Більшість технічних фахівців, що працюють з оптоволокном, знають про відміну багатомодових волокон від одномодових. Але не всі поінформовані про характеристики оптичних волокон і про протоколах передачі інформації по ним. У статті наведені описи конкретних характеристик оптоволокон і протоколів передачі Ethernet, що викликають, іноді, суперечливі тлумачення.
Характеристики оптичних волокон
Мабуть, не знайдеться фахівця-кабельника, що працює з оптичним волокном, яка б не знала відміну багатомодових волокон від одномодових. Ми не збираємося повторювати прописні істини в даній статті. Зупинимося на конкретних характеристиках оптоволокон, що викликають, часом, суперечливе тлумачення.
Оптичні волокна допускають поширення сигналів передачі даних уздовж них за умови, що світловий сигнал вводиться в волокно під кутом, що забезпечує повне внутрішнє відбиття на межі поділу двох середовищ з двох типів скла, що має різні показники заломлення. У центрі серцевини знаходиться особливо чисте скло з показником заломлення 1.5. Діаметр серцевини знаходиться в межах від 8 до 62,5 мкм. Навколишній ядро скло, зване оптичної оболонкою, трохи менше вільний від домішок, має показник заломлення 1.45. Загальний діаметр серцевини і оболонки знаходиться в межах від 125 до 440 мкм. Поверх оптичної оболонки наносять полімерні покриття, які зміцнюють волокно, захисні нитки і зовнішню оболонку.
При введенні оптичного випромінювання в волокно, промінь світла, що падає на його торець під кутом більше критичного, буде поширюватися вздовж кордону розділу двох середовищ в волокні. Кожен раз, коли випромінювання потрапляє на кордон між ядром і оболонкою, воно відбивається назад в волокно. Кут введення оптичного випромінювання в волокно визначається максимально допустимим кутом введення, званим числовою апертурою або апертурою волокна. Якщо обертати цей кут уздовж осі серцевини, формується конус. Будь-промінь оптичного випромінювання, що падає на торець волокна в межах цього конуса, буде переданий далі по волокну.
Перебуваючи всередині серцевини, оптичне випромінювання багаторазово отражаетсяот кордону розділу двох прозорих середовищ, що мають різні показники заломлення. Якщо фізичні розміри серцевини оптичного волокна істотні, окремі промені світла будуть введені в волокно і, в подальшому, зазнають відображення під різними кутами. Оскільки введення променів оптичної енергії в волокно був здійснений під різними кутами, то і відстані, які вони проходять, будуть також різними. В результаті, вони досягають приймального ділянки волокна в різний час. Імпульсний оптичний сигнал, що пройшов по волокну буде розширено, порівняно з тим, який був відправлений, отже, погіршується і якість переданого по оптоволокну сигналу. Це явище отримало назву модовой дисперсії (DMD).
Інший ефект, який теж викликає погіршення сигналу, що передається, отримав назву хроматичної дисперсії. Хроматична дисперсія обумовлена тим, що світлові промені різних довжин хвиль распространяютсявдоль оптичного волокна з різною швидкістю. При передачі серії світлових імпульсів через оптоволокно, модовая і хроматична дисперсії, в кінцевому підсумку, можуть викликати злиття серії в один довгий імпульс, виникнення інтерференції біт сигналу і втрати даних, що передаються.
Ще однією типовою характеристикою оптичного волокна є загасання. Скло, що використовується для виготовлення серцевини оптичного волокна (ОВ), є дуже чистим, але, все ж, не ідеально. В результаті, світло може поглинатися матеріалом скла в оптоволокне. Іншими втратами оптичного сигналу в волокні можуть бути розсіювання і втрати, а також загасання від поганих оптичних з'єднань. Втрати при з'єднанні оптоволокон можуть бути викликані зміщенням серцевин волокна або його торцевих поверхонь, що не були відполіровані і очіщенидолжним чином.
Мережеві протоколи для оптичної передачі Ethernet
Перелічимо основні протоколи передачі Ethernet по багатомодовим і одномодовим оптичним волокнам.
10BASE-FL - 10 Мбіт / с передача Ethernet по багатомодовому оптоволокну.
100BASE-SX - 100 Мбіт / с передача Ethernet по многомодовому ОВ на довжині волни850-nm. Максимальна відстань передачі до 300 м. Великі відстані передачі можливі при використанні одномодового ОВ. Назад сумісний з 10BASE-FL.
