Fibră optică de cuarț multimodală (MM). Cablu optic monomod (SM) și multimod (MM).

Fibrele optice, în care atât miezul, cât și placarea sunt realizate din sticlă de cuarț, sunt cel mai comun tip de fibre optice. Fibrele optice de cuarț sunt capabile să transmită un semnal informațional sub formă de undă luminoasă pe distanțe considerabile, datorită cărora au fost utilizate pe scară largă în telecomunicații de câteva decenii.

După cum știți, toate fibrele de cuarț sunt împărțite în monomod (SM - single-mode) și multimod (MM - multimode), în funcție de numărul de moduri de propagare a radiației optice. Fibrele monomode sunt folosite pentru transmisia de date de mare viteză pe distanțe lungi, în timp ce fibrele multimode sunt potrivite pentru distanțe mai scurte. Acest articol se va concentra pe fibra multimodală, caracteristicile, soiurile și aplicațiile sale. Dedicat fibrelor monomode. Problemele de bază ale comunicării prin fibră optică (conceptul de fibră, principalele sale caracteristici, conceptul de modă ...) sunt discutate în articolul „”.

Este de remarcat faptul că nu numai fibrele de cuarț sunt multimodale, ci și fibrele realizate din alte materiale, de exemplu, și. Acest articol va vorbi doar despre fibrele multimodale de cuarț.

Structura fibrei multimodale de cuarț

Mai multe moduri spațiale de radiație optică se pot propaga simultan într-un ghid de undă optic. Numărul de moduri de propagare depinde, în special, de dimensiunile geometrice ale fibrei optice. Se numește o fibră în care se propagă mai mult de un mod de radiație optică multimod . În telecomunicații, fibrele multimode de cuarț sunt utilizate în principal cu un diametru de miez și placare de 50/125 și 62,5/125 microni (se găsește și fibră învechită de 100/140 microni).

Fibra de silice multimodală are atât un miez, cât și o placare din sticlă de silice. În timpul procesului de producție, prin doparea materialului sursă cu anumite impurități, se realizează profilul dorit al indicelui de refracție. Dacă o fibră standard monomod are un profil de indice de refracție în trepte (indicele de refracție este același în toate punctele secțiunii transversale a miezului), atunci în cazul unei fibre multimodale, cel mai adesea se formează un profil de gradient (indicele de refracție scade lin de la axa centrală a miezului la placare). Acest lucru se face pentru a reduce efectul dispersiei intermodale. Cu un profil de gradient, modurile de ordin superior care intră în fibră la un unghi mai mare și se propagă pe traiectorii mai lungi au, de asemenea, o viteză mai mare decât cele care se propagă în apropierea miezului (Fig. 1). Există, de asemenea, fibre multimodale cu un profil diferit de indice de refracție.

Orez. 1. Fibră multimodă gradată

Fibra de cuarț are o caracteristică de atenuare spectrală cu trei ferestre de transparență (atenuare cea mai mică) - în jurul lungimilor de undă de 850, 1300 și 1550 nm. Pentru a lucra cu fibre multimodale, se folosesc în principal lungimi de undă de 850 și 1300 (1310) nm. Valorile tipice de atenuare la aceste lungimi de undă sunt 3,5 și, respectiv, 1,5 dB/km.

Pentru a proteja fibra, placa optică este acoperită cu o acoperire inițială dintr-un material polimeric (cel mai adesea acrilic), care este vopsit într-una dintre cele douăsprezece culori standard. Diametrul fibrei acoperite este de obicei de aproximativ 250 µm. Un cablu de fibră optică constă dintr-una sau mai multe fibre primare acoperite, precum și diferite elemente de întărire și de protecție. În cel mai simplu caz, un cablu optic multimod este o fibră optică înconjurată de fire de Kevlar și plasată într-o manta de protecție exterioară portocalie (Fig. 2).

Orez. 2. Cablu multimod simplex

Comparație cu fibra monomod

Datorită influenței dispersiei intermodale (Fig. 3), o fibră multimodală are limitări în viteza și intervalul de propagare a informațiilor în comparație cu o fibră monomod. Efectul dispersiei modului cromatic și de polarizare este mult mai mic. Lungimea liniilor de comunicație multimode este, de asemenea, limitată de atenuarea mare în comparație cu fibra monomod.

Orez. 3. Lărgirea impulsului într-o fibră multimodală ca rezultat al dispersiei intermodale

În același timp, datorită diametrului mare, cerințele pentru divergența radiației sursei de semnal, precum și pentru reglarea componentelor active (emițătoare, receptoare ...) și pasive (conectori, adaptoare ...), sunt reduse. Prin urmare, echipamentul pentru fibra multimod este mai ieftin decât pentru un singur mod (deși fibra multimod în sine este ceva mai scumpă).

