Сравнение оптоволоконных и медных кабелей

С увеличением скоростей интерфейсов чаще используются оптоволоконные кабели. На скоростях свыше 10Gb/s медные кабели и соединения показывают слишком большое затухание сигнала даже на коротких расстояниях, например в пределах одного шкафа.

Одномодовое и многомодовое волокно

Оптические волокна могут быть одномодовыми или многомодовыми. Одномодовое волокно обычно имеет сердцевину диаметром порядка 9 микрон, меньшие дисперсионные искажения, чем мультимодовое и может передавать данные на расстояние 80-100 километров или более, в зависимости от скорости передачи, трансиверов и размеров буферов коммутаторов.

Мультимодовое волокно имеет сердцевину диаметром 50 или 62.5 микрон и поддерживает дистанции до 600 метров. Дистанция также зависит от скорости передачи и используемых трансиверов.

В расчете на один метр, одномодовые и мультимодовые кабели стоят примерно одинаково. Однако, некоторые другие компоненты, требуемые для передачи по одномодовым кабелям стоят дороже, чем их мультимодовые аналоги.

Срок жизни оптических кабелей составляет 15-20 лет, поэтому при планировании сети нужно выбирать кабели, которые бы поддерживали устаревшие, актуальные и будущие скорости передачи данных. Следует также помнить, что прокладка новых кабелей может быть трудоемкой, особенно при монтаже в уже существующих сетях.

Существуют следующие обозначения оптоволоконных кабелей:

Мультимодовые: OM1, OM2, OM3, OM4.
Одномодовые: OS1 — для внутренней прокладки, OS2 — для внешней.

OM3 и OM4 — это новые мультимодовые кабели, которые поддерживают приложения 10GbE. Это единственные мультимодовые кабели, включенные в стандарт IEEE 802.3ba 40G/100G Ethernet, ратифицированный в июне 2010 года. Скорости в 40G и 100G достигаются путем соединения нескольких параллельно работающих каналов вместе. В стандарте определены расстояния в 100 метров для OM3 и в 150 метров для OM4 для 40GbE и 100GbE. Это только приблизительные оценки — настоящие устройства, поддерживающие 40GbE и 100GbE могут работать на меньших расстояниях. Кабель OM4 может работать в сетях 32GFC на расстояниях до 100 метров.

Кабели OM2, OM3, и OM4 (50 микрон), а также OS1 (9 микрон) обладают очень небольшим радиусом изгиба, при котором начинаются потери сигнала. Для обозначения этой особенности кабелей OM2, OM3 и OM4 используется термин BOMMF (Bend-optimized multi-mode fiber).

Одномодовые кабели OS1 и OS2 используются для передачи на дистанции до 10 000 м со стандартными трансиверами и могут использоваться для передачи на еще большие расстояния с использованием специальных трансиверов и коммутационной инфраструктуры.

Требования к качеству кабеля

Рабочий комитет по телекоммуникационным кабельным системам (TR-42) Ассоциации телекоммуникационной индустрии США (TIA) в 2012 году одобрил публикацию нового стандарта телекоммуникационной инфраструктуры для центров обработки данных TIA-942-A. Изменения были внесены для соответствия спецификации современным пропускным способностям и нормам энергоэффективности, а также согласованием с актуальными международными стандартами.

Самые важные изменения, касающиеся магистральных и горизонтальных соединений:

• Минимальное требование к медному кабелю — кабель категории 6. Для сетей Ethernet рекомендуется кабель категории 6a.
• Минимальное требование к оптоволоконному кабелю — OM3, рекомендуется использовать кабели категории OM4.
• Стандартный разъем для SFP-модулей — LC.

Стандарты, использующие оптоволоконные кабели 10 GbE

10 GBASE-SR — наиболее распространенный стандарт, использующий SFP+ с оптическим трансивером на скорости 10Gb. Считается кабелем «ближнего действия».

10 GBASE-LR — кабели «дальнего действия», используются кабели с одномодовым волокном.

Различие кабелей для внутренней и внешней прокладки

Кабели для внешней прокладки имеют дополнительную защиту от влаги и ультрафиолета. Существуют также универсальные кабели, сочетающие в себе защиту от влаги, ультрафиолета и огня для прокладки кабелей внутри и снаружи здания без дополнительных разрывов кабеля.

Характеристики оптоволоконного кабеля

Максимальная дистанция для передачи данных

Расстояния в настоящих конфигурациях обычно меньше, чем приведенные в таблице. Значения расстояний приводятся для мультимодовых кабелей с длиной волны 850 нм. Кабели с длиной волны 1300 нм поддерживают большие расстояния.

Активные и пассивные патч-корды

Пассивные патч-корды подходят для большинства интерфейсов. Но с увеличением скорости передачи данных пассивные патч-корды не обеспечивают передачи на достаточное расстояние и занимают слишком много места. Поэтому для высокоскоростных соединений, таких как 6Gbps SAS начинают использоваться активные патч-корды с медными кабелями. Активные патч-корды включают в себя компоненты для усиления сигнала и уменьшения шума. При этом можно использовать меньшие по размеру кабели, но увеличивать дистанцию передачи. Активные медные патч-корды дешевле и потребляют меньше электроэнергии, чем аналогичные с оптоволоконными кабелями.

Стандарты Ethernet, использующие медные кабели

1000BASE-T обычно используется в сетях 1Gb Ethernet и 1Gb iSCSI. Это витая пара с коннектором RJ-45. Для соединений используются кабели категорий Cat5e и Cat6.

10GBASE-T поддерживает траффик сетей 10Gb Ethernet и 10Gb iSCSI. Используется такой же кабель, как и в 1000BASE-T, только категории Cat6a. Максимальная длина кабеля — 100 метров. Кабели категории 6 также могут работать в сетях 10GBASE-T на расстоянии до 55 метров, но требуют предварительного тестирования.

10GBASE-CR — патч-корд Twinaxial кабеля или «Twinax» (также известный как DAC — Direct Attach Copper), самый популярный тип кабеля для сетей 10GbE, обжатый SFP+ трансиверами. Возможно использовать кабели длиной 1м, 3м, 5м, 7м, 8.5м и более. Самые распространенные — 3м и 5м.

10GBASE-CX4 — редко используемый стандарт. Данный тип кабеля и коннектор раньше активно использовались в технологии InfiniBand SDR / DDR.