 دولارًا (البصريات) + 16 دولارًا (الكابل)
المجموع: ~ 214 دولارًا
مسار الوضع الفردي:
209 دولارًا (البصريات) + 8 دولارات (الكابل)
المجموع: ~ 227 دولارًا
يفوز الوضع المتعدد بمبلغ 13 دولارًا
150 متر
مسار متعدد الأوضاع:
99 دولارًا (البصريات) + 48 دولارًا (الكابل)
المجموع: 147 دولارًا
مسار الوضع الفردي:
209 دولارًا (البصريات) + 12 دولارًا (الكابل)
المجموع: 221 دولارًا
يفوز الوضع المتعدد بمبلغ 74 دولارًا
300 متر
المتعدد SR4:
فشل الارتباط
مسار الوضع الفردي:
209 دولارًا (البصريات) + 24 دولارًا (الكابل)
المجموع: 233 دولارًا
الوضع الفردي ضروري
تقع نقطة التقاطع على بعد حوالي 200-250 مترًا لتطبيقات 100 جيجابت في الثانية. وتحت ذلك، تكون تكاليف الأوضاع المتعددة أقل لكل رابط. وفوق ذلك، لا يعمل الوضع المتعدد على الإطلاق.
توقعات التكلفة لخمسة-سنوات
هنا تصبح قرارات الشراء مثيرة للاهتمام. أو مؤلمة، اعتمادًا على ما إذا كنت تخطط للمستقبل.
تقوم إحدى الشركات اليوم بتثبيت الوضع المتعدد OM3 لشبكة بسرعة 10 جيجابت في الثانية. قد يتكلف كل رابط 45 دولارًا بما في ذلك أجهزة الإرسال والاستقبال والكابلات. يبدو اقتصادية.
وبعد ثلاث سنوات، دفعتهم متطلبات عرض النطاق الترددي نحو 100 جيجابت في الثانية. لكن OM3 يصل إلى 100 متر فقط بهذه السرعة، ويصل طول عدة أشواط أساسية إلى 180-250 مترًا. لن تعمل هذه الروابط مع بصريات 100G SR4.
الخيارات في تلك المرحلة:
- استبدل OM3 بـ OM4 (تحسين هامشي، لا يزال يقتصر على 150 مترًا عند 100 جيجا)
- استبدال الوضع المتعدد بوضع واحد (الحل الصحيح، باهظ الثمن)
- قبول قيود النطاق الترددي على المدى الطويل (الديون الفنية)
إن استبدال البنية التحتية للألياف يكلف أكثر بكثير من التركيب الأولي. أنت تدفع مقابل الإزالة، والكابل الجديد، والإنهاءات الجديدة، والاختبار، والنفقات العامة لإدارة المشروع لتنسيق التحديث مع الحفاظ على تشغيل الشبكة.
لقد رأيت تقديرات تتراوح بين 40 إلى 75 يورو لكل متر لاستبدال الألياف بالكامل في المرافق المشغولة، مقارنة بـ 15 إلى 25 يورو لكل متر لتركيبات البناء الجديدة.
توقعات التكلفة الإجمالية للملكية لنشر 200 رابط، 10 جيجا بايت مبدئيًا مع ترقية 100 جيجا مخطط لها:
| عنصر التكلفة | مسار OM4 المتعدد | مسار OS2 أحادي الوضع |
|---|---|---|
| الألياف الأولية (متوسط 80 مترًا) | €3,200 | €1,280 |
| أجهزة الإرسال والاستقبال الأولية 10G | €4,000 | €5,400 |
| السنة 1 المجموع | €7,200 | €6,680 |
| السنة 3: ترقية جهاز الإرسال والاستقبال 100G | €19,800 | €41,800 |
| السنة 3: استبدال الألياف (إذا لزم الأمر) | €12,000+ | €0 |
| إجمالي البنية التحتية لمدة 5 سنوات | €39,000+ | €48,480 |
انتظر. هل يكلف الوضع الفردي أكثر في هذا السيناريو؟
نعم، إذا ظلت جميع مساراتك أقل من 150 مترًا ولا تحتاج إلى استبدال الألياف. يضيف قسط جهاز الإرسال والاستقبال عددًا كبيرًا من الارتباطات.
لكن قم بتغيير الافتراضات قليلاً. دفع متوسط طول الجري إلى 120 مترًا. فجأة تجاوزت بعض الروابط مدى وصول OM4 إلى 100 جيجا بايت. أنت الآن بحاجة إلى استبدال الألياف بنسبة 15-20% من عمليات التشغيل:
| السيناريو المعدل | مسار متعدد الأوضاع | مسار وضع واحد |
|---|---|---|
| استبدال الألياف للعام الثالث (40 وصلة × 60 يورو/م × 120 م) | €28,800 | €0 |
| المجموع المنقح لمدة 5 سنوات | €55,800 | €48,480 |
يوفر الوضع الفردي 7,320 يورو. ولديك مساحة تصل إلى 400 جيجابت في الثانية وما بعدها.