Istorie și clasificare

După cum sa menționat mai devreme, fibrele multimodale 50/125 și 62,5/125 µm sunt cele mai utilizate pe scară largă. Primele fibre comerciale multimodale, care au început producția în anii 1970, aveau un diametru al miezului de 50 µm și un profil de indice de refracție în trepte. Diodele emițătoare de lumină (LED) au fost folosite ca surse de radiație optică. Creșterea traficului transmis a dus la apariția fibrelor cu miez de 62,5 microni. Diametrul mai mare a făcut posibilă utilizarea mai eficientă a radiației LED-ului, care se caracterizează printr-o divergență mare. Cu toate acestea, acest lucru a crescut numărul de moduri propagate, care, după cum se știe, afectează negativ caracteristicile de transmisie. Prin urmare, atunci când laserele cu focalizare îngustă au început să fie folosite în locul LED-urilor, fibra de 50/125 microni a început să câștige din nou popularitate. O creștere suplimentară a vitezei și a gamei de transmitere a informațiilor a fost facilitată de apariția fibrelor cu un profil de indice de refracție în gradient.

Fibrele folosite cu LED-urile au avut diverse defecte și neomogenități în apropierea axei miezului, adică în zona în care este concentrată cea mai mare parte a radiației laser (Fig. 4). Prin urmare, a fost nevoie de îmbunătățirea tehnologiei de producție, ceea ce a dus la apariția fibrelor, care au început să fie numite „optimizate pentru lucrul cu lasere” (laser-optimized fiber).

Orez. 4. Diferența de propagare a radiațiilorLED si laser in fibra optica

Așa a apărut clasificarea fibrelor de silice multimode, care a fost apoi descrisă în detaliu în diferite standarde. Standardul ISO/IEC 11801 distinge 4 categorii de fibre multimodale, ale căror nume au devenit ferm stabilite în viața de zi cu zi. Ele sunt notate cu literele latine OM (Optical Multimode) și un număr care indică clasa de fibre:

• OM1 - fibra multimod standard 62,5/125 µm;
• OM2 - fibra multimoda standard 50/125 microni;
• OM3 - fibră multimodală de 50/125 µm optimizată pentru operarea cu laser;
• OM4 este o fibră multimodală de 50/125 µm, optimizată pentru funcționarea cu laser, cu performanțe îmbunătățite.

Pentru fiecare clasă, standardul specifică valorile atenuării și lățimii de bandă (un parametru care determină viteza de transmisie a semnalului). Datele sunt prezentate în Tabelul 1. Denumirile OFL (lansare supra-umplută) și EMB (lățime de bandă modală efectivă) indică metode diferite pentru determinarea lățimii de bandă atunci când se utilizează LED-uri și, respectiv, lasere.

Tabelul 1. Parametrii fibrelor optice multimodale de diferite clase.

Astăzi, producătorii de fibre produc și fibre OM1 și OM2 optimizate pentru funcționarea cu laser. De exemplu, fibrele Corning ClearCurve OM2 și InfiniCor 300 (OM1) sunt potrivite pentru utilizarea cu surse laser.

Alte standarde industriale (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) clasifică fibrele de silice multimode într-un mod similar.

Pe lângă aceste clase principale, sunt produse o mare varietate de alte soiuri de fibre multimodale, care diferă într-un fel sau altul. Printre acestea, merită evidențiate fibrele multimode cu pierderi reduse de încovoiere pentru pozarea într-un spațiu limitat și fibrele cu o rază de acoperire de protecție redusă (200 µm) pentru o plasare mai compactă în cablurile multifibră.

Aplicarea fibrei multimodale de cuarț

Fibra cu un singur mod este incontestabil superioară fibrei multimode în ceea ce privește performanța sa optică. Cu toate acestea, deoarece sistemele de comunicații bazate pe fibră monomodală sunt mai scumpe, în multe cazuri, în special în linii scurte, este recomandabil să se folosească fibră multimodală.

