Seberapa Jauh Kabel Fiber Optic Dapat Dijalankan? Batas Jarak Dijelaskan

Kabel serat optik dapat dijalankan dimana saja 2 kilometer hingga lebih dari 100 kilometer tanpa regenerasi sinyal, tergantung pada jenis kabel dan aplikasinya. Serat mode tunggal (SMF) mendukung jarak hingga 40-100 kilometer untuk aplikasi standar, sedangkan serat multimode (MMF) biasanya terbatas pada 300 meter hingga 2 kilometer . Jarak sebenarnya bergantung pada faktor-faktor termasuk jenis serat, panjang gelombang, peralatan jaringan, dan persyaratan kualitas sinyal.

Kemampuan Jarak Serat Mode Tunggal

Serat mode tunggal dirancang untuk transmisi jarak jauh dan mewakili tulang punggung jaringan telekomunikasi di seluruh dunia. Diameter intinya yang kecil (8-10 mikron) memungkinkan cahaya merambat dalam satu jalur, meminimalkan dispersi sinyal dan memungkinkan jangkauan yang luar biasa.

Aplikasi Mode Tunggal Standar

Untuk penerapan jaringan pada umumnya, serat mode tunggal mencapai jarak berikut:

• 1000BASE-LX (1 Gbps): Hingga 10 kilometer dengan optik standar, dapat diperpanjang hingga 40 kilometer dengan modul yang ditingkatkan
• 10GBASE-LR (10 Gbps): Jangkauan standar 10 kilometer, dengan 10GBASE-ER mencapai 40 kilometer
• 40GBASE-LR4 dan 100GBASE-LR4: 10 kilometer untuk interkoneksi pusat data berkecepatan tinggi
• Varian jangkauan jauh (ER/ZR): 40-80 kilometer untuk jaringan metropolitan dan regional

Solusi Jangkauan yang Diperluas

Dengan peralatan khusus, serat mode tunggal dapat menjangkau jarak yang lebih jauh. Sistem multiplexing divisi panjang gelombang padat (DWDM) secara rutin mengirimkan sinyal lebih dari 1.000 kilometer dengan menggunakan berbagai panjang gelombang dan amplifier optik. Kabel bawah laut yang menghubungkan benua menggunakan serat mode tunggal untuk menjangkaunya 10.000 kilometer melintasi dasar laut, dengan repeater ditempatkan setiap 50-100 kilometer untuk meregenerasi sinyal.

Batasan Jarak Serat Multimode

Serat multimode memiliki diameter inti yang lebih besar (50 atau 62,5 mikron) yang memungkinkan beberapa mode cahaya merambat secara bersamaan. Meskipun hal ini membuatnya lebih mudah untuk digunakan dan lebih murah untuk jarak pendek, hal ini menciptakan dispersi modal yang secara signifikan membatasi jangkauan transmisi.

Polanya jelas: seiring dengan peningkatan kecepatan data, kemampuan jarak multimode menurun. Untuk Aplikasi 40 dan 100 Gbps , bahkan serat OM5 terbaru dibatasi hingga 100-150 meter, sehingga hanya cocok untuk lingkungan pusat data yang peralatannya berada dalam jarak dekat.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Jarak Penularan

Anggaran Daya Optik

Anggaran daya optik mewakili jumlah kehilangan sinyal yang dapat ditoleransi sistem antara pemancar dan penerima. Transceiver biasa mungkin mengirimkan pada -3dBm dan memerlukan daya terima minimum sebesar -20dBm , menyediakan anggaran daya sebesar 17 dB. Setiap konektor, sambungan, dan meteran kabel menghabiskan sebagian dari anggaran ini melalui kehilangan penyisipan dan atenuasi.

Seleksi Panjang Gelombang

Panjang gelombang yang berbeda mengalami tingkat redaman yang berbeda dalam serat. Panjang gelombang yang paling umum dan karakteristiknya meliputi:

• 850nm: Digunakan dalam serat multimode, redaman 2,5-3,5 dB/km, jangkauan terpendek
• 1310nm: Umum untuk mode tunggal, redaman 0,35-0,5 dB/km, bagus untuk jarak menengah
• 1550nm: Lebih disukai untuk jarak jauh, redaman 0,2-0,25 dB/km, memungkinkan jangkauan maksimum

Kualitas dan Pemasangan Kabel

Praktik pemasangan yang buruk secara signifikan mengurangi jarak efektif. Microbends dari radius lentur yang ketat , tekanan pada konektor, dan kontaminasi pada permukaan ujung serat dapat menambah kerugian sebesar 0,5-3 dB per titik sambungan. Kabel dengan rating 10 km mungkin hanya mencapai 5 km jika dipasang sembarangan dengan banyak sambungan dengan kerugian tinggi.

Efek Dispersi

Dispersi kromatik menyebabkan panjang gelombang yang berbeda merambat dengan kecepatan yang sedikit berbeda, menyebarkan pulsa dalam jarak yang jauh. Dalam serat mode tunggal pada 1550nm, dispersi kromatik kira-kira sama 17 ps/(nm·km) . Untuk sinyal 10 Gbps pada jarak 80 km, hal ini dapat menyebabkan pelebaran pulsa yang signifikan, sehingga memerlukan modul kompensasi dispersi untuk menjaga integritas sinyal.