الدرس المستفاد: يفوز الوضع المتعدد بتكلفة خالصة فقط عندما تظل المسافات قصيرة ولا تحتاج أبدًا إلى الترقية إلى ما هو أبعد مما يدعمه OM4. كلا الشرطين يجب أن يستمرا.
لماذا انتقل مشغلو النطاق الفائق إلى الوضع الفردي
نشر فريق Meta الهندسي تحليلاً للبنية التحتية الضوئية 100G الخاصة بهم مرة أخرى في عام 2017. والنتيجة الرئيسية: توفر الألياف أحادية الوضع تكلفة إجمالية أقل لملكية التوصيلات البينية لمراكز البيانات على الرغم من ارتفاع تكاليف جهاز الإرسال والاستقبال. كانت عبارتهم هي "مسافة التدقيق المستقبلية- من خلال أجيال متعددة من تطور معدل البيانات" (المصدر: Engineering.fb.com/2017/03/08/data-center-engineering/designing-100g-optical-connections/).
لم يتم تحسينهم للنشر اليوم. لقد كانوا يقومون بتحسين التكلفة التراكمية البالغة 40 جيجا، ثم 100 جيجا، ثم 400 جيجا، ثم ما يأتي بعد ذلك، وكلها تعمل في نفس مصنع الألياف.
اتخذت شركات جوجل ومايكروسوفت وأمازون قرارات مماثلة بشأن البنية التحتية. عندما تقوم بنشر الملايين من وصلات الألياف الضوئية عبر مئات المرافق، فإن إجراء حساب التكلفة الدائمة بشكل صحيح أكثر أهمية من تقليل الإنفاق لمدة عام-واحد.
عادة ما يكون للمشترين من المؤسسات قيود مختلفة. النطاق الأصغر يعني أن نسبة التوفير من أجهزة الإرسال والاستقبال متعددة الأوضاع الأرخص يمكن أن تهيمن. إن آفاق التخطيط الأقصر تجعل مسألة تكلفة الترقية تبدو بعيدة المنال. تكافئ دورات الميزانية الإنفاق الأولي المنخفض على تحسين دورة الحياة.
أنا أتفهم هذه الضغوط. لقد حضرت اجتماعات حيث رفض الفريق المالي أي خيار يؤدي إلى زيادة الإنفاق الرأسمالي لهذا الربع، بغض النظر عن الآثار المترتبة على-المدى الطويل. هذا هو الاعتبار التجاري المشروع. ما عليك إلا أن تدرك أنها مقايضة مالية-وليست مقايضة فنية.
وأوضح الدرجات المتعددة
إذا قررت أن الوضع المتعدد يناسب تطبيقك، فإن تحديد الدرجة المناسبة أمر مهم.
OM1 وOM2 (تراث)
لا يمكن لمراكزها التي يبلغ حجمها 62.5 ميكرومتر أن تدعم النقل الحديث عالي السرعة-بكفاءة. يوصي معيار TIA-568.3-E الحالي بعدم تثبيت OM1/OM2 الجديدة. إذا اقتبس لك شخص ما هذه الدرجات، فاسأل عن خبرته.
OM3
يستخدم نواة الليزر-المحسنة بحجم 50 ميكرومتر مع عرض نطاق ترددي مشروط فعال يبلغ 2000 ميجاهرتز·كم عند 850 نانومتر. الحد الأقصى للوصول بسرعة 10 جيجابت في الثانية هو 300 متر. بسرعة 100 جيجابت في الثانية مع بصريات SR4، تحصل على 100 متر.
OM4
يزيد عرض النطاق الترددي إلى 4700 ميجا هرتز · كم، ويمتد نطاق 10 جيجا إلى 400 متر و100 جيجا يصل إلى 150 مترًا. يستخدم أيضًا سترة مائية، لذا فإن وضع العلامات مهم لتحديد الهوية.
OM5
يحافظ على عرض النطاق الترددي OM4 عند 850 نانومتر مع إضافة الأداء عبر نطاق 850-953 نانومتر لتعدد الإرسال بتقسيم طول الموجة القصيرة (SWDM). يتيح ذلك سعة أعلى على نفس أزواج الألياف باستخدام أطوال موجية متعددة. لون السترة أخضر ليموني. لقد أثبتت هذه التقنية كفاءتها ولكن اعتمادها لا يزال محدودًا لأن البصريات المتوازية (SR4، SR8) قد استوفت معظم احتياجات النطاق الترددي قصير المدى دون الحاجة إلى تعقيد SWDM.