Domeniul de aplicare al fibrei multimode este în mare măsură determinat de tipul de emițător utilizat și de lungimea de undă de funcționare. Trei tipuri de emițători sunt cel mai frecvent utilizate pentru transmisia prin fibră multimodală:

• LED-uri(850/1300 nm). Datorită divergenței mari a radiațiilor și lățimii spectrului, LED-urile pot fi utilizate pentru transmisie pe distanțe scurte și la viteze reduse. În același timp, liniile bazate pe LED-uri se caracterizează prin costuri reduse datorită prețului scăzut al LED-urilor în sine și a posibilității de a utiliza fibre OM1 și OM2 mai ieftine.
• Laser cu rezonator Fabry-Perot(1310 nm, rar 1550 nm). Deoarece laserele FP (Fabry-Perot) au o lățime spectrală destul de mare (2 nm), acestea sunt utilizate în principal cu fibre multimodale.
• Laserele VCSEL(850 nm). Designul special al laserelor cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL) ajută la reducerea costurilor procesului lor de producție. Radiația VCSEL este caracterizată printr-o divergență scăzută și un model de radiație simetric, dar puterea sa este mai mică decât cea a unui laser FP. Prin urmare, VCSEL-urile sunt potrivite pentru linii scurte, de mare viteză, precum și pentru sistemele de transmisie de date paralele.

Tabelul 2 prezintă distanțele de transmisie a patru clase principale de fibră multimodală în diferite rețele comune (date preluate de pe site-ul web al Asociației Fibre Optice). Aceste valori aproximative ajută la evaluarea fezabilității utilizării fibrei de silice multimode în practică.

Tabelul 2. Gama de transmisie a semnalului pe fibre multimodale de diferite clase (în metri).

________________________________________________________________

În ciuda varietății uriașe de cabluri de fibră optică, fibrele din acestea sunt aproape aceleași. În plus, există mult mai puțini producători de fibre în sine (Corning, Lucent și Fujikura sunt cei mai faimoși) decât producătorii de cabluri.

După tipul de construcție, sau mai degrabă după dimensiunea miezului, fibrele optice sunt împărțite în monomod (OM) și multimod (MM). Strict vorbind, aceste concepte ar trebui folosite în raport cu lungimea de undă specifică utilizată, dar după luarea în considerare a Figura 8.2, devine clar că în stadiul actual de dezvoltare a tehnologiei, acest lucru nu poate fi luat în considerare.

Orez. 8.3. Fibre optice monomodale și multimodale

În cazul fibrei multimodale, diametrul miezului (de obicei 50 sau 62,5 µm) este cu aproape două ordine de mărime mai mare decât lungimea de undă a luminii. Aceasta înseamnă că lumina poate călători printr-o fibră de-a lungul mai multor căi (moduri) independente. În acest caz, este evident că diferitele moduri au lungimi diferite, iar semnalul de la receptor va fi vizibil „pătat” în timp.

Din această cauză, fibrele în trepte de tip manual (opțiunea 1), cu un indice de refracție constant (densitate constantă) pe întreaga secțiune transversală a miezului, nu a fost folosit de multă vreme din cauza dispersiei modale mari.

A fost înlocuită cu o fibră în gradient (opțiunea 2), care are o densitate neuniformă a materialului miezului. Figura arată clar că lungimile traseului razelor sunt mult reduse datorită netezirii. Deși razele care călătoresc mai departe de axa ghidului de lumină depășesc distanțe mari, ele au și o viteză mare de propagare. Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că densitatea materialului de la centru spre raza exterioară scade conform unei legi parabolice. O undă luminoasă se propagă cu cât mai repede, cu atât densitatea mediului este mai mică.

Ca urmare, traiectorii mai lungi sunt compensate de viteza mai mare. Cu o selecție bună a parametrilor, este posibil să se minimizeze diferența de timp de propagare. În consecință, dispersia intermodală a unei fibre gradate va fi mult mai mică decât cea a unei fibre cu o densitate a miezului constantă.

Cu toate acestea, indiferent de modul în care fibrele multimodale în gradient sunt echilibrate, această problemă poate fi complet eliminată numai prin utilizarea fibrelor cu un diametru de miez suficient de mic. În care, la lungimea de undă corespunzătoare, se va propaga un singur fascicul.

O fibră cu un diametru al miezului de 8 microni este de fapt obișnuită, ceea ce este suficient de aproape de lungimea de undă folosită în mod obișnuit de 1,3 microni. Dispersia interfrecvenței cu o sursă de radiație neideală rămâne, dar efectul acesteia asupra transmisiei semnalului este de sute de ori mai mic decât intermodul sau materialul. În consecință, lățimea de bandă a unui cablu cu un singur mod este mult mai mare decât cea a unuia cu mai multe moduri.

Așa cum este adesea cazul, tipul de fibră cu performanțe mai mari are dezavantajele sale. În primul rând, desigur, acesta este un cost mai mare, datorită costului componentelor și cerințelor pentru calitatea instalării.

Tab. 8.1. Comparația dintre tehnologiile monomod și multimod.