100BASE-FX - 100 Мбіт / с передача Ethernet (Fast Ethernet) по многомодовому ОВ на довжині хвилі 1300-nm. Максимальна відстань передачі становить до 400 м для напівдуплексних з'єднань (з виявленням колізій) або до 2 км для полнодуплексной зв'язку. Великі відстані можливі із застосуванням одномодового ОВ. Чи не сумісні з протоколом 10BASE-FL.
100BASE-BX - 100 Мбіт / с передача Ethernet по одномодовому ОВ. На відміну від протоколу 100BASE-FX, в якому використовуються два оптоволокна, 100BASE-BX працює по одному волокну з технологією WDM (Wavelength-Division Multiplexing), яка дозволяє розділити довжини хвиль сигналу на прийомі і передачі. Для передачі і прийому використовуються дві довжини хвилі з можливих 1310 і 1550 nm або 1310 і 1490 nm. Відстань передачі до 10, 20, або 40 км.
1000BASE-SX - 1 Гбіт / с передача Ethernet (Gigabit Ethernet) по многомодовому ОВ на довжині хвилі 850-nm і на максимальну відстань до 550 м, в залежності від використовуваного класу ОВ.
1000BASE-LX - 1 Гбіт / с передача Ethernet (GigabitEthernet) по многомодовому ОВ на довжині хвилі 1300-nm на максимальну відстань до 550 м. Протокол оптимізований для передачі на великі відстані (до 10 км) по одномодовому ОВ.
1000BASE-LH - - 1 Гбіт / с передача Ethernet по одномодовому ОВ на максимальну відстань до 100 км.
10GBASE-LX4 - 10 Гбіт / с передача Ethernetпо многомодовому ОВ на довжині хвилі 1300-nm. Використовує технологію WDM для передачі на відстані до 300 м по багатомодовим волокнам. Підтримка передачі по одномодовому ОВ на відстані до 10 км.
На закінчення статті, наведемо деякі дані по використовуваних типів багатомодових оптичних волокон і стандартам передачі. Дані зведені в табл.1 (витяги з Стандартів).
Міжнародний Стандарт: ISO / IEC 11801 "GenericCablingforCustomerPremises"
МеждународнийСтандарт: IEC 60793-2-10 "Product Specifications - Sectional Specification for Category A1 Multimode Fibers"
Стандарт ANSI / TIA / EIA-492-AAAx "Detail Specification for Class 1a Graded-Index Multimode Optical Fibers"
(1) клас OM1 многомодовое ОВ з серцевиною 62.5-мкм або 50-мкм.
(2) клас OM2 многомодовое ОВ з серцевиною 50-мкм або 62.5-мкм.
(4) Міжнародний Стандарт ISO / IEC 11801 визначає максимальне значення загасання ОВ. Стандарти IEC і TIA описують (мінімальне) або середню загасання «голого» ОВ.
Джерело: Євген Запорощенко, к.т.н. доцент, головний технічний спеціаліст ТОВ «Сонет Інвест»
Інформація про компанію
В даний час волоконно-оптичні лінії зв'язку міцно займають свої позиції і інтенсивно розвиваються. Швидкими темпами йде заміна кабелів з мідними жилами на волоконно-оптичні кабелі на всіх ділянках мереж. На зміну традиційним кабелям зв'язку з мідними жилами, приходять волоконно-оптичні хвилеводи, в яких носієм інформації є електромагнітні хвилі інфрачервоного діапазону. Передача інформації по волоконно-оптичним кабелям здійснюється за принципом повного внутрішнього відображення. Відображення досягається за рахунок захисного покриття, що накладається на оптичне волокно (серцевину), на цьому кордоні промінь повністю відбивається і поширюється по хвилеводу. У зв'язку із зростанням вимог, що пред'являються до телекомунікаційних мереж, застосування оптоволоконної технології стає незамінною.
У цій статті ви дізнаєтеся, як рішення з використанням волоконної оптики підвищеної стійкості до зовнішніх впливів можуть перевершити мідні дроти в системах військового призначення.
Серійно випускається модифікація «Овід-Л» - це мікропроцесорний розподілене (блочне) пристрій дугового захисту з волоконно-оптичними датчиками радіального типу. Дугова захист являє собою набір функціональних блоків, з'єднаних послідовною шиною цифрового зв'язку зі швидкістю передачі інформації 0,5 Мбіт / с.
У зв'язку із загальною світовою тенденцією щодо збільшення інформаційних потреб за останні 15-20 років вУкаіни відбувається модернізація мережі зв'язку в енергетиці: виконується заміна застарілих мереж, створюються цифрові телекомунікаційні системи обробки і передачі даних.