ملاحظة التوافق الحرجة:
يستخدم OM1/OM2 نوى بحجم 62.5 ميكرومتر. يستخدم OM3/OM4/OM5 نوى بحجم 50 ميكرومتر. لا يمكنك توصيل أحجام أساسية مختلفة مباشرةً. يؤدي عدم التطابق إلى فقدان شديد للإشارة، عادة ما يكون 3-4 ديسيبل أو أكثر، وهو ما يكفي في كثير من الأحيان لقطع الارتباط بالكامل. تتطلب الترقية من OM1/OM2 القديم استبدالًا كاملاً في القطاعات المتأثرة، وليس فقط تغييرات في جهاز الإرسال والاستقبال.
م واحدمعايير القصيدة التي تهم
تتبع الألياف أحادية الوضع توصيات ITU-T G.652 وG.657 بدلاً من تسميات OM.
G.652.D
المعيار الحالي للألياف ذات الأغراض العامة-أحادية الوضع. تتضمن المواصفات الرئيسية أقصى توهين يبلغ 0.4 ديسيبل/كم عند 1310 نانومتر و0.25 ديسيبل/كم عند 1550 نانومتر، وتشتت وضع الاستقطاب أقل من 0.2 ps/√km، وخصائص ذروة الماء المنخفضة التي تتيح CWDM عبر طيف 1260-1625 نانومتر. يتعامل هذا الصف بشكل أساسي مع جميع تطبيقات المؤسسات ومراكز البيانات.
G.657
يضيف عدم حساسية الانحناء للتثبيتات التي لا يمكن فيها تجنب التوجيه المحكم. يتحمل G.657.A1 نصف قطر انحناء يبلغ 10 مم مع الحفاظ على التوافق الكامل مع دفعات G.652.DG657.A2 التي تصل إلى 7.5 مم. يصل طول G.657.B3 إلى 5 مم ولكن مع بعض المفاضلات الخاصة بتوافق الوصلات-.
لعمليات نشر 5G الأمامية
حيث يتم توجيه الألياف عبر صناديق التوصيل الضيقة وحوامل الكابلات الكثيفة، أصبح G.657.A2 هو الخيار الافتراضي. تواجه الألياف القياسية G.652.D زيادات قابلة للقياس في الفقد عند نصف قطر الانحناء أقل من 15 مم. تتجنب الألياف غير الحساسة Bend- هذه المشكلة دون الحاجة إلى إجراءات معالجة خاصة.
OS1 وOS2
تسميات TIA التي تعادل تقريبًا متغيرات G.652. يحدد OS2 حدود التوهين الأكثر صرامة (0.4 ديسيبل/كم كحد أقصى) ويفضل عمومًا للتركيبات الجديدة.
مشكلة الموصل لا أحد يريد مناقشتها
لقد رأيت حالات فشل في الشبكة ناجمة عن تلوث الموصل أكثر من عدم تطابق أي نوع من الألياف.
تنص جمعية الألياف البصرية على أن الموصلات المتسخة تسبب غالبية مشكلات شبكة الألياف. يقوم جسيم غبار واحد بحجم 1 ميكرومتر على الواجهة الطرفية للموصل أحادي الوضع بحجب ما يقرب من 1% من الضوء، مما يؤدي إلى فقدان إدخال يبلغ حوالي 0.05 ديسيبل. قم بتجميع عدد قليل من الاتصالات الملوثة عبر رابط ما، وبذلك تستهلك ميزانية الخسارة بالكامل.
تنظيف كل اتصال قبل التزاوج ليس أمرًا اختياريًا. إنه إلزامي.
ومع ذلك، أقوم بانتظام بزيارة المواقع التي يتخطى فيها الفنيون هذه الخطوة لأنهم في عجلة من أمرهم أو يفترضون أن التجميعات التي تم إنهاؤها في المصنع-تصل سليمة. إنهم لا يفعلون ذلك دائمًا.
يُنشئ النوع المصقول APC مقابل UPC وضع فشل آخر. تتمتع موصلات APC بوجه نهائي بزاوية 8-درجة مما يقلل من الانعكاس الخلفي. موصلات UPC لها طلاء مسطح. هذه غير متوافقة ميكانيكيا. يؤدي توصيل APC الأخضر إلى UPC الأزرق إلى إنشاء فجوة هوائية تؤدي إلى خسارة قدرها 10 ديسيبل أو أكثر. يكفي لكسر أي رابط تماما.