Un cablu optic monomod transmite un mod și are un diametru în secțiune transversală de ≈ 9,5 nm. La rândul său, un cablu de fibră optică monomod poate fi cu dispersie imparțială, deplasată și diferită de zero.

Cablul multimod de fibra optica MM transmite moduri multiple si are un diametru de 50 sau 62,5 nm.

La prima vedere, concluzia pare să fie că cablul de fibră optică multimod este mai bun și mai eficient decât cablul optic SM. Mai mult decât atât, experții vorbesc adesea în favoarea MM pe motiv că, întrucât un cablu optic multimod oferă o prioritate multiplă în performanță în comparație cu SM, este mai bun din toate punctele de vedere.

Între timp, ne-am abține de la astfel de evaluări fără ambiguitate. Cantitatea este departe de a fi singura bază de comparație, iar în multe situații fibra monomod este superioară.

Principala diferență dintre cablurile SM și MM este indicatorii dimensionali. Cablul optic SM are o fibra cu o grosime mai mica (8-10 microni). Acest lucru face ca acesta să poată transmite o undă de o singură lungime în modul central. Grosimea fibrei principale din cablul MM este mult mai mare, 50-60 microni. În consecință, un astfel de cablu poate transmite simultan mai multe unde cu lungimi diferite în mai multe moduri. Cu toate acestea, mai multe moduri reduc lățimea de bandă a unui cablu de fibră optică.

Alte diferențe între cablurile monomodale și multimodale se referă la materialele din care sunt fabricate și la sursele de lumină utilizate. Un cablu optic monomod are atât un miez, cât și o manta din sticlă și un laser ca sursă de lumină. Cablul MM poate avea atât o manta de sticla, cât si o manta de plastic si o tija, iar un LED serveste ca sursa de lumina pentru acesta.

Cablu optic monomod 9/125 µm

Cablu optic monomod 8 fibre tip 9 125, are un design modular cu un singur tub. Ghidurile de lumină sunt amplasate în tubul central, care este umplut cu hidrofob gel. Umplutura protejează în mod fiabil fibrele de diferite tipuri de influențe mecanice, în plus, exclude efectul schimbărilor de temperatură în mediul extern. Pentru protecția împotriva rozătoarelor și a altor influențe similare, se folosește o împletitură suplimentară din fibră de sticlă.

De fapt, dezvoltarea și producția cablului de fibră optică 9 125 se rezumă la găsirea soluției optime la problema reducerii dispersiei optice (până la zero) la toate frecvențele cu care va funcționa cablul. Un număr mare de moduri afectează negativ calitatea semnalului, iar un cablu cu un singur mod are de fapt mai multe moduri, dar mai multe. Numărul lor este mult mai mic decât în ​​multimode, cu toate acestea, este mai mare decât unul. Reducerea efectului dispersiei optice duce la o scădere a numărului de moduri și, în consecință, la o îmbunătățire a calității semnalului.

În majoritatea standardelor de fibră optică utilizate în cablurile 9125, dispersia zero este atinsă pe un interval de frecvență îngust. Astfel, în sensul literal, un cablu este monomod numai cu unde de o anumită lungime. Cu toate acestea, tehnologiile de multiplexare existente folosesc un set de frecvențe optice pentru a recepționa și transmite mai multe canale de comunicații optice în bandă largă simultan.

Cablul de fibră optică monomod 9 125 este utilizat atât în ​​interiorul clădirilor, cât și pe autostrăzile exterioare. Poate fi îngropat în pământ sau poate fi folosit ca cablu aerian.

Cablu optic multimod 50/125 µm

Cablu fibră optică 50/125(OM2) multimod, utilizat în rețele optice cu viteze de 10 gigabyte, construit pe fibră multimod. În conformitate cu modificările aduse specificației ISO/IEC 11801, se recomandă utilizarea unui nou tip de cablu de corecție din clasa OMZ cu o dimensiune de 50 125 în astfel de rețele.

Cablul optic 50 125 OMZ, conform aplicațiilor de rețea 10 Gigabit Ethernet, este destinat transmiterii de date la lungimi de undă de 850 nm sau 1300 nm, care diferă în valorile maxime admisibile de atenuare. Este folosit pentru a furniza comunicații în intervalul de frecvență 1013-1015 Hz.

Cablul optic multimod 50 125 este destinat cablurilor de corecție și cablajului la locul de muncă și este utilizat numai în interior.

Cablul acceptă transmisia de date pe distanțe scurte și este potrivit pentru terminarea directă. Structura unei fibre optice multimodale standard G 50/125 (G 62.5/125) µm respectă următoarele standarde: EN 188200; VDE 0888 partea 105; IEC „IEC 60793-2”; Recomandarea ITU-T (ITU-T) G.651.