Skenario Penerapan Praktis

Jaringan Kampus

Kampus universitas dan perusahaan biasanya dikerahkan Serat multimode OM3 atau OM4 untuk sambungan gedung ke gedung di bawah 300 meter, dengan biaya sekitar $0,50-2,00 per meter dipasang. Untuk bangunan yang dipisahkan oleh jarak yang lebih jauh, serat mode tunggal menyediakan konektivitas hingga beberapa kilometer dengan biaya material yang sedikit lebih tinggi namun total biaya kepemilikan secara signifikan lebih rendah karena berkurangnya kebutuhan elektronik.

Jaringan Metropolitan

Layanan Metro Ethernet biasanya menggunakan serat mode tunggal untuk menghubungkan lokasi bisnis di seluruh kota. Jarak 20-40 kilometer rutin dengan optik standar, sementara 80 kilometer dapat dicapai dengan transceiver jangkauan luas. Penyedia layanan biasanya memelihara cincin serat dengan banyak jalur untuk redundansi.

Interkoneksi Pusat Data

Pusat data modern memerlukan konektivitas berkecepatan tinggi antar fasilitas untuk pemulihan bencana dan penyeimbangan beban. Koneksi 100 Gbps dalam jarak 10-40 kilometer penggunaan serat mode tunggal telah menjadi standar, dan diterapkan oleh penyedia terkemuka Tautan 400 Gbps untuk titik-titik interkoneksi utama. Sistem ini sering kali menggunakan teknologi optik koheren untuk memaksimalkan kapasitas dan jangkauan.

Serat ke Rumah (FTTH)

Penyebaran fiber residensial biasanya menggunakan arsitektur jaringan optik pasif (PON) yang membagi satu fiber untuk dilayani 32-64 rumah jarak jauh hingga 20 kilometer dari kantor pusat. Dukungan standar XGS-PON dan NG-PON2 terbaru Kecepatan simetris 10 Gbps sambil mempertahankan kisaran ini, menyediakan kapasitas yang cukup untuk pertumbuhan permintaan perumahan selama beberapa dekade.

Memperluas Melampaui Jarak Standar

Amplifier Optik

Penguat serat yang didoping erbium (EDFA) meningkatkan sinyal optik tanpa mengubahnya menjadi bentuk listrik, sehingga memungkinkan bentang 80-120 kilometer antar titik amplifikasi. EDFA yang khas menyediakan Penguatan 15-25 dB , mengkompensasi redaman serat dan memungkinkan sinyal melintasi beberapa segmen. Jaringan jarak jauh mengalirkan beberapa amplifier untuk mencapai jarak lintas benua.

Regenerator dan Repeater

Ketika kualitas sinyal menurun melebihi kemampuan amplifikasi, regenerator elektronik mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik, membersihkan dan mengatur ulang waktunya, kemudian mengirimkannya kembali pada pembawa optik baru. Sistem kabel bawah laut menempatkan regenerator di setiap tempat 50-100 kilometer dalam wadah tertutup di dasar laut, dengan umur desain sebesar 25 tahun dan tidak ada kemampuan pemeliharaan setelah diterapkan.

Koreksi Kesalahan Teruskan

Sistem berkecepatan tinggi modern menggabungkan koreksi kesalahan maju (FEC) canggih yang menambahkan redundansi pada aliran data, memungkinkan penerima memperbaiki kesalahan bit tanpa transmisi ulang. FEC pengambilan keputusan yang sulit dapat memperluas jangkauan sebesar 2-3 dB, sementara FEC keputusan lunak menambahkan penguatan pengkodean 10-11 dB, berpotensi menggandakan jarak yang dapat dicapai untuk sistem transmisi koheren.

Memilih Fiber yang Tepat untuk Kebutuhan Jarak Anda

Memilih kabel serat optik yang tepat memerlukan keseimbangan antara kebutuhan saat ini dengan kebutuhan di masa depan dan keterbatasan anggaran. Untuk jarak di bawah 300 meter di pusat data , serat multimode OM4 menawarkan rasio biaya-kinerja terbaik dengan transceiver murah yang tersedia. Penghematan biaya material dibandingkan mode tunggal minimal, tetapi optik dapat memakan biaya 50-70% lebih sedikit .

Untuk jarak berapa pun melebihi 500 meter atau membutuhkan masa pakai 10 tahun , serat mode tunggal adalah pilihan terbaik. Meskipun biaya transceiver lebih mahal pada awalnya, mode tunggal memberikan potensi peningkatan yang tidak terbatas. Fiber yang dipasang saat ini untuk 1 Gbps nantinya dapat mendukung 100 Gbps atau lebih hanya dengan mengganti peralatan titik akhir, sedangkan multimode memerlukan penggantian kabel sepenuhnya.

Pertimbangkan untuk menginstal Serat mode tunggal OS2 dengan 12-24 helai bahkan jika persyaratan saat ini sederhana. Biaya tambahan kabel lebih kecil dibandingkan dengan tenaga kerja pemasangan, dan memiliki serat cadangan memberikan perlindungan terhadap kerusakan dan memungkinkan perluasan kapasitas dengan mudah. Dalam aplikasi metropolitan dan jarak jauh, mode tunggal adalah satu-satunya opsi yang memungkinkan, dengan pemilihan transceiver spesifik yang menentukan apakah Anda dapat mencapai jangkauan 10, 40, atau 100 kilometer.