الترميز اللوني موجود لهذا السبب. اللون الأخضر يعني APC. الأزرق يعني UPC. لا تقم بتزاوجهم معًا أبدًا تحت أي ظرف من الظروف.
توصيات التطبيق
المهام المرجعية لمركز البيانات والحامل الداخلي-.
متعدد الأوضاع OM4 مع موصلات LC مزدوجة أو MTP/MPO. المسافات التي تقل عن 10 أمتار تجعل تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال مهيمنة. 100يعمل G SR4 بشكل مثالي.
العمود الفقري لمركز البيانات-يربط بين الأوراق
تقييم المسافة. تحت مسافة 100 متر، تظل الأوضاع المتعددة فعالة من حيث التكلفة-. فوق 150 مترًا أو التخطيط للترحيل 400 جيجا، حدد الوضع الفردي من البداية.
ربط مركز البيانات (الحرم الجامعي أو المترو)
وضع واحد فقط. وتتراوح المسافات من مئات الأمتار إلى عشرات الكيلومترات. لا يوجد خيار متعدد الأوضاع.
العمود الفقري لبناء المؤسسة
الوضع الفردي للجري لمسافة تتجاوز 150 مترًا أو عند توقع سرعات مستقبلية تصل إلى 100G+. الوضع المتعدد مقبول لعمليات التشغيل القصيرة بدون خطط ترقية.
وصلة أمامية 5G (من RU إلى DU)
الوضع الفردي، عادةً G.657.A2 لتحمل الانحناء. تصل المسافات عادة من 100 متر إلى 20 كيلومترا. تتطلب بروتوكولات CPRI وeCPRI المستخدمة في التوصيل الأمامي اتصالاً ثابتًا بزمن انتقال منخفض- مما قد يؤثر على حدود المسافة الخاصة بالوضع المتعدد.
الصناعية والتصنيع
أي نوع حسب المسافة. إن المناعة الكهرومغناطيسية للألياف تجعلها مثالية للبيئات التي تحتوي على معدات كهربائية ثقيلة أو عمليات لحام أو محركات متغيرة التردد. يصبح الاختيار مجرد مسافة وحساب الترقية.
اتخاذ قرارك
تجاهل أي شخص يخبرك أن هناك إجابة عالمية. يعتمد الاختيار الصحيح على المسافات المحددة، وخريطة طريق النطاق الترددي، وعدد الارتباطات، ورغبة مؤسستك في مشاريع تحديث البنية التحتية.
بالنسبة لعمليات النشر التي تقل في الغالب عن 100 متر ولا توجد خطط تتجاوز 100 جيجابت في الثانية، يعمل OM4 متعدد الأوضاع على تقليل التكلفة الإجمالية. مركب توفير جهاز الإرسال والاستقبال عبر أعداد الارتباطات العالية.
بالنسبة لعمليات النشر ذات المسافات المختلطة، بما في ذلك بعض عمليات التشغيل في نطاق 150-500 متر، يعمل الوضع الفردي على التخلص من مخاطر اكتشاف ما بعد التثبيت بأن بعض الارتباطات لا يمكنها دعم النطاق الترددي المستهدف.
بالنسبة لعمليات النشر التي تخطط للترحيل النهائي إلى سرعة 400 جيجابت في الثانية أو أكثر، يوفر الوضع الفردي أوضح مسار للترقية. لن تحتاج الألياف نفسها إلى الاستبدال عندما تتقدم تكنولوجيا جهاز الإرسال والاستقبال.
نقوم بتصنيع كلا النوعين. وليس لدينا أي حافز مالي لدفع أحدهما على الآخر. ما لدينا هو تجربة مشاهدة العملاء وهم ينجحون من خلال الاختيارات المناسبة ويعانون من البنية التحتية غير المتطابقة. الهدف هو مطابقة الألياف لمتطلباتك الفعلية، وليس بيع أي شيء يولد لك أكبر طلب.
إذا لم تكن متأكدًا من موقفك المحدد، فأرسل إلينا جدول الارتباط الخاص بك مع المسافات والسرعات المخططة. يمكننا تصميم سيناريوهات التكلفة ونوضح لك بالضبط أين تقع نقاط التوقف لمشروعك.
توفر FOCC Fiber مجموعات قنوات MTP/MPO وكابلات توصيل الألياف ومقسمات PLC وحلول FTTA لمراكز البيانات والبنية التحتية للاتصالات. يتوفر الدعم الهندسي للتكوينات المخصصة والمشروعات ذات الحجم الكبير-.