MM 50/125 are un avantaj important, care este pierderile reduse și imunitate absolută la diferite tipuri de interferențe. Acest lucru vă permite să construiți sisteme cu sute de mii de canale telefonice.

Tipuri de fibre utilizate

În producția de cabluri SM și MM, se folosesc fibre monomodale și multimodale de următoarele tipuri:

• monomod, recomandare ITU-T G.652.B (tip „E” în ​​marcaj);
• monomod, recomandarea ITU-T G.652.C, D (tip „A” în marcaj);
• monomod, recomandare ITU-T G.655 (tip „H” în marcaj);
• monomod, recomandare ITU-T G.656 (tip „C” în marcaj);
• multimod, cu diametrul miezului de 50 microni, recomandare ITU-T G.651 (în marcajul tip „M”);
• multimod, cu un diametru al miezului de 62,5 microni (în marcajul tip „B”)

Parametrii optici ai fibrelor din stratul tampon trebuie să respecte specificațiile companiilor furnizoare.

Parametrii fibrei optice:

Caracteristici și tipuri de fibre optice

G.652 - Fibră standard unică

Este cea mai utilizată fibră optică monomod în telecomunicații.

Fibra în trepte monomod cu deplasare prin dispersie este o componentă fundamentală a unui sistem de telecomunicații optice și este clasificată de standardul G.652. Cel mai comun tip de fibră optimizată pentru transmisia semnalului la o lungime de undă de 1310 nm. Limita superioară a lungimii de undă a benzii L este de 1625 nm. Cerințe de macroîndoire - raza dornului 30 mm.

Standardul împarte fibrele în patru subcategorii A, B, C, D.

Fibră G.652. A îndeplinește cerințele necesare pentru transmiterea fluxurilor de informații de nivel STM 16 - 10 Gb/s (Ethernet) până la 40 km, în conformitate cu Recomandările G.691 și G.957, precum și nivelul STM 256, conform G. .691.

Fibra G.652.B este conformă cu cerințele necesare pentru a transporta fluxuri de informații până la STM 64 conform G.691 și G.692 și STM 256 conform G.691 și G.959.1.

Fibrele G.652.C și G.652.D permit transmisia într-un interval extins de lungimi de undă de 1360-1530 nm și au o atenuare redusă la „vârful de apă” („vârful de apă” separă ferestrele de transparență în banda de trecere a unui singur mod). fibre în benzile de 1300 nm și 1550 nm). În rest, similar cu G.652.A și G.652.B.

G.652.A/B este echivalent OS1 (clasificare ISO/IEC 11801), G.652.C/D este echivalent OS2.

Utilizarea fibrei - G.652 la rate de transmisie mai mari pe distanțe mai mari de 40 km duce la o nepotrivire a performanței cu standardele pentru fibră monomod, necesită complicarea echipamentelor terminale.

G.655 Fibră monomod cu dispersie diferită de zero (NZDSF)

Fibra monomod cu dispersie diferită de zero NZDSF este optimizată pentru transmisia cu mai multe lungimi de undă (formă de undă WDM multiplex și formă de undă DWDM de înaltă densitate), mai degrabă decât pentru o singură lungime de undă. Fibra Corning este protejată de un strat dublu de acrilat CPC pentru fiabilitate și performanță ridicate. Diametrul exterior al acoperirii este de 245 µm.

Non-Zero Dispersion Shifted Fibre (NZDSF) este proiectat pentru a fi utilizat în liniile principale de fibră optică și în rețelele de comunicații pe suprafață largă folosind tehnologii DWDM. Această fibră menține un coeficient limitat de dispersie cromatică pe întreaga gamă optică utilizată în multiplexarea undelor (WDM). Fibrele NZDSF sunt optimizate pentru utilizare în intervalul de lungimi de undă de la 1530 nm la 1565 nm.

Fibrele optice din categoria G.655.A au parametri care asigură utilizarea lor în sisteme monocanal și multicanal cu amplificatoare optice (Recomandările G.691, G.692, G.693) și în rețelele de transport optic (Recomandarea G. 959,1). Lungimile de undă de operare și dispersia în această subcategorie de fibre limitează puterea de intrare și aplicarea acestora în sistemele multicanal.

Fibrele optice din categoria G.655.B sunt similare cu G.655.A. Dar, în funcție de lungimea de undă de funcționare și caracteristicile de dispersie, puterea semnalului de intrare poate fi mai mare decât pentru G.655.A. Cerințele în ceea ce privește dispersia modului de polarizare asigură funcționarea sistemelor de nivel STM-64 la o distanță de până la 400 km.

Categoria de fibre G.655.C este similară cu G.655.B, dar cerințele PMD mai stricte permit sistemelor de nivel STM-256 (Recomandarea G.959.1) să fie utilizate pe aceste fibre optice sau pentru a crește raza de transmisie a STM- 64 de sisteme.

G.657 - Fibră monomod cu pierderi de îndoire reduse cu raze mici

Fibra optică cu flexibilitate sporită versiunea G.657 este utilizată pe scară largă în cablurile optice pentru pozarea în rețele de clădiri cu mai multe etaje, birouri etc. Fibra G.657.A în caracteristicile sale optice este complet identică cu fibra standard G.652.D și, în același timp, are jumătate din raza de așezare admisă - 15 mm. Fibra G.657.B este utilizată pe distanțe limitate și are pierderi de îndoire deosebit de reduse.

Fibrele optice monomodale se caracterizează prin pierderi reduse la încovoiere, sunt destinate în primul rând rețelelor FTTH ale clădirilor cu mai multe apartamente, iar avantajele lor sunt evidente în special în spațiile restrânse. Puteți lucra cu fibră standard G.657 aproape ca și cu un cablu de cupru.

Pentru fibrele de tip G.657.A este de la 8,6 la 9,5 µm, iar pentru fibrele de tip G.657.B este de la 6,3 la 9,5 µm.

Ratele de pierdere de Macrobend sunt înăsprite semnificativ, deoarece acest parametru este decisiv pentru G.657:

Zece spire din subcategoria G.657.O fibră înfășurată în jurul unui dorn cu o rază de 15 mm nu trebuie să crească atenuarea cu mai mult de 0,25 dB la 1550 nm. O tură din aceeași fibră, înfășurată pe un dorn cu diametrul de 10 mm, cu condiția ca ceilalți parametri să nu fie modificați, nu trebuie să crească atenuarea cu mai mult de 0,75 dB.

Zece spire din subcategoria G.657.B pe un dorn cu un diametru de 15 mm nu trebuie să mărească atenuarea cu mai mult de 0,03 dB la o lungime de undă de 1550 nm. O rotire pe un dorn cu un diametru de 10 mm - mai mult de 0,1 dB, o rotire pe un dorn cu un diametru de 7,5 mm - mai mult de 0,5 dB.

Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) și Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) au publicat standardul ISO/IEC 11801 - „Tehnologia Informației – Cablări Structurate pentru Clienții”

Standardul specifică structura și cerințele pentru implementarea unei rețele de cablu universale, precum și cerințele de performanță pentru liniile de cablu individuale.

În standardul pentru liniile Gigabit Ethernet, canalele optice se disting pe clase (asemănătoare cu categoriile de linii de cupru). OF300, OF500 și OF2000 acceptă aplicații de calitate optică la distanțe de până la 300, 500 și 2000 m.

Pe lângă clasele de canale, a doua ediție a acestui standard definește trei clase de fibre MM, OM1, OM2 și OM3, și o clasă de fibre SM, OS1. Aceste clase sunt diferențiate prin atenuare și raportul lățimii de bandă.

Toate liniile mai scurte de 275 m pot funcționa folosind protocolul 1000Base-Sx. Lungimi de până la 550 m pot fi atinse utilizând protocolul 1000Base-Lx în combinație cu intrarea în faza de lumină decalată (Mode Conditioning).

*) Condiţionarea modului

Fibra multimod OM4 are o lățime de bandă minimă de 4700 MHz x km la 850 nm (comparativ cu 2000 MHz x km de fibră OM3) și este rezultatul optimizării performanței fibrei OM3 pentru a atinge rate de date de 10 Gb/s peste 550 de metri. Noul standard de rețea IEEE 802.3ab 40 și 100 Gigabit Ethernet a remarcat că noul tip de fibră multimodală OM4 permite transmiterea de 40 și 100 Gigabit Ethernet la o distanță de până la 150 de metri. Fibra OM4 este planificată să fie utilizată în viitor cu echipamente de 40 Gbps și, pe scară largă, în echipamentele centrelor de date.

OM 1 și OM2 - fibre standard multi-mode cu un miez de 62,5 și, respectiv, 50 de microni.

Cablurile, cablurile de corecție și pigtail-urile cu fibre multimodale de tipurile OM1 62,5 / 125 μm și OM2 50 / 125 μm au fost folosite de mult timp în SCS pentru a oferi transmisie de date la viteză mare și pe distanțe relativ mari, care sunt necesare în coloana vertebrală. Cei mai importanți parametri funcționali ai fibrei MM sunt atenuarea și raportul lățimii de bandă. Ambii parametri sunt definiți pentru lungimile de undă de 850 nm și 1300 nm, pe care funcționează majoritatea echipamentelor de rețea active.

Este o fibră optică multi-mod special concepută pentru rețele Gigabit și 10 Gigabit Ethernet, există doar cu o dimensiune a miezului de 50 de microni.

OM4 – Fibră optică multimodală de 50 microni optimizată cu laser de nouă generație.

Fibră multimodală OM4 - acum pe deplin conformă cu standardele de fibră de astăzi pentru centrele de date și fermele de servere de ultimă generație. Fibra optică OM4 poate fi utilizată pentru linii mai lungi în rețelele de date de nouă generație cu cea mai mare performanță de transmisie a datelor. Această fibră este rezultatul optimizării ulterioare a caracteristicilor fibrei OM3 pentru a oferi fibrei caracteristicile pentru a atinge rate de date de 10 Gb/s la o distanță de 550 de metri. Fibrele OM4 au o lățime de bandă modală minimă efectivă crescută de 4700 MHz km la 850 nm (comparativ cu 2000 MHz km a fibrei OM3).

Unele proprietăți ale unei fibre optice ca ghid de lumină depind direct de diametrul miezului. Conform acestui parametru, fibra este împărțită în două categorii:

multimod(MMF) și mod unic(SMF) .

Fibrele multimodale sunt împărțite în fibre treptate și în gradient.

Fibrele cu un singur mod sunt clasificate în fibre monomod în trepte sau fibre standard (SF), fibre cu dispersie deplasată (DSF) și fibre cu dispersie deplasată non-zero (NZDSF).

Fibră multimodală.

Această categorie de fibre are un diametru de miez relativ mare în comparație cu lungimea de undă a luminii emise de transmițător. Intervalul valorilor sale este de 50--1000 de microni la lungimile de undă utilizate de aproximativ 1 micron. Cu toate acestea, cele mai utilizate fibre cu diametre de 50 și 62,5 microni. Emițătoarele pentru o astfel de fibră optică emit un impuls de lumină într-un anumit unghi solid, adică razele (modurile) intră în miez în unghiuri diferite. Ca urmare, razele trec de la sursă la receptor cu căi inegale și, prin urmare, ajung la el în momente diferite. Acest lucru are ca rezultat o lățime a impulsului la ieșire care este mai mare decât la intrare. Un astfel de fenomen se numește dispersie intermodală. În fibra optică în trepte, care este mai simplu de fabricat, indicele de refracție se modifică treptat la interfața nucleu-imbracat. Calea razelor într-o astfel de fibră este prezentată în Figura 2.3.

Figura 2.3 - Calea razelor de lumină în fibră

Într-un gradient OF, indicele de refracție scade treptat de la centru la limită. Razele de lumină ale căror trasee trec în regiunile periferice cu un indice de refracție mai mic se propagă mai repede decât cele care trec în apropierea centrului, ceea ce compensează în cele din urmă diferența de lungimi a căii. Într-o astfel de fibră, efectul dispersiei intermodale este mult mai mic decât în ​​fibra în trepte (Figura 2.3).

Lărgirea semnalului pune o limită a numărului de impulsuri transmise pe secundă care poate fi încă recunoscută în mod inconfundabil la capătul de recepție al conexiunii. Aceasta, la rândul său, limitează lățimea de bandă a fibrei multimode.

Figura 2.4 – Construcții din diferite fibre

Evident, cantitatea de dispersie la capătul de recepție depinde și de lungimea cablului. Prin urmare, debitul pentru autostrăzi optice este determinat pe unitatea de lungime. Pentru fibra optică în trepte este de obicei 20-30 MHz pe kilometru (MHz/km), în timp ce pentru fibrele optice gradate este în intervalul 100-1000 MHz/km.

Fibra multimodală poate avea un miez de sticlă și o manta de plastic. O astfel de fibră are un profil de indice de refracție în trepte și o lățime de bandă de 20-30 MHz/km. fibră monomod

Principala diferență a unei astfel de fibre, care determină în mare măsură proprietățile sale ca ghid de lumină, este diametrul miezului. Are doar 7 până la 10 microni, ceea ce este deja comparabil cu lungimea de undă a unui semnal luminos. O valoare a diametrului mic vă permite să formați un singur fascicul (mod), care se reflectă în nume (Figura 2.4).

Avantajele fibrelor optice multimode în comparație cu cele monomode:

Datorită diametrului mare al miezului unei fibre optice multimodale, cerințele pentru sursele de radiații sunt reduse, deoarece laserele semiconductoare mai ieftine și, în același timp, mai puternice, și chiar LED-urile, pot fi folosite pentru a introduce radiații. Pentru alimentarea LED-urilor sunt folosite circuite foarte simple, ceea ce simplifică dispozitivul și reduce costul FOTS.

În modulul optic de recepție pot fi utilizate fotodiode cu un diametru mare al zonei fotosensibile. Astfel de fotodiode sunt ieftine.

La îmbinarea fibrelor optice multimodale, precizia necesară a capetelor de potrivire este cu un ordin de mărime mai mică decât în ​​cazul îmbinării fibrelor optice monomod.

Conectorii optici pentru fibre optice multimodale, din aceleași motive, au cerințe de ordin de mărime mai puțin stricte decât conectorii optici pentru fibre optice monomode.

Fibra optică are proprietăți bune de performanță și este proiectată pentru transmisia de mare viteză a datelor digitale. Orice cablu constă dintr-un element purtător de lumină, înconjurat de o manta de amortizor, a cărui sarcină este să formeze granița dintre medii și să împiedice fluxul să treacă dincolo de cablu. Ambele elemente sunt realizate pe bază de sticlă de cuarț: în timp ce miezul are un indice de refracție mai mare. Datorită acestui efect, calitatea transmisiei semnalului este garantată.

Cablu monomod și multimod sunt fabricate din materii prime asemănătoare ca compoziție, dar au diferențe semnificative în proprietățile tehnice. Amortizorul pentru ambele opțiuni este același - 125 microni.

Dar miezurile lor sunt diferite: 9 microni - pentru monomod, 50 sau 62,5 microni - pentru multimod.

Înțelegerea tipurilor de fibră vă ajută să selectați cu precizie opțiunea care va oferi rentabil un flux adecvat al canalului.

Caracteristicile cablului single mode

Aici, trecerea razelor este considerată stabilă, traiectoria lor rămâne neschimbată, plus faptul că semnalul este a priori nesupus unor distorsiuni puternice. Într-o astfel de fibră, se realizează un profil refractiv în trepte. Pentru transmisie se folosește o sursă laser special reglată, datele sunt transmise pe mulți kilometri fără întreruperi: nu există împrăștiere ca atare.
Printre punctele negative: o astfel de fibră este relativ de scurtă durată în comparație cu concurentul său, costisitoare de întreținut - necesită echipamente puternice care necesită reglare.

Cablul monomod este întotdeauna o prioritate atunci când vine vorba de transmisie la viteze de peste 10 Gbps.

Principalele soiuri

1. Cu o schimbare de dispersie a fasciculului;
2. Cu un indicator deplasat al lungimii de undă minime;
3. Cu dispersie de raze deplasate non-zero.

Caracteristicile cablului multimod

Ca echipament terminal, se folosește un LED convențional, care nu necesită întreținere și control serios, ca urmare, uzura fibrelor este redusă: durata de viață este vizibil mai lungă.

Cablul multimod este mai ieftin de întreținut, deși ceva mai scump în sine, oferă o transmisie de înaltă calitate la viteze de până la 10 Gb/s, cu condiția ca linia să nu depășească 550 de metri lungime.

Puteți afla despre structura fibrei optice din videoclip:

Când este conectată în regiunea de 1 Gb/s, fibra OM4 este potrivită pentru distanțe lungi - până la 1,1 km. Multicore-ul are un indice de atenuare semnificativ: în zonă 15 dB/km.

Principalele tipuri de fibră optică

fibră în trepte

Este realizat folosind o tehnologie mai simplă. Datorită prelucrării brute a dispersiei, nu poate stabiliza dispersia la superviteze, prin urmare are o sferă limitată.

fibre de gradient

Dispune de împrăștiere în faza scurtă, indicele de refracție este distribuit fără probleme.

Pentru un videoclip interesant despre cablul de fibră optică, vedeți videoclipul de mai jos:

Aplicație de cablu monomod și multimod

Pentru o serie de industrii, există tradiții și standarde care prescriu utilizarea unuia sau altui tip de cablu.

Cablu monomod Este folosit intotdeauna in liniile de comunicatie transoceanice, maritime, trunchi de lungime considerabila.

În rețelele de furnizori pentru a oferi acces la Internet. În sistemele de procesare asociate centrelor de date.

Cablu multimod găsește aplicație în rețelele de date din interiorul clădirilor și între clădiri. În sistemele FTTD.

Orice tip de FOCL necesită un tratament atent și un diagnostic regulat. Pentru a obține rapoarte cu drepturi depline, se folosesc reflectometre de înaltă precizie care pot detecta chiar și pierderi minore de semnal.